研究・教育年報

研 究 ・ 教 育 年 報

第十七巻

第 17 巻（2012．1～2012．12）

二〇一二・一～二〇一二・十二
東京大学大学院薬学系研究科

東京大学大学院薬学系研究科

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研 究 ・ 教 育 年 報
第 17 巻（2012．1 ～ 2012．12）

東京大学大学院薬学系研究科

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序

文

本「研究・教育年報」第17巻は、東京大学大学院薬学系研究科・薬学部における平成24年（2012年）1月から12月までの１年間の研究・教育活動の記録であり、また、平成24年12月末日時点での現況とそこに至る歴史を簡潔にまとめたものである。本書は、本研究科・学部の研究・教育活動、及びその自己評価を、広く社会に向けて公開、報告するためのものである。
本「研究・教育年報」シリーズは、東京大学大学院薬学系研究科・薬学部が、その現況を社会に公開し、かつ、１年間の活動の自己点検・評価を目的として刊行してきたものである。平成4年（1992年）に平成2年1月～3年12月（1990年１月～1991年12月）の研究・教育活動報告を収めた第１巻を刊行して以来、平成13年度まで（全６巻）は２年毎に刊行していた。その後、本研究科・学部の活動に対してより短期１年間毎の評価が必要になったことや社会や大学内の状況の変化が速くなっていることに鑑み、平成14年度からは毎年刊行することとした。
本書は、本研究科の関係者は勿論、東京大学の他研究科にも広く配布している。学外に対しても、
薬系大学、産業界、官界等の関係方面に広く頒布するように努めている。また、外国からの来訪者への利便性等も考え、平成14年版より英語の要約版を巻末に収載してきたが、平成19年版からは、この部分の内容をより充実したものとした。
編集責任者として本誌の刊行に御尽力頂いた広報委員長・金井求教授に深謝申し上げる。
2013年６月
大学院薬学系研究科長・薬学部長

堅田

利明

（ｉ）
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◇東京大学大学院薬学系研究科・薬学部の目標
薬学は、医薬の創製からその適正使用までを目標とし、生命に関わる物質、及び、その生体との相互作用を対象とする超領域的学問体系である。東京大学大学院薬学系研究科・薬学部は薬学の主要かつ重要な分野において、国際的に最高水準の研究活動を行い、これに裏付けられた教育活動に
よって薬学の多様な分野の指導者となる人材の養成をおこなうことを使命とする。本研究科はこれらの活動により、基礎生命科学を推進するのみならず、製薬産業における創薬活動の展開、医療機関における薬物治療の進歩、及び医療行政に寄与し、また、広く薬剤師の活動を支援して、社会に貢献するものである。
◇沿 革
明治元年６月
同 ６年７月
同 ７年４月
同 ９年12月
同 10年４月
同 19年３月
同 20年
同 30年６月
大正８年４月
昭和22年10月
同 24年５月
同 28年４月
同 30年４月
同 33年４月
同 34年４月
同 38年４月
同 40年４月
同 41年４月
同 48年４月
同 51年４月
同 53年４月
平成８年４月
同 ９年４月
同 13年４月
同 14年９月
同 15年４月
同 16年４月
同 16年10月
同 18年２月
同 18年４月
同 18年４月
同 19年４月
同 20年４月
同 22年３月

神田和泉町に医学校が開設される。
医学校に予科２年、本科３年の製薬学科が開設される。
東京医学校と改称される。
東京医学校が本郷に移転する。
東京大学創立に伴い、医学部製薬学科に改組される。
学制改革に際し、帝国大学医科大学と改称され、製薬学科は廃止される。
帝国大学医科大学薬学科として復興される。
東京帝国大学医科大学薬学科と改称。
東京帝国大学医学部薬学科と改称。
東京大学医学部薬学科と改称。
国立学校設置法が公布され、新制度による東京大学医学部薬学科となる。
新制度による大学院として、化学系研究科薬学専攻修士課程が設置される。
大学院化学系研究科に薬学専攻博士課程が設置される。
東京大学医学部薬学科が分離独立して薬学部が設置され、薬学科が置かれる。
製薬化学科設置。
大学院化学系研究科に製薬化学専攻修士・博士課程が設置される。
大学院化学系研究科が改組され、大学院薬学系研究科が設置される。
附属薬害研究施設設置。
千葉市畑町に附属薬用植物園が設置される。
附属薬害研究施設が廃止され、同施設部門の転換等により、大学院薬学系研究科に生命薬学専攻修士課程が設置される。
大学院薬学系研究科に生命薬学専攻博士課程が設置される。
薬学科及び製薬化学科を統合して薬学科１学科とする。
大学院重点化により、分子薬学専攻、機能薬学専攻、生命薬学専攻の３専攻に改組｡
医薬経済学及び創薬理論科学寄付講座が開設される。
ファーマコビジネス・イノベーション寄付講座が開設される。
創薬科学連携客員講座が開設される。
医薬品評価科学講座、産学連携共同研究室（塩野義）が開設される。
医薬品情報学寄付講座が開設される。
総合研究棟完成。
学校教育法、薬剤師法の改正により、薬学部が薬科学科（４年制）と薬学科（６年制）の２学科となる。
医薬政策学（東和薬品）寄付講座が開設される。
アステラス創薬理論科学寄付講座が開設される。
専攻再編により、大学院に統合薬学専攻を新設、４専攻体制となる。
先端創薬棟完成（ii）
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同 22年４月
同 23年４月
同 24年４月

大学院修士課程に既存の４専攻を統合して薬科学専攻が設置される。
医薬政策学寄付講座が名称変更し、引き続き設置される。（平成27年３月まで）
大学院博士後期課程（修業年限３年）に既存の４専攻を統合して薬科学専攻が設置される。
薬学博士課程（修業年限４年）薬学専攻が設置される。

（iii）
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目

次

序
文
Ⅰ．概
況
1．平成24年の主な出来事 ..................................................................................................
2．研究科・学部の概要 .....................................................................................................
3．現 勢 ........................................................................................................................
Ⅱ．授業科目1．大学院 ........................................................................................................................
2．学 部 ..........................................................................................................................
Ⅲ．各教室の研究業績概況
薬科学専攻
薬化学教室 ...................................................................................................................
有機反応化学教室 ..........................................................................................................
有機合成化学教室 ..........................................................................................................
天然物合成化学教室 ......................................................................................................
天然物化学教室 .............................................................................................................
基礎有機化学教室 ..........................................................................................................
附属薬用植物園 .............................................................................................................
生体分析化学教室 ..........................................................................................................
生命物理化学教室 ..........................................................................................................
衛生化学教室 ................................................................................................................
生理化学教室 ................................................................................................................
生体異物学教室 .............................................................................................................
遺伝学教室 ...................................................................................................................
細胞情報学教室 .............................................................................................................
蛋白質代謝学教室 ..........................................................................................................
協力講座（医科学研究所・分子発癌分野）・細胞生物化学教室 .........................................
疾患細胞生物学教室 ......................................................................................................

1
2
11
25
28

33
43
57
69
77
86
97
100
109
128
139
151
164
172
179
184
189

薬学専攻
薬品代謝化学教室 .......................................................................................................... 195
蛋白構造生物学教室 ...................................................................................................... 208
微生物薬品化学教室 ...................................................................................................... 215
協力講座（分子細胞生物学研究所)・生体化学 .................................................................. 222
分子薬物動態学教室 ...................................................................................................... 231
薬品作用学教室 ............................................................................................................. 248
臨床薬学教室 ................................................................................................................ 258
臨床分子解析学教室 ...................................................................................................... 264
協力講座（附属病院薬剤部)・臨床薬物動態学 .................................................................. 267
医薬品評価科学教室 ...................................................................................................... 277
グローバルＣＯＥプログラム（医工薬分野） ...................................................................... 282
医薬政策学寄付講座 .......................................................................................................... 290
ファーマコビジネス・イノベーション寄付講座 ................................................................... 308
医薬品情報学寄付講座 ...................................................................................................... 313
Ⅳ．英文概要

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Ⅰ．概

況

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１．2012（平成24）年の主な出来事

１月

・横島 聡准教授が平成23年度日本薬学会奨励賞を受賞
・池谷 裕二准教授らが神経細胞の新しい回路構造を発見

３月

・微生物薬品化学教室の博士課程３年の石井 健一が第二回日本学術振興会育志賞及び東京大学総長大賞を受賞

７月

・小山 隆太助教と池谷 裕二准教授らがてんかんの原因を解明

８月

・藤澤 貴央特任助教と一條 秀憲教授らが筋萎縮性側索硬化症を引き起こす変異型SOD1タン
パク質に共通の構造変化を解明

10月

・富田 泰輔准教授、鈴木 邦道大学院生、岩坪 威教授らが、自閉症関連分子が神経細胞シナプ
ス形成を制御するメカニズムを解明

11月

・関根 悠介助教、一條 秀憲教授らが酸化ストレス誘導性の細胞死を制御する新たなメカニズ
ムを解明

12月

・池谷 裕二准教授が第９回日本学術振興会賞を受賞
・名黒 功助教、一條 秀憲教授らが血圧コントロールの体内機構を解明

＜受

賞＞

・横島 聡

准教授（天然物合成化学）

平成23年度日本薬学会奨励賞 受賞(2012.1.5)

・石井 健一 Ｄ３ （微生物薬品化学）

第二回日本学術振興会育志賞 受賞（2012.3.14）

・石井 健一 Ｄ３ （微生物薬品化学）

東京大学総長大賞 受賞(2012.3.22)

・池谷 裕二 准教授（薬品作用学）

第９回日本学術振興会賞 受賞(2012.12.17)

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２．研究科・学部の概要◇略史

東京大学薬学部は明治6年（1873）に創設された東京医学校製薬学科にその源流を発するが、明治10年（1877）の東京大学創立にともない医学部薬学科へと改組され、医学部の一学科となった。その後昭和14年（1939）に京都帝国大学に医学部薬学科が設立されるまで、日本の国立大学における唯一の薬学教育研究組織であった。昭和33年（1958）4月に薬学部として独立し、東京大学の10番目の最も若い学部となった。昭和48年4月には、附属薬用植物園が設置された。さらに、平成9年（1997）大学院重点化が行われ、大学院薬学系研究科として組織の編成替えが行われた。このような伝統ある歴史の中で、
東京大学大学院薬学系研究科・薬学部は一貫して近代～現代の薬学教育・研究の発展に中心的役割を果たしてきており、本学の中で最も古く、かつ最も新しい大学院研究科・学部としての特徴を有している。その詳細は、根本曾代子著「日本の薬学（東京大学薬学部前史）」南山堂（1981）を参照され
たい。

◇運営組織
平成9年4月の大学院重点化により、分子薬学専攻、機能薬学専攻、生命薬学専攻の３専攻を有す
る大学院薬学系研究科がスタートしたが、平成20年には、さらに統合薬学専攻を加えて組織を再編
し、４専攻体制となった。その後、平成18年度に開始した新しい薬学部教育課程（４年制薬科学科と６年制薬学科）の年次進行に伴って、平成22年4月に既存の４専攻を統合して、大学院修士課程に薬科学専攻を、さらに平成24年4月には、薬科学専攻の博士後期課程（３年制）と６年制薬学科に基礎を置く薬学専攻の博士課程（４年制）を併設する二専攻の体制となった。薬科学専攻には有機薬科学講座（薬化学教室、有機反応化学教室、有機合成化学教室、天然物合成化学教室、天然物化学教室、基礎有機化学教室、薬用植物化学教室、生体化学教室）、物理薬科学講座（生体分析化学教室、生命物
理化学教室）と生物薬科学講座（衛生化学教室、生理化学教室、生体異物学教室、遺伝学教室、細胞情報学教室、蛋白質代謝学教室、細胞生物化学教室）が配置され、薬学専攻には創薬学講座（薬品代謝化学教室、蛋白構造生物学教室、微生物薬品化学教室）、医療薬学講座（分子薬物動態学教室、
薬品作用学教室、臨床薬学教室、臨床分子解析学教室、臨床薬物動態学教室）と社会薬学講座（医薬品評価科学講座）が置かれている。両専攻の専任教員と下記に示した産学連携・寄附講座の特任教員が、薬学系研究科の大学院教育を担当している。また、学部は大学院所属の教員が教育を担当する学科目制の組織として整備された。附属薬用植物園、医学部附属病院薬剤部、分子細胞生物学
研究所（１部門）、医科学研究所（１部門）も大学院薬学系研究科を主たる担当としており、本研究科及び学部の研究・教育を担当している。さらに、大学院医学系研究科、大学院新領域創成科学研
究科、分子細胞生物学研究所、医科学研究所、アイソトープ総合センター、及び臨床研究支援セン
ターから合計８名の教授、准教授が大学院薬学系研究科を副担当としており、本研究科及び学部の研究・教育に協力している。
他方、大学と社会との連携、及び、創薬研究・教育の一層の推進を図る目的で、平成13年4月に「創薬理論科学」寄付講座（平成23年3月終了）を、平成14年9月には「ファーマコビジネス・イノ
ベーション」寄付講座を、平成15年4月には、「創薬科学」産学連携客員講座を、平成16年10月には「医薬品情報学」寄付講座を、さらに平成18年4月にはそれまでの「医薬経済学」寄付講座をさらに

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発展・充実させるため「医薬政策学（東和薬品）」寄付講座をそれぞれ開設した。この平成24年10月には、新たに「疾患細胞生物学」寄付講座を開設し、平成24年末時点での寄付講座開設数は４となっている。
研究科教授会・教授総会は、前記の薬科学専攻、薬学専攻及び産学連携・寄附講座の教員によって組織され、大学院教育会議は、上記関係分野の他部局教員を含めて組織されている。薬学の基盤をなす学際性を反映した組織として、その有機的連携が最大限図られているといえる。
大学運営に対する寄与は、平成17年4月から桐野豊教授が東京大学理事・副学長に就任したほか、教員が総長補佐や学内の各種委員を兼任する形で、小規模ながら一学部としての義務と役割を十分果たしている。
平成16年度から国立大学法人となったことに伴い、物件費のみならず人件費についても他の独立行政法人と同様の総額管理方式が導入された。東京大学においては、各部局に採用可能な人員の総数「採用可能数」が割り当てられ、これには、従来の国家公務員定員削減率に対応する効率化係数に加え、新規事業のための総長枠を確保するための全学協力係数を適用することが決定された。適切な人員の確保は、益々高度化、多様化する薬学研究・教育の遂行上、大きな課題であるが、今後は、外部資金により雇用される特任教員や非常勤職員の寄与が益々増大するものと考えられる。
東京大学は平成12年度に定年の延長（３年ごとに定年を１年延長し、最終的に65歳とする）を決定したが、そのときに、教授に対する任期制の導入等、適切な措置を同時にとることが望ましいとされていた。本研究科では、教授に対する任期制の導入は国際慣行に必ずしも沿ったものでないことから、慎重に検討してきたが、講座制をとる限り、これを任期制とカップルさせるのが妥当であるとの結論に到達した。そして、平成15年度より、55歳以上の教員に任期制を適用することを決定した。これは、本研究科・学部の教員が55歳に達したときに任期制（任期＝５年）に移行すること、60歳に達する１年前に、再任のための評価・審査を受けて、審査に合格すれば再任可とするものである。
平成22年度に長野哲雄教授が研究科長に就任してからは、研究科の執行体制を強化すべく、正・副研
究科長、研究科内の主要委員会委員長、及び事務長から構成される運営委員会が設置された。運営委員
会は毎月２回程度定例開催されており、執行部のイニシアティブの強化と諸種の案件に対する迅速な対応が図られている。

◇学部教育
東京大学は、現在教養学部を有する唯一の国立大学である。そして、教養学部において、充実した
リベラルアーツ教育により広い視野を持たせる教育を行い、その上で、進学振分け制度により、専門分野を選ばせるという学部教育システムを有している。
教養学部２年次の初秋に進学振分けが行われ、専門学部への進学が内定する。薬学部は、約80名の学生を受け入れているが、その内訳は、理科Ⅱ類から70－75％、理科Ⅰ類から25－30％である。薬学部への進学希望者は例年非常に多く、進学が最も難しい学部の一つになっている。女子学生は２割５分－
４割弱である。教養学部から薬学部への進学希望者が多いことに鑑み、最近の進学においては、90名
前後の進学内定者を受け入れている。
本学部では伝統的に実験が重視され、全員が有機化学、生物有機化学、物理化学、生化学、薬理学等の実習を一年間毎日行う。また、病院薬剤部における実習が３年次及び４年次に合計２週間行われ

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ている。全学部の中で最もハードといわれる本学部の教育課程であるが、その意義を教員、学生ともに理解し、努力が続けられている。学生は４年次に前記した教室（協力教員の研究室を含む。）に学生の希望によって配属され、１年間、大学院学生とともに教員の直接指導のもとに卒業研究を行い研究の神髄を学ぶ。ほとんどの学生がこの経験を土台にして、実験の基礎トレーニングを身に着け大学院に進学することになる。講義の学生評価については、平成13年度から実施しており、その結果は、講義担当教員が講義を改善するための参考資料として活用されている。薬学教育におけるFaculty
Developmentについては、日本薬学会教育部会によるプログラムにすでに数人の教員が参加している。
平成18年4月に、学校教育法・薬剤師法の改正により、東京大学薬学部は、４年制「薬学科」を廃止して、従来の制度を引き継ぐ４年制「薬科学科」（入学定員72人）及び高度な能力を有する医療系
薬剤師の養成に特化した６年制「薬学科」（入学定員８人）の２学科を設置した。
６年制薬学科においては、薬剤師国家試験に対して積極的な取組みを行っており、勉強時間などについても配慮している。この結果、平成25年3月の国家試験においては、卒業生のうち受験した者の合格率は100％に達した。

◇薬学教育の改善・充実について
近年、医療における薬剤師の果たすべき役割が質量ともに増大し、その業務内容が高度化していることに鑑み、薬学教育の内容や教育年限が議論されてきた。2002年（平成14年）1月21日の薬剤師問題懇談会（文部科学省、厚生労働省、国公立大学薬学部、私立薬科大学・薬学部、日本薬剤師会、及び日本病院薬剤師会の６者による懇談会（「６者懇」と略称されている）において、今後検討すべき課題について合意が成立した。この合意に基づいて、46（当時）の全薬系大学（薬学部・薬科大学）は、日本薬学会を議論の場として、教育内容に関して検討を重ねた結果、改革の方向性が示され、その具体的内容として薬学教育の核となるカリキュラムを2002年（平成14年）9月に「薬学教育モデルコア・カリキュラム、薬学教育実務実習、卒業実習カリキュラム」にまとめた。本学薬学部
では、2002年度（平成14年度）の国公立大学薬学部長（科長・学長）会議の議長大学として、2002
年12月28日、29日に臨時国公立大学薬学部長（科長・学長）会議を開催した。そこで、薬学教育の改
善充実の基本的方向について議論し、薬学教育年限を含めた将来の教育理念および制度について取りまとめた。
６者の間で、薬剤師養成教育の内容及び教育年限に関して、大筋で意見の一致を見たことは大きい前進であり、この合意を受け最終的に以下の薬学教育制度が制定された。
すなわち、薬学部および薬学系研究科に、学部４年間＋大学院５年間のコース（学部４年制コース）と学部６年間＋大学院４年間のコース（学部６年制コース）を設置し、それぞれのコース（学科）で薬学部卒業あるいは薬系大学院修了後の多様な進路に対応した教育を行うことになった。前者のコースは薬学研究者養成を主目的としたものであり、後者のコースは薬剤師養成を目的としたものである。この制度は平成16年度国会で学校教育法および薬剤師法が改正されたことに伴い、平成18年度入学者から正式に適用された。薬剤師国家試験受験資格については、学部６年制コースを卒業した者には従来と同様に国家試験受験資格が与えられるが、研究者養成を主目的とする前者の学部４年制コースの場合にも、さらに薬系大学院修士課程を修了すると共に、６年制コースと同じ教育内容（国家試験受験に必要な科目、病院実習、薬局実習など）を履修した場合に受験資格が認定されることになった。

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このコース修了者に対する受験資格は12年の時限であるが、薬学研究者になる者の中で、臨床現場の医療を体験し、それに基づいて国民医療に役に立つ薬学研究を行う者にとっては非常に意義ある制度である。
従来、本学の薬学部卒業生の多くは薬剤師国家試験を受験し、薬剤師の免許を取得しているが、その主たる就職先は大きく二つの部門に分けられる。一つは薬学研究者として大学や国研あるいは企業の研究所などで医療に関する生命科学を基礎から支える部門であり、他方は薬剤師として大学病院の薬剤部等で直接医療に関与する部門である。本学の卒業者は前者の部門に関連する職に就く場合が多いが、今回の教育制度改革では、この研究者養成教育と薬剤師養成教育を明確に分離した。更に、現在では大学院教育においては前者の部門では研究の高度化・専門化と同時に、課題探求能力の育成を目指した、より一層の充実が求められており、後者の部門では薬剤師としての職能教育として近年の高度医療に対応し、かつ臨床現場に即した薬剤師教育を行うことが必要と考えられている。
この様な背景の下、本学部では平成18年度から学部４年制コースの薬科学科と学部６年制コースの薬学科を設置し、更にその先の大学院教育の整備・拡充を図ることになった。これにより世界に通用する高いレベルの薬学研究者の養成とともに高度の医療薬剤師の養成のための教育を行う体制を整えることとなった。定員の割り振りは前者９割（72名）、後者１割（8名）としている。
今後とも、本研究科・学部は、大学院重点化大学としての国立大学法人東京大学のacademic schoolとしてacademic programとprofessional program共に最高水準の教育研究を追究し、冒頭に掲げた本研究
科・学部の使命の達成を目指す。

◇大学院教育学部卒業生の大部分は、大学院薬学系研究科修士課程に進学を希望する。入学試験は、本学他学部、他大学からの受験者を含めて厳正に実施される。本学部学生に一切の特典はない。博士後期課程は修士課程の約半数が進学するが、他大学から博士後期課程入学試験によって進学する学生は約２割である。現在、本研究科に在籍する大学院学生は修士課程と博士後期課程を合わせると学部学生の約２倍に達し、名実ともに大学院に重点が移っているといえる。博士後期、修士両課程とも最終年次に厳しい部内公開による研究業績発表会及び論文審査会が行われるが、ほぼ全員が学位を取得している。昼
夜を問わず、また休日返上で研究に没頭する学生が多く、狭隘な環境の中、防災や健康管理の面で多くの問題を抱えていたが，平成16年3月末に竣工した新総合研究棟（第Ⅰ期工事，7,500平米）に加え、
平成18年春には第Ⅱ期工事分（4,000平米）が竣工し、施設・設備面では大幅に改善された。
大学院教育のさらなる充実のため、「大学院の教育課程は、博士前期課程（修士課程）と後期課程を通じて、約５年の一貫課程であることを前提とした教育を行う」という方針に基づき、大部分の博士課程学生を種々の外部資金により、Research Assistantとして雇用し、一人あたり年額約100万円の経済的支援を行っている。この他にも博士課程教育リーディングプログラムなどの支援を行っている。
平成18年4月の学校教育法・薬剤師法改正により、本研究科修士課程（入学定員100人）は、平成22年4月に従来の４専攻（分子薬学、機能薬学、生命薬学、統合薬学）を廃止し、「薬科学専攻」を設置した。
平成24年4月には、我が国のアカデミア・創薬産業の育成や高度医療・医薬行政の推進を図るため、従来の４専攻を廃止し「薬科学専攻」を修士課程から博士課程（博士後期課程50人）に課程変更するとともに、６年制薬学科を基礎とする、臨床的な研究課題を追求する高度な専門性と優れた能力を有する先

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導的薬剤師の養成と創薬科学研究のニーズにも応え得る４年制博士課程の「薬学専攻」（入学定員10人）を新設した。
「薬学科履修プログラム」（１学年８人以内）は、本学教養学部に平成18～29年度に入学し、薬学部
薬科学科（４年制）を卒業し、薬科学専攻修士課程を修了し、博士後期課程に進学した者に対して、薬剤師国家試験受験資格を与えるために開設され、平成25年度には、３人がこのプログラムを履修することとなった。

◇研究活動
本学部の教員は極めて広範な基礎研究分野において、それぞれ活発な研究活動を展開し、多数の学術論文を発表し、国際的にも高い評価をうけている。国の内外からの研究者の訪問も多く、国際交流も活発に行っている。多くの文化勲章、学士院賞受賞者などを輩出した本学部の伝統は健在で、現在も多くの教員が国内外の数々の賞を受けている。
本学部は、教授・准教授・助教・院生・学部卒研生・研究生からなる完全な小講座研究体制（１教室構成員：平均20～35名）をとっている。共同研究者としてそれぞれの役割と評価が正しく行われる
よう配慮され、それが研究の活性化の大きい原動力になっている。
平成14年度に公募された文部科学省の21世紀COEプログラム・生命科学分野において、本研究科の「戦略的基礎創薬科学」プロジェクトが採択された。杉山雄一教授をプロジェクトリーダーとし、薬学系研究科の教員及び分子細胞生物研究所の一部の教員の参加により実施され、学問としての「創薬科学」を創成するための拠点形成を目的とした本プログラムは、中間評価において最高ランクの評価を受けた。さらに、21世紀COEプログラムを充実・発展させ、国際的に卓越した教育研究拠点の形成を図る目的で実施された後継の「グローバルCOEプログラム」には、平成20〜24年度に「疾患のケミ
カルバイオロジー教育研究拠点―メディカルサイエンスの未来を創造する医薬融合」、「学融合に基づく医療システムイノベーション」、「次世代型生命・医療倫理の教育研究拠点創成－学際的・国際的ネットワークの構築－」の３プログラムに本研究科の教員が参加した。また、平成21〜24年度には、組
織的若手研究者等海外派遣プログラム事業への参画を通じて、若手研究者の人材育成、教職員の国際化再教育を推進した。

◇社会との連携
本研究科・学部の教員は、文部科学省、厚生労働省、農林水産省などの各種委員、また関連する諸学会の会長、理事、評議員、各種委員、研究助成・推進諸団体などの役員等々に就任している者が多く、わが国の行政、文化各方面での貢献には著しいものがある。これら大学と社会との深い関わりを通じ、大学の運営、研究・教育の実践のなかに貴重な体験が反映されている。
次世代を担う若者に薬学の実態を知って貰うため、高校生と父兄や高校教師を対象とした「高校生のための薬学講座」を開催していたが、平成14年度以降は、東京大学オープンキャンパスの一環として研究室見学を開催している。学部長の挨拶の後、薬学の現状と未来および東京大学大学院薬学系研
究科・薬学部の説明があり、引き続き、グループに分かれて研究室を見学し、各教室の教員より最先端の薬学研究の説明を受けている。参加者は皆熱心に講演・説明に聞き入っており、また研究に対する鋭い質問もある。参加者から寄せられた感想によれば、毎回非常に好評である。

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前記した教員の学外での貢献に加え、本研究科・学部では多数の学外からの研究員を受け入れている。現在、企業等からの約20名の受託研究員、研究生が研究を行っている。研究員は約２年の研鑚を積んで学位（博士）を取得するケースが多い。一方非常勤講師として産・官・学から本学部の教育に参画している方々は現在80名余りにのぼり、開かれた学部、大学院としてすでに実績を上げているといえる。外国人研究者を招待し公開講演会を行うことも多い。
本学部・大学院研究科はＷＷＷにホームページ（http://www.f.u-tokyo.ac.jp/）を開設して、薬学部・大学院薬学系研究科の活動に関するup-to-dateな情報を提供している。薬学部に興味のある高校
生、本学教養学部の学生、薬学系研究科に関心のある他学部、他大学の方々、さらには薬学系研究科の各教室でどのような研究が展開されているか詳しい情報が欲しい専門家やＯＢ諸氏に利用されている。また、毎年11月に開催される東京大学ホームカミングデイにあわせて、薬友会総会が開催されている。

◇産業界との連携
平成16年度に国立大学から国立大学法人へと移行したことに伴い、東京大学は法人格を有することとなり、知的所有権を保持できるようになった。法人化後の東京大学は、産学連携の推進及び関連する諸問題を検討・解決するための産学連携本部を設立し、そのための建物産学連携プラザが竣工し専
任教員の配置も行われた。
本研究科・学部においてもこれに呼応して、薬学部産学推進委員会（委員長=木村廣道「ファーマコビジネス・イノべーション（PBI）寄付講座」教授）を設置した。本委員会は、東京大学産学連携推進室の活動に大きく貢献しており、また、薬学部と医学部附属病院の産学連携活動の連携に中心的役割を果たしている。ベンチャービジネスの創出もencourageしているところであり、平成14年には「薬学分野における研究成果の特許化・事業化の考え方と実際」シンポジウムを開催した。本シンポジウムの内容は、「産学連携の新しい流れ－創薬から臨床試験まで－」と題する書籍（エルゼビア・
サイエンス社、平成14年12月刊行）に収められている。
実際に起業に踏み切った教授も出始めている。東京大学薬学部は、PBI寄付講座を中心として、起業を支援する方策を具体的に整備しつつある。また、相当数の教授が企業のコンサルタントを務めている。
産学連携を推進し、「創薬基礎科学」を創成するためには、主要な製薬企業との共同研究が必須である。このため、企業の研究者を連携客員講座（創薬科学）客員教員として招聘することとし、そのための概算要求を行っていたところであるが、平成15年度に教授２名、助教授１名が認められ、博士課程学生定員２名の増員が認められた。
「新総合研究棟（Ⅱ期）」の竣工、及び、「既設老朽建物の改修」後には研究室スペースにある程度の余裕が生じることから、これら連携客員講座客員教員と本研究科・学部の教員との間で共同研究室をもつ計画を進めてきたが、新棟Ⅱ期の竣工を待たずに、塩野義製薬株式会社と本学桐野教授との共同研究を遂行する産学連携共同研究室が本館内の空きスペースを利用して開設された。産学連携共同
研究室は、平成18年度には山之内製薬（現アステラス製薬）、エーザイ、コーセーを加え、計４研究室が稼働した。また、これらの共同研究は、基礎的・探索的研究に限らず、創薬研究の下流部分（開発関連）の研究領域においても進められた。このため、「医薬経済学寄付講座」（日本製薬工業協会の

－7－
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寄附による）、及び「PBI寄付講座」に加えて、「医薬品評価科学講座（Pharmaceutical Regulatory
Science）講座」等、dry laboratoriesをさらに充実させることとしている。平成16年10月に開設された「医薬品情報学寄付講座」や平成18年4月に開設された「医薬政策学（東和薬品）寄付講座」もその一環である。
「医薬品評価科学講座」については、平成15年度に国に対して設置の要求（平成16年度概算要求）を行ったが、平成16年度からの大学法人化による制度の変更により、必ずしも明確な結果が得られなかった。しかしながら、東京大学総長の裁量により、平成16年度から６年間の時限で、「医薬品評価科学講座」として設置が決定され、現在２期目を向かえている。このような速やかな決定が可能となったことは、大学法人化のメリットの一つと言えよう。

◇外国人留学生・国際交流
現在、本薬学系研究科・薬学部への外国人留学生（学部学生、大学院生、博士研究員）は50名を超えており、毎年増加傾向にある。アジア諸国からの留学生が多いが、中近東やアフリカ、ヨーロッパ
諸国からの留学生や博士研究員も増えつつある。学部学生は、2002年に初めて国費留学生１名が進学して以来、ほぼ毎年１名－２名の国費・私費の学部留学生が在籍していたが、最近では3名から4名の学部留学生が在籍している。
大学院生の場合、真面目に努力し、学位を取得、国費留学生の場合は帰国して母国でのアカデミアで職を得るものが多いが、私費留学生は日本での就職を希望するものが増えている。学部生は、大学院に進学するものがほとんどである。奨学金の不足、大学の留学生宿舎の不足により、生活面で種々の困難はあるが、小さい部局のメリットを生かし、国際交流室の一貫した、きめ細かな個別サポートで対応している。
所属する研究室や国際交流室と在籍する留学生・博士研究員との関係は緊密で、危機管理についても問題がない。また、留学生・博士研究員のほとんどは、日本語や日本文化に対する興味も深く、
国際交流室の運営・企画する薬学部日本語教室や日本文化体験に参加するものも多い。
在学生の海外「留学」は、大学の国際化推進に伴って、学部学生、大学院学生ともに関心が高まっている。 医工薬グローバルCOEプログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション（CMSI:
Center for Medical System Innovation）のグローバルカリキュラムの一環として海外サマーインターンシップ(派遣)プログラムに薬学系の大学院博士課程学生（日本人・留学生）が毎年参加し、約2か月間の短期留学を行った。また、海外サマーインターンシップ(受入)プログラムには、海外の大学から大学院博士課程学生をインターンシップ生として毎年受け入れている。
上記のように博士課程学生に対する組織的な海外派遣が充実してきた一方で、今までできなかった
修士課程学生ならびに若手研究者の海外派遣、特に修士課程学生の国際学会発表や若手研究者の中長期的派遣による共同研究等が、JSPS組織的な若手研究者等派遣事業（2010年3月～2013年2月）により実現した。博士課程学生に対する組織的な海で、現在においても、国際交流の面では、遡って、2008年4月に、ドイツ・ケルン大学数学・自然科学科と部局間学術交流協定、2008年10月にスウェーデン・イエテボリ大学サールグレンスカ・アカデミーと部局間学術交流協定を締結した。
2009年3月に担当部局として、米国・テキサス大学M.D.アンダーソン癌センターと大学間学術交流

－8－
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協定を締結した。テキサス大学M.D.アンダーソン癌センターとの交流は博士課程大学院生の相互派
遣を行うことが中心的な活動であり、双方で高い評価が定着している。2009年8月にはオランダ・ラ
イデン大学からの強い要請により、担当部局として大学間学術交流協定を締結した。
2010年4月には、担当部局としてタイ・チュラロンコン大学との大学間学術交流協定（1985年2月
締結）を更新した。大学間協定は、大学全体としての組織が主導できる国際交流として基盤的役割を担うものであるが、本研究科とチュラロンコン大学とは長年に亘るJSPSの拠点大学方式による交流の経緯があり、チュラロンコン大学の研究者側に本研究科との交流に対する期待が大きい。2012年2月には、中国・瀋陽薬科大学との部局間学術交流協定（1997年2月締結）を更新した。協定締結以来、学生交流、特に瀋陽薬科大学の大学院生の受入れが恒常的に継続している。

◇研究費
2004年4月より、国立大学は法人化して新たなスタートをきった。これにともない、文部科学省から国立大学運営のために配分される予算は、使途自由な運営費交付金に統一された。これは研究科・学部運営の基盤をなすものであるが、光熱水料費に消費される額も大きく、研究費に十分に充当することが難しい状況である。そこで、研究者が科学研究費補助金を初めとする競争的資金を獲得することにより、多様で独創的な研究開発に継続的・発展的に取り組めている。
（財務状況はP12～13参照）
このように、各教員は優れた業績を背景にこれら研究費の獲得に努力し、教員一人当たりの獲得額
は本学の中でもきわめて高いと考えられるが、研究の高度化、多様化は益々研究費の大型化を必要としている。
平成23年度の主な大型研究費獲得は日本学術振興会の先端研究助成基金（最先端・次世代研究開発
支援プログラム）４件、２億７百万円、科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業（ＥＲＡＴО）
２件、２億７千７百万円となっている。

◇施設・設備
研究設備は教員の努力によって、主として競争的研究資金により、各種先端機器類が設置され、研究の進展に大きく貢献している。
本研究科・学部は、これまで年次的に増改築を繰り返してきたので、建物は新旧継ぎ接ぎで機能性に著しく欠ける部分が多く、研究室は狭隘で、通路にまで実験装置が所狭しと並べられている状況にあった。また、既存建物の多くは、耐震基準の低かった昭和42年以前に建築されており、老朽建築物がかなりの部分を占めた。このような状況の中で、平成８年11月にオープンした薬学図書館（三共株
式会社の寄付による）は、教員・学生にとって唯一のオアシスのような施設となった。充実した図書閲覧室に加えて、情報端末室やラウンジをも備えており、教員・学生に研究・教育活動の為の快適な空間を提供している。平成14年6月には、寄付講座のための教育研究棟（２階建て、延べ床面積263平米）が竣工したが、焼け石に水であり、狭隘化の状況が長く続いた。
幸いなことに、平成13年度第二次補正予算で、薬学系総合研究棟（延べ床面積約7,500平米、NMR

－9－
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研究室を含む）の新営（第Ⅰ期工事）が進められた。平成14年8月より埋蔵文化財調査が始められ、
平成15年には建築のための基礎工事が開始され、平成16年3月に竣工し、8月までには９研究室およびNMR研究室の移転が完了した。それに引き続いて、民間企業からの寄付金注２）による第Ⅱ期工事（延べ床面積約4,000平米）が進められていたが、平成18年春に、併せて11,500平米の、地下１階、地上10階建て新館がバス通り沿いに完成した。さらにこの新営第Ⅱ期工事と同時に、平成16年度の概算要求事項で耐震補強を兼ねた大規模な改修第Ⅰ期工事（旧館東側の延べ床面積約2,000平米）も完了した。
また、平成22年3月に先端創薬棟が竣工した。
（エーザイ株式会社の寄付による）こうした数年間の建物新営・改修工事の進展によって、研究室の狭隘化は少しずつ解消されており、現在の建物延べ床面積は、寄付講座教育研究棟が竣工した平成14年時点の約16,000平米から、
約27,000平米に達している。また、本年前半に改修第Ⅱ期工事（本館北側の延べ床面積約2,900平米）が完了したことに伴い、西館１階の旧事務室エリアに新たに西講義室が設置されたほか、研究活動の一部を研究科の外で強いられてきたファーマコビジネス・イノベーション寄付講座、医薬品情報学寄付講座、医薬品評価科学などの研究室が、全て研究科内に収容されることとなった。また平成20年には、手狭であった南館１階の第一、第二講義室を改修し、新たに南講義室を開設、学生の利便を図ると同時にＳ１セミナー室を設置した。
また、本研究科の付属施設として、検見川キャンパスに薬用植物園があるが、これは薬学関係学部
設置基準要項に定められた必須の施設である。遠隔地にあるために、教育施設としての機能にはやや難点があるが、研究施設として今後一層活用していく方針である。管理棟研究棟は老朽化が著しく、また設置当時（昭和48年）と比較して倍増した学生の実習教育に対応が困難であり、今後は、薬用植物遺伝子資源の教育研究施設として機能強化し、検見川キャンパスに建設することが予定されている
総合研究棟の一部として加わるべく、計画中である。なお、新営された薬学系総合研究棟の講堂の屋上約100㎡は、薬用植物園の一部として整備された。

－10－
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3．現

勢

◇組

織（平成24年12月31日現在）
薬 科 学 専 攻

有機薬科学講座

薬化学
有機反応化学
有機合成化学
天然物合成化学
天然物化学
基礎有機化学

大学院薬学系研究科

薬用植物化学（薬用植物園）
創薬科学（産学連携客員講座）
物理薬科学講座

生体分析化学
生命物理化学

生物薬科学講座

衛生化学
生理化学
生体異物学
遺伝学
細胞情報学
蛋白質代謝学
細胞生物化学（協力講座）（医科研）

薬 学 専 攻薬品代謝化学

創薬学講座

蛋白構造生物学
微生物薬品化学
生体化学（協力講座）（分生研）
分子薬物動態学

医療薬学講座薬品作用学
臨床薬学
臨床分子解析学
臨床薬物動態学（協力講座）（病院）
社会薬学講座医薬品評価科学附属薬用植物園
薬 科 学 科
薬

学

部

薬 学 科
寄

付

講

座

ファーマコビジネス・イノベーション
医薬品情報学
医薬政策学
疾患細胞生物学
革新創薬化学
産学連携共同研究室（塩野義）
医療薬学高度教育開発センター（部内措置）
国際交流室

事

務

部

庶務チーム
教務チーム（学部・大学院）
会計チーム（経理・研究協力）
執行チーム
図書チーム

－11－
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◇財

政（平成19年度～23年度決算額）（単位：千円）項
費 （Ａ)
運営費交付金
物件費（B)
施設整備費
外 部 資 金合計（Ａ）＋（Ｂ）
人事件

平成19年度766,474
345,91202,989,530
4,101,916

平成20年度
806,986
321,96702,847,519
3,976,472

平成21年度
811,468
296,55903,070,446
4,178,473

平成22年度
805,127
286,75402,629,981
3,707,302

平成23年度
823,842
298,09702,992,329
4,114,268〔外部資金の内訳 〕
・受託研究費（単位：千円）

事
受

項

託

研

究

平成19年度
平成20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
18 167,888
11 108,864
10 126,146
6 158,955
5 240,441

・受託研究員費事
受

託（単位：千円）項
研究員

平成19年度
平成20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
11
4,059
13
5,141
9
4,059
8
3,518
3
1,624

・共同研究経費
事
共同（単位：千円）項
研究経

平成19年度
平成20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
32 193,938
35 233,623
43 241,134
37 227,046
58 164,587

・寄付金（単位：千円）事
寄項付

平成19年度
平成20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
77 206,838
金 117 297,537 126 276,657 129 378,760 108 332,224(競争的資金の内訳)
・文部科学省科学研究費補助金の獲得状況

特別推進研究新学術領域研究
特定領域研究基盤研究（Ｓ）
基盤研究（Ａ）
基盤研究（Ｂ）
基盤研究（Ｃ）
挑戦的萌芽研究特別研究員奨励費
若手研究（Ｓ）
若手研究（Ａ）
若手研究（Ｂ）
若手研究ｽﾀｰﾄｱｯﾌﾟ
合計（単位：千円）

平成19年度
平成20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
1
63,0001
82,600180,9002 134,700
2 152,200
9 211,000
13 118,900
22 208,800
29 248,200
31 176,100
24 132,700
725,50025,000
448,8004 152,900
380,2002
48,6004 131,900
792,800780,700329,7002
22,800566,80010
55,4008
40,00010
41,90013
61,50010
45,100
4
7,300
4
5,900
3
3,200
4
4,200
6
7,400
8
15,10012
20,50010
16,9007
11,40010
14,70056
51,90071
54,80078
58,60085
59,00089
63,7001
17,6002
46,2003
68,900342,8001
18,0003
15,200
6
57,1007
40,200526,3003
22,5001729,80016
24,70028
52,20027
38,10019
32,70010
13,350
7
8,520
6
5,900
3
3,490
3
3,660
150 658,450 169 750,020 185 822,300 173 597,290 176 772,460

－12－
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・文部科学省科学研究費補助金以外の競争的研究資金獲得状況
担当機関
文部科学省

競争的資金名称
科学技術振興費（ターゲット・タンパク）平成19年度(単位：千円）

平成20年度

平成21年度

平成22年度

件

金額

件

金額

件

金額

967,300

4

898,900

6

718,200 3

28,900

-

-

-

1

4,093

1

5,000

0

0

0

件

件数

4

1,118,634 4

平成23年度
件

金額

文部科学省

大学における医療人養成推進等委託 事業

-

文部科学省

社会人の学び直し
ニーズ対応教育推進事業委託

20,000 1

15,0001

15,0000

文部科学省

研究開発施設供用等促進費補助金

-

-

-

-

-

-

-

1

609,000

日本学術振興会

二国間交流事業

-

-

1

1,200

0

1

2,500

1

2,500

-

-

-

-

-

-

4

14,5604

207,5601-0

先端研究助成基金助成

日本学術振興会

金（最先端・次世代研究
開発支援プログラム）

科学技術振興機構

戦略的基礎研究推進事業（ＣＲＥＳＴ)

5

217,174 5

238,9404

365,7934

227,3444

166,010

科学技術振興機構

若手個人研究推進
事業（さきがけ）5

41,054 457,200430,524

3

31,8503

57,195

科学技術振興機構

先端計測分析新技
術・機器開発事業

-

-

-

-

1

38,0902

35,113

1,724

1

1,630

2

45,46100

産学協同シーズイノ
科学技術振興機構 ベーション化事業（顕在化ステージ）1-

2,000 2

戦略的創造研究推
科学技術振興機構 進事業（A-STEP）
-

-

-

-

-

-

-

-

1

1,700

科学技術振興機構

戦略的創造研究推進事業（ERATO）

-

-

-

-

-

-

-

2

277,530

厚生労働省

厚生科学研究費補14
助金

114,096 9

17,5508

25,900 14

59,400 13

49,164

厚生労働省

がん研究助成金

1

1,700 1

1,700

1

1,700

0

0

0

0

独立行政法人医薬ける基礎研究推進基盤研究所

3153,000 4

172,600

3

158,600

3

146,0003

143,457

独立行政法人イノベーション創出
農業・食品産業技術 基礎的研究推進事業
総合研究機構

-

-

-

-

-

-

1

10,4501

10,250

カイコによるヒト・
動物用医薬品の開発
委

-

-

-

-

-

1

13,000 1

13,0001,667,658 31 1,473,214 26 1,498,047 41

1,310,948 40

1,606,379

保険医療分野にお
事業

農林水産省

合

計

34

－13－
目次へ

◇ 施 設 面 積 （平成24年３月31日現在）
区

分

本

館

教育研究棟

資料館

薬品倉庫

先端創薬棟 総合研究棟

計

建 面 積

3,206

134

361

133

113

1,390

5,337

延床面積

13,787

260

1,263

133

337

11,453

27,233

薬用植物園
建面積

515

土地面積

6,123

◇ 講座数及び付属施設 （平成24年12月31日現在）
講

座等

附属施設（千葉市）

２専攻、６大講座（27教室）

１◇ 蔵書冊数及び所蔵雑誌種数 （平成24年５月１日現在）
蔵
和書

10,872

◇ 職

員

18

冊

洋

書

所

数
計

32,482

和43,354

書

203

蔵

雑

誌

洋

書

種

数
計

344

547

計 事務職員 技術職員 小

計 合

数 （平成24年12月1日現在）

授 准教授 講

教

書

12

師助
6

教 特任教授 特任准教授 特任構師 特任助教 小
31

3

3

2

12

87

19

1

20

計

107

短時間勤務
有期雇用教職員
70

－14－
目次へ

最近５年間(女子内数)

学生数（５月１日現在）[留学生内数]

平成20年度
80
87 (17) [3]8087 (31) [2]

平成21年度
80
87 (25) [5]7280 (16) [3]87 (2)平成22年度
80
93 (24) [6]7278 (22) [2]
8
8 (2)
8
7 (2)

研 究 生
聴 講 生
研 究 生
大学院
外国人研究生

6
1
1
1

4
1
1
4

5
0
4
5

平成23年度 平成24年度
定 員
80
80
３ 年
現 員
89 (27) [2] 85 (17) [3]
定 員
72
72
薬科学科
(平20～)
現 員
84 (21) [5] 79 (19) [2]
４年
定 員
8
8
現 員
8 (3) [1] 10 (8)
学部
定 員
8
8
薬学科
５年
現 員
8 (2)
8 (3) [1]
定 員
8
8
6年
現 員
7 (2)
8 (2)
定 員 160
160
168
176
176
計
現 員 174 (48) [5] 174 (43) [8] 186 (50) [8] 196 (55) [8] 190 (49) [6]
定 員 86
86
100
100
100
募集人員 105
111
100
100
100
１ 年
現 員 110 (33) [5] 100 (36) [2] 84 (17) [1] 101 (25) [4] 96 (21) [4]
定 員 81
86
86
100
100
修士
２ 年
募集人員 105
105
111
100
100
課程
現 員 99 (33) [3] 109 (32) [5] 106 (38) [3] 94 (20) [2] 111 (29) [8]
定 員 167
172
186
200
200
計
募集人員 210
216
211
200
200
現 員 209 (66) [8] 209 (68) [7] 190 (55) [4] 195 (45) [6] 207 (50) [12]
定 員 434343
4350
募集人員 62
56
43
43
50
１ 年
現 員 44 (9) [2] 58 (14) [3] 55 (13) [4] 51 (13) [2] 39 (4) [2]
定 員 41
43
43
43
43
２ 年
募集人員 62
62
56
43
43
博士
現 員 50 (5) [3] 52 (11) [5] 60 (14) [3] 61 (15) [8] 57 (15) [6]
後期
定 員 41
41
43
43
43
課程
３ 年
募集人員 6262
62
56
43
現 員 62 (12) [6] 62 (10) [8] 69 (16) [8] 78 (18) [8] 73 (15) [8]
定 員 125
127
129
129
136
計
募集人員 186
180
161
142
136
現 員 156 (26) [11] 172 (35) [16] 184 (43) [15] 190 (46) [18] 169 (34) [16]
定 員
10
募集人員
10
１ 年
薬学
現 員
5 (2) [1]
博士
定 員
10
課程
計
募集人員
10
現 員
5 (2) [1]
定 員 452
459
483
505
522
合
計
現 員 539 (140) [24] 555 (146) [31] 560 (148) [27] 581 (146) [32] 571 (135) [35]

学
研究生等

部

(4)
(1)

(1)

(3)

(2)

2
1 (1)
2
8 (4)

2 (1)
0
3
8 (6)

－ 15 －
目次へ最近５年間教室

薬教室配属者数 （学部新４年生）

名

平成20年度 平成21年度 平成22年度 平成23年度 平成24年度

化

学

5

(1)

1

有

機

反

応

化

学

3

(1)

5

有

機

合

成

化

学

5

(1)

5

天

然

化

学

5

(1)

5

5

学

5

(4)

2

3

天

物

合

然

成

物

化

基

礎

有

機

化

学

薬

品

代

謝

化

学

5

生

体

分

析

化

学

3

生

命

物

理

化

学

5

蛋

白

物

学

3

構

造

生

(1)
(1)

(1)

5

4

(1)
(1)

2

3

学

5

謝

学

(1)

(1)

3

(1)

4

(3)

3

(2)

5

(1)

5

(1)

5

5

(1)

(2)

2

(2)

3

(2)

5

(3)

5

(1)

(2)

5

(1)

5

(3)

4

(2)

5

(2)

2

5

(1)

5

(2)

5

(2)

5

2

3

(2)

2

3

(1)

5

(3)

5

(1)

4

(3)

4

(1)

5

(2)

生

物

薬

品

化

学

2

分

子

薬

物

動

態

学

5

(1)

4

(1)

4

学

5

(3)

5

(3)

2

学

5

(2)

5

臨

床

分

子

解

析

学

医

薬

品

評

価

科

学

2

附 属 施 設

薬

物

園

1

連携客員講座

創

寄 付 講 座

植

薬

科

2

1

2

2

2

1

1
2

医

薬

2

部

内

小

策

学

計

(1)

2

アステラス創薬理論科学
2

(1)

2

1

医 薬 品 情 報 学

学

(1)

2

2

学

政

2

5

微

用

(1)

(1)

白

薬

2
5

蛋

床

(1)

3

4

学

臨

5

(4)

2

用

2

5

学

作

3

(1)

5

品

3

5

(4)

薬

(2)

(3)

5

代

3

5

学

質

(2)

(1)

化

報

5

5

理

情

(1)

(2)

3

生

胞

5

(1)

3

細

(1)

5

(2)

伝

5

(1)

4

遺

5

5

学
物

5

(1)

化
異

5

1

5

生
体

(1)

(1)

2

衛
生

4

1

1
(1)

84 (28)

(1)

2

(1)

1
2
(1)

2

(1)

3

(2)
(1)

2

2

2

1

79 (15)81 (23)87 (22)88 (26)

分生

研生 体 有 機 化 学

2

医

学

部

附 属 病 院 薬 剤 部

5

(3)

5

(2)

5

(1)

5

(3)

1

(1)

部

外

7

(3)

5

(2)

5

(1)

5

(3)

1

(1)

学
合

小

計
計

91 (31)84 (17)86 (24)92 (25)※（89 (27)）は女子で内数－ 16 －
目次へ最近５年間学部卒業者進路状況

平成 23 年度
薬科学科 薬学科卒
業者
91 (26) 90 (31) 78 (16) 78 (21) 84 (21) 7 (2)進入学
88 (25) 82 (28) 77 (15) 76 (21) 82 (20) 4 (1)
東京大学薬学系研究科修士課程
76 (23) 75 (26) 70 (15) 65 (17) 68 (15)
東京大学薬学系研究科薬学博士課程
3 (1)
東京大学大学院法学政治学研究科（法科大学院） 1
1 (1)
東京大学総合文化研究科修士課程
1 (1)
東京大学理学系研究科修士課程
1
東京大学工学系研究科修士課程
221
東京大学医学系研究科修士課程
121
東京大学新領域創成科学研究科修士課程
2
東京大学情報理工学系研究科修士課程
1
東京大学公共政策教育部専門職学位課程 1
1
筑波大学生命環境科学研究科修士課程
1
京都大学医学系研究科修士課程
1 (1)
神戸大学大学院法学研究科（法科大学院） 1
Columbia University
1 (1)Stanford University
1
イェール大学1 (1)トロント大学1 (1)東京大学薬学部薬学科学士入学1
1
群馬大学医学部学士入学
1
筑波大学医学群学士入学
12
東京医科歯科大学医学部学士入学
2 (1)1
2 (1) 2東京医科歯科大学医学部編入学
1
横浜市立大学医学部学士入学
1 (1)名古屋大学医学部学士入学
1 (1) 1
大阪大学医学部学士入学2
1
1
岡山大学医学部学士入学
1 (1)
九州大学医学部学士入学
1
東京大学薬学部研究生
1 (1)
1
1 (1)
その他
1
就
職
2 (1) 7 (3) 0
1
1
3 (1)
AIU 保険会社
1
京都シグマプラン㈱
1 (1)
厚生労働省
1
ゴールドマンサックス証券㈱
1 (1)
さいたま市
1
大正製薬㈱
1 (1)
中外製薬㈱
1
東京海上日動火災保険㈱1
ドラッグセガミ1
日特建設㈱1
日本医薬情報センター（JAPIC）
1 (1)㈱日本生科学研究所
1
農林水産省
1(1)
プロクター・アンド・ギャンブル㈱
1
そ
の
他
1
1
1(1)
1
1(1)
事

項

平成 19 年度平成 20 年度平成 21 年度平成 22 年度※（) は女子で内数－ 17 －
目次へ最近５年間非常勤講師勤務先一覧

現
職 （勤 務 先 等） 平成20年度 平成21年度 平成22年度 平成23年度 平成24年度
東京大学
医学系研究科88332
医学部附属病院
18
15
22
22
20
公共政策教育部
1
医科学研究所1
分子細胞生物学研究所
2
1
1
1
1
アイソトープ総合センター
2
2
2
2
2
生物機能制御化合物ﾗｲﾌﾞﾗﾘｰ機構
1
1
1
創薬オープンイノベーションセンター
2
グローバル COE プログラム
1
1
1
国際本部日本語教育センター
2
北海道大学
旭川医科大学
筑波大学
群馬大学
千葉大学
東京医科歯科大学
富山大学
山梨大学
浜松医科大学
名古屋大学
京都大学
神戸大学
愛媛大学
奥羽大学
北里大学
杏林大学
慶應義塾大学
昭和大学
帝京大学
東京薬科大学
東京理科大学
同志社女子大学
東邦大学
獨協医科大学
武蔵野大学
大船中央病院
国立相模原病院
山王病院
ＪＲ東京総合病院
東京逓信病院
虎の門病院
ＮＴＴ東日本関東病院
横浜逓信病院
内閣府食品安全委員会
国立医薬品食品衛生研究所
国立保健医療科学院
独立行政法人国立がん研究センター
独立行政法人国立病院機構
東京都医学総合研究所

1

2
1

1
1
2
1
1
1
1
2

1

1
1

1

2

2
2
1
1

2
1

2
1

2
1
1

1
1
2

1
1
2

1

1
1
1
1

2

1
1
1
2
2

1
1
1
1

4
1
1
1
1

3
1
1
1
1

4
1
1
1
1

2

1
1
1

1
1
1
1

1
1
1
1

1
1
1
1

1

1
1

1
1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1
1
1
1
1

1
1
1

1

－ 18 －
目次へ東京都精神医学総合研究所
社団法人地域医療振興協会
社団法人東京薬剤師会
社会医療法人財団互恵会
財団法人いしずえ
財団法人日本中毒情報センター
公益財団法人癌研究会
全国薬害被害者団体連絡協議会
日本製薬工業協会
日本慢性疾患セルフマネジメント協会
旭化成ファーマ㈱アステラス製薬㈱
エーザイ㈱
大塚製薬㈱
協和発酵キリン㈱銀座７丁目クリニック㈱経営共創基盤
塩野義製薬㈱生化学工業㈱第一三共㈱大正製薬㈱大日本住友製薬㈱武田薬品工業㈱田辺三菱製薬㈱東レ㈱日本たばこ産業㈱ファイザー㈱ノバルティスファーマ㈱万有製薬㈱武蔵国分寺公園クリニック㈱ライフサイエンスマネジメント
合

1
1

1
1
1
1

1
1
6
1
1

5

4

2

1

4
1
1

1
1

1
1

1
1
1

1
2
1
1

1
2
1
1
1

1
2
1
1
1

1
2
2
1

1

1

1
1

1
1
1
1

1

1

1

1
1

1
1
1
1
1

1
1
1
1

1
1
1

1
1
1

1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
84

最近５年間
項

1
1

1
1

計

事

1
1

69

77

79

77

論文博士学位授与数一覧

平成19年度

平成20年度

平成21年度

平成22年度

平成23年度

15

17

18

15

23

学

2

3

5

3

3

業）

12

12

13

11

15

研究所等（国公立）

1

1

0

0

0

そ

0

1

0

1

5

授
勤

与
務

者

数

内

訳

先

大
研 究 所 （企の他

－ 19 －
目次へ最近５年間
課程 専

修士
課程

博士
後期
課程

薬学
博士
課程

大学院

入試状況・学生定員充足率

攻

名 区
分 平成 20 年度 平成 21 年度 平成 22 年度 平成 23 年度 平成 24 年度
入 学 定 員26 人
26 人
志 願 者 数57 人
56 人
分 子 薬 学入 学 者 数
32 人
33 人
充 足 率
123.08％126.92％
入 学 定 員24 人
24 人
志 願 者 数39 人
28 人
機 能 薬 学入 学 者 数
24 人
20 人
充 足 率
100％
83.33％
入 学 定 員18 人
18 人
志 願 者 数59 人
45 人
生 命 薬 学入 学 者 数
33 人
30 人
充 足 率
183.33％166.67％
入 学 定 員18 人
18 人
志 願 者 数31 人
31 人
統 合 薬 学入 学 者 数
22 人
19 人
充 足 率
122.22％105.56％
入 学 定 員
100 人
100 人
100 人
志 願 者 数
114 人
140 人
128 人
薬 科 学
入 学 者 数
85 人
105 人
98 人
充 足 率
85.00％
105.00％98.00％
入 学 定 員
86 人
86 人
100 人
100 人
100 人
志 願 者 数
186 人
160 人
114 人
140 人
128 人
計
倍
率
216.28％186.05％114.00％140.00％128.00％入 学 者 数
111 人
102 人
85 人
105 人
98 人
充 足 率
129.07％118.60％85.00％
105.00％98.00％
入 学 定 員
13 人
13 人
13 人
13 人
志 願 者 数
22 人
23 人
20 人
29 人
分 子 薬 学入 学 者 数
18 人
22 人
18 人
24 人
充 足 率
138.46％169.23％138.46％
184.62％
入 学 定 員
11 人
11 人
11 人
11 人
志 願 者 数
11 人
20 人
14 人
12 人
機 能 薬 学入 学 者 数
10 人
18 人
13 人
10 人
充 足 率
90.91％
163.64％118.18％90.91％
入 学 定 員
11 人
11 人
11 人
11 人
志 願 者 数
23 人
17 人
22 人
15 人
生 命 薬 学入 学 者 数
17 人
14 人
19 人
13 人
充 足 率
154.55％127.27％172.73％118.18％
入 学 定 員8人
8人
8人
8人
志 願 者 数
12 人
8人
14 人
14 人
統 合 薬 学入 学 者 数
7人
6人
11 人
11 人
充 足 率
87.50％
75.00％
137.50％137.50％入 学 定 員50 人
志 願 者 数52 人
薬 科 学
入 学 者 数42 人
充 足 率84.00％
入 学 定 員
43 人
43 人
43 人
43 人
50 人
志 願 者 数
68 人
68 人
70 人
70 人
52 人
計
倍
率
158.14％158.14％
162.79％162.79％104.00％入 学 者 数
52 人
60 人
61 人
58 人
42 人
充 足 率
120.93％139.53％141.86％134.88％84.00％
入 学 定 員10 人
志 願 者 数9人
薬学
入 学 者 数5人
充 足 率50.00％
入 学 定 員10 人
志 願 者 数9人
計
倍
率90.00％
入 学 者 数5人
充 足 率50.00％－ 20 －
目次へ平成２３年度
事修

了

大学院修了者進路状況 （修士課程）

項

機能薬学

者
【専攻別修了者】

1（1）

平成２３年度統合薬学
80 (17)3（1）76（15）

2(1)
2(1)

36(5)
35(4)

薬科学

研究・留学等【専攻別人数】東京大学大学院薬学系研究科
東京大学大学院情報理工学系研究科
東京医科歯科大学医学部（学士入学）
就 職 等【専攻別人数】青森県
旭硝子㈱アステラス製薬㈱アルソア㈱アンファー㈱独立行政法人医薬品医療機器総合機構
小野薬品工業㈱花王㈱協和発酵キリン㈱クインタイルズ・トランスナショナル・ジャパン㈱
㈱興人
厚生労働省
ＪＲ東海（東海旅客鉄道）
塩野義製薬㈱㈱シグマクシス
住友化学㈱住友商事㈱第一生命保険㈱大日本住友製薬㈱田辺三菱製薬㈱中外製薬㈱東京大学医学部附属病院
東レ㈱日本臓器製薬㈱日本たばこ産業㈱富士製薬工業㈱㈱臨海セミナー
未定

1(1)
1(1)

1(1)
0

1

39(10)
1
1
2(1)
1
1(1)
3(2)
1
2(1)
5(3)
1(1)
1

1

※（

1
4(1)
1
1
1
1
1
3
1
1
1
1
1
1
1
1
）は女子で内数－ 21 －
目次へ平成２３年度
事修

了

大学院修了者進路状況 （博士後期課程）

項

分子薬学

者
【専攻別修了者】

19（3）

平成２３年度
機能薬学
生命薬学
59 (15)
17（4）
16（4）

統合薬学
7（4）

研究・留学等【専攻別人数】東京大学大学院薬学系研究科（PD）
東京大学大学院理学系研究科（PD）
大阪大学蛋白質研究所（PD）
大阪大学微生物病研究所（PD）
九州大学医学研究院（PD）
長崎大学熱帯医学研究所（PD）
ウィスコンシン大学（PD）
シンガポール国立大学（PD）
スクリプス研究所（PD）
スタンフォード大学（PD）
就

職

6
2

5(1)
2(1)
1

3(1)
1

0

1(1)
1
1
1
1
1
1
1

等

【専攻別人数】
アウトルックコンサルティング㈱旭化成ファーマ㈱アステラス製薬㈱独立行政法人医薬品医療機器総合機構
宇部興産㈱エム・アール・アイリサーチアソシエイツ㈱㈱ケミクレア
ＪＲ東京総合病院
塩野義製薬㈱大日本住友製薬㈱武田薬品工業㈱中外製薬㈱中国薬科大学薬学部
東京大学アイソトープ総合センター
東京大学医科学研究所
東京大学医学部附属病院
東京大学大学院薬学系研究科
日産化学工業㈱日清ファルマ㈱日本ロレアル㈱ノバルティスファーマ㈱一般社団法人バイオ産業情報コンソーシアム
日の丸薬局
ファイザー㈱富士フイルム㈱㈱三菱総合研究所
未定

13(3)

12(3)
1(1)
1
1

11(2)

7(4)

1

2
1
1
1
1
1
1

1(1)
1

1(1)
1(1)
1
1
1

1(1)
1
2

1
2

5(3)

1
1(1)
1(1)
1
1
1
1(1)
3(1)

1
1
2(1)
※（

）は女子で内数－ 22 －
目次へ最近５年間

見学･研修訪問学校一覧

平成 20 年度 平成 21 年度 平成 22 年度 平成 23 年度 平成 24 年度
◎

中

学

校

北海道教育大学附属函館中学校
秋田県大館市立第一中学校
山形県山辺町立山辺中学校
愛知教育大学附属岡崎中学校
愛知県安城市立安城西中学校
愛知県一色町立一色中学校
愛知県江南市立西部中学校
愛知県高浜市立南中学校
愛知県東海市立名和中学校
愛知県半田市立亀崎中学校
岐阜県多治見市立南姫中学校
山口大学教育学部附属光中学校
◎

高

等

学

○

○

○
○

○
○
○
中止
○
○
○

○
○

○
○

校

宮城県立仙台第一高等学校
山形県立米沢興譲館高等学校
福島県立福島高等学校
茨城県立土浦第一高等学校
栃木県立栃木高等学校
埼玉県立所沢高等学校
東京都暁星高等学校
横浜雙葉高等学校
横浜聖光学院
長野県立長野高等学校
長野県立上田高等学校
長野飯山北高等学校
富山県立高岡高等学校
静岡県立清水東高等学校
静岡県立富士高等学校
愛知県立岡崎高等学校
愛知県立刈谷高等学校
三重県立四日市高等学校
三重県立松坂高等学校
三重高田高等学校
奈良学園高等学校
兵庫県立姫路東高等学校
兵庫県淳心学院高等学校
岡山県立津山高等学校
岡山県明誠学院高等学校
広島市立基町高等学校
広島県修道高等学校
福岡県立修猷館高等学校
長崎県立長崎北陽台高等学校
熊本県立熊本高等学校
沖縄県立球陽高等学校

○
○

○
○
○
○
○
○
○

○
○

○

○

○
○
○
○

中止
○

○
○
○
○
○

○
○
○

○

○
○

○○
○

○

○

○

○

○
○
○

○
○
○

○
○
○

○
○
○

○

○
○

○
○
○

○

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

－ 23 －
目次へ最近５年間

官公庁インターンシップ参加者数一覧
左＝学部

右＝大学院

平成20年度

平成21年度

平成22年度

平成23年度

平成24年度

5

1

1

0

0

2

経済産業省

1

2

文部科学省

1

厚生労働省

2

3
0

1

1

2

1

1

外務省
農林水産省
国土交通省
環境省

0

0

総務省
都庁

0

1

0

2

2

0

日本学生支援機構※「0」は申請したが、不採用－ 24 －
目次へ

Ⅱ．授 業 科 目

目次へ平成２４年度

大学院薬学系研究科

授業科目一覧

共通科目
授

業

科

目

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅰ

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅱ

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅲ

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅳ

担

当

教

員

職
名
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授

氏
名
大和田智彦
井上 将行
金井
求
福山
透
松永 茂樹

教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授
講 師
講 師

阿部
船津
嶋田
清水
橋本
折原
杉田
三田
脇本
角田

教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授
准教授
准教授
准教授
講 師

新井 洋由
堅田 利明
入村 達郎
三浦 正幸
一條 秀憲
村田 茂穂
井上純一郎
関水 和久
山本 一夫
北
潔
有田
誠
紺谷 圏二
東
伸昭
八代田 英樹
垣内
力
秋光 信佳
千原 崇裕

教 授
教 授
教 授
特任教授
特任教授
特任教授
准教授
准教授
准教授
准教授
准教授
特任准教授
特任准教授
特任講師
特任講師

松木 則夫
岩坪
威
鈴木 洋史
澤田 康文
津谷喜一郎
木村 廣道
楠原 洋之
池谷 裕二
富田 泰輔
伊藤 晃成
荒川 義弘
樋坂 章博
堀
里子
三木 晶子
桝田 祥子

郁朗
高志
一夫
敏之
祐一
裕
和幸
智文
敏幸
誠

学期

単

位

講義 演習 実験･実習

夏

２

夏

２

夏

２

夏

２

備

考

－ 25 －
目次へケミカルバイオロジー特論

生体分子解析学特論細 胞 生 物 学 特 論

分 子 生 物 学 特 論

疾 患 生 物 学 特 論

医 療 薬 学 特 論

社 会 薬 学 特 論

教 授
教 授
教 授
教 授
客員教授
准教授
准教授
講 師
講 師

阿部 郁朗
内山 真伸
長野 哲雄
橋本 祐一
世永 雅弘
花岡健二郎
杉田 和幸
脇本 敏幸
滝田
良

教 授
教 授
教 授
准教授
講 師

船津
嶋田
清水
三田
角田

教 授
教 授
教 授
准教授
准教授

新井 洋由
堅田 利明
井上純一郎
有田
誠
紺谷 圏二

教 授
教 授
教 授
准教授
講 師

三浦 正幸
一條 秀憲
村田 茂穂
八代田 英樹
千原 崇裕

教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授

入村
山本
関水
北
東
垣内

達郎
一夫
和久
潔
伸昭
力

教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授
准教授
准教授
特任准教授

松木
岩坪
鈴木
楠原
池谷
富田
伊藤
荒川
樋坂

則夫
威
洋史
洋之
裕二
泰輔
晃成
義弘
章博

特任教授
特任教授
特任教授
特任准教授
特任講師
特任講師

澤田 康文
津谷喜一郎
木村 廣道
堀
里子
三木 晶子
桝田 祥子

科 学 英 語 特 論

各講師

医薬品評価科学特論

客員教授
教 授
准教授

藤原
松木
小野

高志
一夫
敏之
智文
誠

康弘
則夫
俊介

冬

２

冬

２

偶数年度開講冬

２

奇数年度開講冬２

偶数年度開講冬

２

奇数年度開講冬２

偶数年度開講冬

２

奇数年度開講

集中

２

冬

２

－ 26 －
目次へクリニカルサイエンス特論

教 授
教 授
特任教授
准教授
准教授
非常勤講師
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃

入村 達郎
鈴木 洋史
津谷 喜一郎
楠原 洋之
荒川 義弘
大橋 京一
清水 敬生
滝川
一
中村 秀文
中村 正二
仁木 利郎
畠
清彦
山口 正雄
大友
邦
山下 英臣

夏

２

薬科学専攻（修士課程）
授

業

科

目

薬 科 学 特 別 研 究 Ⅰ

担
職

当

名

教

員

氏

名

薬学系研究科担当教員

学期

単

位

講義 演習 実験･実習

通年

20

備

考

修士課程
必須科目

薬科学専攻（博士後期課程）
授

業

科

目

薬 科 学 特 別 研 究 Ⅱ

担
職

当

名

教

員

氏

名

薬学系研究科担当教員

学期

単

位

講義 演習 実験･実習

通年

20

備

考

博士後期課程必須科目

薬学専攻（薬学博士課程）
授

業

科

目

担
職

名

当

教

員

氏

名

学期

単

位

講義 演習 実験･実習

医 療 薬 学 実 践 研 究

薬学系研究科担当教員

通年

4

社 会 薬 学 実 践 研 究

薬学系研究科担当教員

通年

4

創 薬 学 実 践 研 究

薬学系研究科担当教員

通年

4

薬 学 特 別 研 究

薬学系研究科担当教員

通年

20

備

考

薬学博士課程
必須科目－ 27 －
目次へ平成２４年度

薬学部

授業科目一覧
④：薬科学科必修 ４：薬科学科選択⑥：薬 学 科 必 修 ６：薬 学 科 選 択＊：指 定 な し

○第４学期
授業科目

単位

有機理論化学

1
④⑥

有機化学Ⅰ

1
④⑥

物理化学Ⅱ

1
④⑥

薬品分析化学

1
④⑥

物理化学Ⅰ

1
④⑥

薬学概論

1
④⑥

薬物動態制御学Ⅰ

1
④⑥

機能形態学

1
④⑥

有機化学演習Ⅰ

1
４６

物理化学Ⅲ

1
④⑥

バイオサイエンスの基礎Ⅰ
バイオサイエンスの基礎Ⅱ
バイオサイエンス
の基礎Ⅲ
薬理学Ⅰ

1
④⑥
1
④⑥
1
④⑥
1
④⑥

内

担当教員

容

【曜日・時限】
将行 立体化学、構造化学、フロンティア軌道論などの有機化学の基礎理論を学びます。
【月・１】
大和田智彦 有機化合物の構造と反応性の関係を中心に、有機化学反応の基礎概念を学びます。
【月・２】
船津 高志 重要な熱力学的概念の理解と、薬学で重要な系の物理化学
角田
誠 的考え方と手法について講義します。
【月・３】
三田 智文 分析化学の基礎から、溶液と平衡の化学、医薬品を含む物
質の分離法などを学びます。
【月・４】
嶋田 一夫 量子化学と分光法を理解することにより、物理化学的概念の修得を目指します。
【月・５】
教務委員会 薬学という学問のアウトライン、歴史、将来像を分かりやすく説明し、産業、医療など、社会との関わりを考えます。
また、最新の薬学研究の一端を学びます。
【水・１】
楠原 洋之 薬物体内動態を規定する因子の解説と、その解析法に関する講義です。
【水・２】
松木・池谷 薬物療法や病態を理解するための基礎知識として、各臓器
岩坪・富田 の構造と機能（解剖学・生理学）を学びます。
一條・三浦
【水・３】
井上 将行 有機化学の基礎的な考え方が先端的な化学研究の土台にな
他 っているということを実感する演習を行う。
【水・４】
清水 敏之 蛋白質構造の階層性、様々な分子間相互作用、酵素の構造や酵素反応論について学びます。
【木・１】
新井・有田 薬学を理解するために、生化学・分子生物学・細胞生物学
関水・垣内 の分野で最小限の知識を得ることを目的としています。
堅田・紺谷
入村・ 東
村田・八代田【木・２・３・４】
松木 則夫 薬理学の基礎を学び、自律神経系や循環系に作用する薬物
池谷 裕二 の作用を理解します。
【木・５】
井上

－ 28 －
目次へ

○第５学期
授業科目

単位

担当教員

微生物学・化学療
法学

1
４６

関水
垣内

和久
力

薬理学Ⅱ

1
④⑥

松木
池谷

則夫
裕二

病理学

1
④⑥

岩坪
富田

威
泰輔

有機化学Ⅱ

1
④⑥

金井
松永

求
茂樹

有機化学Ⅲ

1
④⑥

内山

真伸

有機化学Ⅳ

1
④⑥

阿部
脇本

郁朗
敏幸

放射化学

1
④⑥

井尻
秋光

憲一
信佳

構造分子薬学

1
４＊

嶋田
清水

一夫
敏之

薬物動態制御学Ⅱ

1
４⑥

楠原

洋之

医療科学Ⅰ

1
４６

今年は
開講しない

分子生理化学

1
４６

免疫学

1
４６

堅田
紺谷
仁科
入村
東

薬学実習Ⅰ

４
④⑥

薬学実習Ⅱ

３
④⑥

利明
圏二
博史
達郎
伸昭

有機・薬化
反応・合成
天合
天然・分析
解析・代謝
植物園

内

容

【曜日・時限】
大腸菌などの微生物を材料とした生化学・遺伝学の基本的方法論について整理します。さらに、抗生物質の作用機構についても学びます。
【火・１】
中枢神経系に作用する薬物の薬理作用について、脳の機能との関連から整理して理解します。
【火・２】細胞と組織の病理変化、臨床疾患の分類や、その病態、治療について解説します。
【火・３】
求核置換反応の範囲、α位カルボアニオン、合成における求核付加と求核置換、脱離反応、不飽和炭素に対する求電子付
加、ラジカルやカルベンの基本的性質と反応を学びます。
【水・１】置換反応、脱離反応、付加反応などの化学反応論と有機電子論を学びます。
【水・２】
生物活性を有する天然有機化合物の化学と、生合成の基礎を学びます。
【水・３】
医学・薬学の諸分野で不可欠なアイソトープと放射線の基
礎と応用、生物影響等について講義します。
【木・１】
核磁気共鳴法やＸ線結晶構造解析法による、生体高分子の構造解析の基礎と実例を説明します。
【木・２】
薬物体内動態を決定する分子論と薬物速度論とを統合するための研究手法について講義します。
【木・３】
医薬品産業の現状、医薬品開発の手順・基礎知識、及び新薬開発の実際などを概説します。
【金・１】
ホルモンなど細胞外シグナル分子の受容と情報伝達について、最新の知見を解説します。
【金・２】
免疫系の成り立ちと感染やアレルギーにおける免疫応答
を、組織、細胞、分子のダイナミックな動きを通して理解
します。
【金・３】
有機化学の基本的実験操作の習得、基礎的単位反応と応用
的合成反応の習得【月～金・午後】
生物有機化学基礎実験（天然有機化合物の抽出、単離、同定及び生合成；吸光法及び蛍光法の基礎と応用、高速液体クロマトグラフィーの基礎と実際；薬物代謝反応実験、酵
素反応速度解析；薬用植物園見学）。
【月～金・午後】－ 29 －
目次へ薬学実習Ⅲ

４
④⑥

物化・動態
構造

薬学実務実習Ⅰ

1
④⑥

医 学 部
附属病院
薬 剤 部

単位

担当教員

物理化学基礎実験（薬物の体内動態、タンパク質の物理化学的解析法およびタンパク質間相互作用の構造生物学的解
析、Ｘ線解析法による分子構造の解析と立体構造の理解）。
【月～金・午後】
薬物代謝酵素の遺伝子多型判定を通して、今後の医療を考える上での遺伝的多型の意義やその解釈の仕方、さらには
ヒトゲノム・遺伝子を対象とした研究を行ううえでの正しいプロセス、倫理指針の遵守の重要性を学ぶ。
【２日間】

○第６学期
授業科目
医薬化学Ⅰ

1
４６

疾患代謝学

1
４６

医薬品安全性学

1
４⑥

医薬化学Ⅱ

1
４６

医薬化学Ⅲ

1
４＊

天然物化学

1
４６

薬物治療学

1
４⑥

医療薬学Ⅰ

1
④⑥

薬品代謝学・創薬
化学1④⑥

生体分析化学1４６

内容【曜日・時限】
医薬合成を目標とする高いレベルの合成化学、遷移金属化
学、複素環、天然物合成化学などの講義です。
【火・１】
新井・有田 代謝一般と、その破綻により引き起こされる様々な疾患に村田・八代田 ついて解説します。
【火・２】
一條 秀憲 医薬品の安全性の科学的裏付けを、生体のストレス応答と他 いう観点を軸に、分子生物学、細胞生物学、病態生理学ならびに社会学的視点から解説します。
【火・３】
大和田智彦 生理活性物質・医薬分子の有機化学、分子設計の有機化学
橋本 祐一 を学びます。
【水・１】
井上 将行 医薬品開発に必須の有機化学の講義で、有機反応化学、生内山 真伸 体関連反応及び生理活性物質の化学の基礎を解説します。
【水・２】
阿部 郁朗 局方収載生薬を中心とする天然由来薬物の起源、成分、評
折原
裕 価、応用及び植物バイオテクノロジーについて学びます。
【水・３】
脇本 敏幸
松木 則夫 薬理学Ⅰ・Ⅱでカバーしていない医薬品の作用機序を疾病
池谷 裕二 治療を念頭に解説します。
【木・１】
鈴木 洋史 医療における薬学の理解を目標とし、医療制度、医薬品開伊藤 晃成 発と有効性や安全性、疾患と治療薬、医療と薬剤師、調剤・樋坂 章博 製剤の基礎、服薬指導と薬歴管理、臨床薬物動態学などについて概説する。
【木・２】
長野 哲雄 医薬品の代謝および創薬化学の基礎を講義します。P-450
花岡 健二郎 を中心に酵素誘導、遺伝多型、代謝反応様式、酵素反応機
井上 英史 構などを、分子レベルで解説します。また分子設計、化合物ライブラリー、各種スクリーニング系など創薬研究の基盤となる知識を講義します。
【木・３】
船津 高志 可溶性生体分子の定性・定量分析、分離分析について学び
角田
誠 ます。
【金・１】
福山
金井

透
求

－ 30 －
目次へ

発生遺伝学

1
４６

生物統計学

1
４６

薬学実習Ⅳ

5
④⑥

薬学実習Ⅴ

3
④⑥

薬学特別講義

1
４６

三浦
千原

正幸
崇裕

発生遺伝学の概説とモデル動物を用いた創薬科学への応用を講義します。
【金・２】
津谷 喜一郎 医薬品の評価に使われる統計学的な方法と実験法に関する五十嵐 中 講義と演習です。
【金・３】
生理・生体 (1) 生理化学実験
血糖値の調節（代謝生理学実験）
微生物・遺培養細胞の増殖応答（アイソトープ実験）
伝・衛生(2) 生体物質取扱いの基礎実験
酸素学実験、核酸化学実験、脂質化学実験、免疫学実験(3) 遺伝学実験
モデル動物を用いた分子遺伝学の基礎実験(4) 微生物実験
微生物基礎実験、抗生物質、遺伝子操作の基礎実験【月～金・午後】
薬作・臨床 全身動物、摘出器官を用いた基礎薬理学実験。
細情・蛋白 病理標本の観察、組織化学、細胞内シグナル伝達機構の解析、出芽酵母を用いた遺伝子実験【月～金・午後】
瀧本 禎之 ①生命・医療倫理学 ②薬害被害者の声 ③医学部標本室
花井 小伍 見学 を通じて薬学のあり方について学ぶ。
【第６学期・集中】

○第７学期
授業科目
薬事法

単位

担当教員

1
４⑥

小野

俊介

桝田

祥子
廣道
祥子
他
達郎
他

特許法
医薬品・医療ビジ
ネス

1
４６

木村
桝田

がん細胞生物学1
４６

入村

医薬品情報学

1
４⑥

澤田
堀

康文
里子

衛生薬学・公衆衛
生学

1
４６

新井
有田

洋由
誠

医療薬学Ⅱ

1
４⑥

鈴木
伊藤
樋坂

製剤設計学

1
４⑥

楠原

洋史
晃成
章博
他
洋之
他

内

容

【曜日・時限】
薬事関連法規及び特許法の基本について学びます。
【月・１】
企業や研究機関の経営とは何か、経営戦略論の基本を学び、医療・医薬産業の構造と特徴を解説します。
【月・２】
癌の発生から進行に関する生物学及び癌の臨床と治療法、
とくに薬物療法に関する講義です。
【月・３】
医薬品情報の標準化や薬物作用の定量化に関する方法論
等、医療現場に対して有用な新規医薬品情報構築法について概説する。
【月・４】
環境物質の生体に与える影響について解説します。
【火・１】
薬剤業務における臨床薬物動態学などの応用法、医薬品の評価法などについて実例を交えて概説する。
【火・２】
医薬品のドラッグデリバリーシステムの他、医薬品の剤形について、設計製造法、有用性評価法について学びます。
【火・３】－ 31 －
目次へ臨床医学概論

1
４⑥

岩坪

威
他

医薬品評価科学

1
４⑥

小野

俊介
他

有機化学演習Ⅱ

1
４６

金井

求
他

臨床薬理学

1
＊⑥

入村
荒川

達郎
義弘
他

生物物理学

1
４６

医薬経済学

1
４６

船津 高志
嶋田 一夫
清水 敏之
津谷 喜一郎
他

医療科学Ⅱ

1
４６

嶋田
金井

一夫
求

創薬科学

1
④＊

金井
松木

求
則夫
他

授業科目

単位

担当教員

薬学卒業実習２０④

各

医療薬学を学ぶ上で必要となる臨床医学的知識や医療人としての薬剤師のあり方について理解を深めます。
【火・４】
医薬品開発と薬効評価の方法、国内外の開発環境やガイド
ラインについて、具体例に基づいて解説します。
【水・１】
発展的な内容や先端的な内容を含んだ有機化学の総合的な演習を行う。
【水・２】
疾患の病態生理から薬物動態、臨床薬理、臨床試験まで、薬物治療の基本と臨床開発について臨床的側面から学びます。また、癌の診断、治療、臨床治験の実際を、臨床病理、内科、外科、放射線科等の専門家から学び、病気としての癌の理解を目指します。
【木・２】
生体の階層性（分子から個体まで）と各階層について学び
ます。
【木・３】
医薬品の合理的使用を目指し、その社会経済的価値を評価するための基本的な考え方と現状を学びます。
【木・４】
有機合成反応機構に関する演習および解説と、医療機器分析学などのオムニバス形式での講義です。
【金・１】
製薬企業で成功した研究者を中心に、創薬の実際と将来像を語ってもらいます。
【金・２】○薬科学科第８学期

教

室

内

容

薬学部（一部薬学部外もある）の教室に配属となり、薬学研究の第一線に参加します。

○薬学科第８～１２学期
授業科目

単位

担当教員

薬学実務実習Ⅱ４⑥三田

薬学実務実習Ⅲ

１０⑥

草間 真紀子他

薬学実務実習Ⅳ

１０
⑥

澤田
堀
三木

康文
里子
晶子

薬学実習Ⅵ

１４
⑥

各

教

室

薬学卒業実習

２０
⑥

各

教

室

智文
他

内

容

病院実務実習・薬局実務実習に先立って、大学内で調剤および製剤、服薬指導などの薬剤師職務に必要な基本的知識、技能、態度を修得する。
病院薬剤師の業務と責任を理解し、チーム医療に参画できるようになるために、調剤及び製剤、服薬指導などの薬剤師業務に関する基本的知識、技能、態度を修得する。
薬局の社会的役割と責任を理解し、地域医療に参画できるようになるために、保険調剤、医薬品などの供給・管理、情報提供、健康診断、医療機関や地域との関わりに付いての基本的な知識、技能、態度を修得する。
薬学部の教室配属となり、薬学研究の第一線に参加すると同時に、病院薬剤部・薬局に行く前の自主的な研究・学習を行う。
薬学部（一部薬学部外もある）の教室の配属となり、薬学研究の第一線に参加します。

－ 32 －
目次へ

Ⅲ．各教室の研究業績概況

目次へ薬科学専攻目次へ◆ 薬 化 学 教 室 ◆教 授

大和田 智彦(おおわだ・ともひこ)

昭和 57 年東京大学薬学部卒、昭和 59 年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：名古屋市立大学薬学部教授、博士（薬学）助 教

尾谷 優子（おたにゆうこ）

平成 12 年東京大学薬学部卒、平成 17 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：米国コロンビア大学化学科博士研究員、博士（薬学）研究の概要
薬化学教室の研究目標は新しい化学現象（構造）の発見と機能ある物質の創製（機能）のインテ
グレーション（融合）である。特にアミド及び関連官能基の非平面化という有機構造化学の発見をもとに新たな有機分子構造論の展開とその基礎研究を機能性物質創製に展開することを中心課題としている。分子の構造（形）が、反応性・結合特性・構造特性・生物活性などの物質の機能に与える影響を調べ、その原理を追求するとともに、その原理を利用して構造を改変し機能の最適化や新しい機能を創造することにある。私たちの研究には常に「なぜ」そうなるのかという疑問を中心課
題として持ちつつ、その「なぜ」に対してもっとも妥当な一つの解釈やさらに一般化した概念（言葉）を生み出すように努力している。一方で私たちの３次元構造の認識力や構造に対するイマジネーションには限界があるため、計算化学を利用した計算実験にも積極的に取り組み実験と組み合わせ活用している。例えば、有機合成に着手する前に安定構造や構造特性を予測する事によって、有効な分子デザインに利用できる。
１．特異な構造特性を持つ分子の合成と応用（1-1）非平面アミドオリゴマーを利用した最小単位ヘリックス構造の構築
アミノ酸の一次構造からタンパク質の高次構造を予測することはサイエンスの重要課題の一つである。高次構造の効率的な予測手法の開発の為には、タンパク質の高次構造化の原理を分子レベルで実験的に解明することが必須である。しかし、生物の有する全てのタンパク質は同一の規則の下で合成されるため、その基本原理に関する情報は限られており、結果として高次構造の効率的な予測は現状では困難である。また、生体中の構造化が水という溶媒中で起きている事は研究を進める上で重要な要因の一つと考える。
多くのタンパク質は、α- ヘリックスやβシートなどの規則的な折りたたみ構造を基盤として高次構造を形成する。この規則性形成の主要因として、全てのペプチド結合（アミド結合）が硬い平面構造をとるために主鎖が取りうる形が制限されること、および主鎖内の水素結合により構造が安定化されることが挙げられる。また、タンパク質の折り畳みの律速段階の一つに環状アミノ酸であるプロリンのアミド結合回転の異性化があり、アミド結合の非平面化が異性化速度に与える影響は興味が持たれる。また短鎖ペプチドには高い生物活性を示す物質が多く存在するが、酵素によるアミド結合の加水分解による不安定さや動態の問題から医薬品に直結しにくいと考えられている。水
素結合に依存する短鎖ペプチドの構造は、周囲の親疎水性の変化に依存する点がペプチド医薬の問
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題点であると考えられる。
本研究課題は生物が本来持たない構造特性を有するアミノ酸誘導体を用いた時にどのような高次構造が作られるかを解析することを目的とし、最終的には周囲の親疎水性に依存しないペプチドの構造化を目標とし、その非天然型の規則構造を用いる創薬デザインの方法論を展開したい。具体的には、水中でも安定な自己組織的な規則構造（ヘリックス構造）の構築を最小単位の原子数で実現することを研究目標に掲げている。非平面化した三級アミド結合を有する二環性のプロリン誘導体に着目し、そのオリゴマーがヘリックス構造のような規則的に繰り返す構造に折りたたまれるかを解析する。これまでにホモテトラマー（４残基）以上で規則構造化が出現することを示唆した（図１）。最近、本オリゴマーに置換基を導入した誘導体をデザイン・合成し、最小単位の２残基以上で高度に構造を制御したシスアミド型ヘリックス構造を構築することに成功した。現在、規則構造のさらなる制御を検討中である。
これらの合成アミノ酸誘導体の折りたたみ構造の解析により、アミノ酸の一次構造からタンパク
質の高次構造へと変換される新たな原理を抽出できると考えられ、その成果は基礎科学のみならず医学や創薬科学においても多大の波及効果を持つと期待される。また、タンパク質や長鎖ペプチドの 3 次元構造の組み立てを制御可能にし、機能の発現・制御と新たな機能の創出につながると考えている。
アミド結合の異性化

非平面アミド

非平面アミド

剛直な環構造↓新規な規則構造および安定性の開拓
プロリン

二環性アミノ酸

図１ ホモオリゴマーの高次構造（計算構造）（1-2）新しい放出様式による一酸化窒素（ＮＯ）供与物質の設計と機能
７− アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンのＮ-ニトソロアミンも非平面化している。すなわち、Ｎ− ＮＯ結

合が弱くなっている。一方で、Ｎ − ニトソロアミンはｐＨが中性条件下では自発的に結合解裂を起
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こすことはない。一方、チオールの共存下では、硫黄原子の求核的な攻撃によって、硫黄原子にＮＯ基が移動するＳ − トランスニトロソ化反応を引き起こす新しい機能物質であることが判明した。
生成したＳ − ニトロソチオールのＳ− ＮＯ結合は自発的に解裂して一酸化窒素（ＮＯ）を放出する。
これは７− アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンの構造特性を利用した新しい放出機序をもつ一酸化窒素（ＮＯ）供与物質と見なすことができる。さらに、チオール（システイン等）を選択的にニトロソ化することでタンパク質の機能制御物質の創製を目指している。また本Ｎ-ニトソロアミンは可視光領域にニトロソアミノ基の吸収をもち、可視光を吸収して N-NO 結合が開裂することが判明しつつある。

図２ N-ピラミッド型 N-ニトロソアミンのチオールへのトランスニトロソ化反応
２．新しい反応の発見と合成への応用
陽イオン中間体（ジカチオン）の化学、芳香族化合物の多官能基化への応用
多官能基化された芳香族化合物を、官能基に多様性を持たせつつ位置選択的に効率的に合成する
ことは、医薬品、機能性分子、生理活性物質の設計・合成に不可欠な基盤化学である。環状化合物
生成という芳香族環化反応は位置選択性という点で優れており我々は多官能基化環状化合物への環化反応の開発に注力している。すなわち、分子内環化反応は「多置換芳香環の多官能基化」を達成する重要なアプローチの１つであると考えている。我々は強酸触媒を用いたアリールニトロアルカ
ン化合物の分子内環化反応により芳香環に種々の置換基を有する 4H-1,2-benzoxazine の合成法を開発した。その反応機構について詳細な検討により、この反応においてニトロ基とエステル基に挟まれたα位の酸性プロトンの脱離が反応の進行に大きな影響を与えることがわかった。そのため、エステル基を欠いたニトロ基だけの場合反応収率は大きく低下した。このように１つの炭素原子に２つのジェミナル置換基が置換した系の強酸触媒の分子内環化反応を系統的に調査し、その反応機構を詳細に研究することで、２つのジェミナル置換基がどのようにシナジスティックに働くかを解明する。以下は近年に行った研究成果の一例である。
（2-1） 3-アリール-2-ニトロプロピオン酸エステルの分子内環化反応による芳香族酸素官能基化反応（ニトロ基とエステル基のジェミナル効果）
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炭素-水素結合に対する直接的な酸素官能基導入反応、すなわち、置換ベンゼンから置換フェノールを合成する反応の開拓は有機反応化学における未開拓な研究課題の 1 つであり、新たな方法論の提示は基礎および応用有機化学に大きな意義を有すると考える。新規ヘテロ環である 4H-1, 2ベンズオキサジン合成反応の開発を目的として、まず 2-ニトロ-3-フェニルプロパン 1 の分子内環化反応を検討した。1 そのものは酸存在下全く生成物を与えないが、1 を塩基処理して得られる aciニトロ塩 2 を単離して、それを過剰量の TFA に加えることで、4H-1, 2- ベンズオキサジン 3 が収率は低いものの得られることが明らかとなった。

図３ 分子内芳香族酸素官能基化反応
α位のプロトンの酸性度を上げるためニトロ基のα位にメチル基の代わりにエステル基を導入した 2-ニトロ-3-フェニルプロピオン酸メチル 4 を基質とし環化反応を検討したところ、クロロホルム中トリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)存在下で５０℃、３０min 加熱することにより
4H-1,2-ベンズオキサジン 5 が高収率で得られることを見出した。この反応は芳香環に酸素原子を導入する反応と見なすことができる新しい芳香環官能基化反応である。この反応の置換基効果は非常に特徴的で、ハロゲン、エステル、シアノ、トリフルオロメチル基、ニトロ基など強力な電子求図４ 新たな酸素官能基への変換反応
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引性の置換基を有する芳香環に対して反応性が高く、酸素化された多官能性芳香族化合物の合成反応につながると考えられた。そこで生成物である 4H-1,2-ベンズオキサジン 5 の反応性を調べたところ、5 は新たな酸素反応活性種である o-ベンゾキノンメチド 6 やフェノール類 7 の前駆体となるなど酸素官能基をもつ多置換芳香族化合物の合成反応に応用可能であることが分かった。一連の反応は「置換芳香族化合物の酸素官能基化反応」と位置づけることができ、その有用性を明らかにした。
（2-2）ケトンとニトロ基のジェミナール置換した系の分子間反応
また本反応に密接に関連する aci-ニトロ化合物の関与する分子間反応の一般性を確立した（下図）。

（2-3）環化反応におけるシアノとエステル基のジェミナール効果
さらにこのようなジェミナル電子求引性置換基によって挟まれた活性プロトンを有する化合物の酸触媒を用いた新規分子内環化反応の開発を目指し、種々置換基の組み合わせを検討したところ、シアノ基とエステル基をジェミナルにもつ基質 8 が環化生成物を与え、 n=1 の時にインデン誘導体
9 が得られることがわかった。本反応は 6 員環形成反応（n=2）に拡張可能であることがわかった。
本反応は、生成する環の大きさによって、単一官能基（CN だけあるいはエステルだけの場合）では環化が全く起きない場合があるが、ジェミナルにシアノ基とエステル基が両方あると環化反応が効率よく進行することが分かった。通常、シアノ基を用いる酸触媒による芳香族環化反応では中間体のイミノ基が加水分解されカルボニル基を生成するが、本反応ではエナミン構造が形成されるのが特徴的である。本反応は分子間反応に拡張可能である。現在、新たな環化反応の開拓にも着手している。

図５ エナミノエステル環化反応

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図６ 分子間エナミノエステル化反応
3. 特徴ある機能（生物活性等）を持つ有機分子の設計・合成の研究
膜タンパク質と相互作用するケミカルモジュレーターのデザインと合成（3-1）イオンチャネル（カルシウム活性化カリウムチャネル）開口調節分子の創製
イオンチャネルは古くから創薬のターゲットであり、チャネルの開閉を制御する様々な小分子が開発されてきた。しかし内在性リガンドのないチャネルに対して一般に応用可能な分子設計戦略がなく、またその戦略を評価応用するケミカルバイオロジー手法が進展していないため、有効な小分子の探索と同定には多大な労力と時間が必要とされる。チャネルの開閉を制御に有効な有機分子の効率的な開発のためには生理的な刺激に対するチャネルの開閉機構などの知見に基づいた設計戦略が必要であるが、それら機構の多くは依然未解明である。
我々は「膜タンパク質の機能解明に寄与する、天然物を基盤とした構造展開による新たなケミカ
ルモジュレーターのデザインと合成」を考え研究を展開している。
細胞内カルシウムによる活性化を受け、かつ電位依存性カリウムチャネルの１つであるＢＫチャ
ネルは、開口による大きなコンダクタンスを示すため細胞膜電位の安定化に大きな寄与をしていると考えられており、平滑筋や神経における興奮制御に関わっていると考えられている。ＢＫチャネ
ルは細胞膜の興奮によって流入する Ca2+ 濃度の上昇と膜電位の上昇に対応して開口して、細胞内からＫ＋イオンを流出させ膜の興奮を抑制させる Ca2+ 活性化カリウムチャネルの一種である。ＢＫ
チャネルを化合物による開口を実現することにより、化合物による脳・神経や平滑筋の興奮制御が可能になるかもしれない。
我々は、 BK チャネルを開口させる新規な化合物群としてピマラン型テルペン類（ピマル酸）を発見した。さらにデヒドロアビエチン酸がＢＫ開口活性を示すことが分かった。

図７ 我々の第一世代のＢＫチャネル開口物質
現在この発見をもとに新規かつより高活性な開口分子のさらなる創製ならびに生理活性について研究を行っている。我々が創製した分子の作用の分子機構の解明にも興味を持っている。

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図８ 第二世代ＢＫチャネル開口物質
今まで最もＢＫチャネル開口活性が強いとされてきた化合物の１つであるＮＳ1619 を２倍近く活性を上回る化合物(4)の創製に成功した。CYM004 を用いたＢＫチャネル開口機構の分子機構について共同研究を展開中である。
さらに他のイオンチャネルについても別の化合物による調節機能の研究も展開中である。
（3-2） リン脂質を基盤とした膜タンパク質と相互作用するケミカルモジュレーターのデザインと合成
Lysophosphatidylserine（lysoPS）はマスト細胞の脱顆粒促進や細胞遊走活性を示す生理活性脂質である。この生体内物質の構造を元にデザインした化合物は lysoPS の活性を凌駕するスーパアゴ
ニストになり、最近提唱された GPR34 ではない、脱顆粒に関する未知の受容体の存在を明らかにした。一方、GPR34 の機能について近年別のグループが報告している。そのため GPR34 について
もその活性化分子の創製は興味が持たれる。

4. 理論計算を用いる構造化学・反応機構の解析・生物活性物質の設計
反応性や構造特性を解釈する際、軌道相互作用の概念は有効である。π面選択性に関する軌道位
相環境の相違を議論してきた。このような概念は計算科学を通じて数値化され有機分子の構造や反応経路の研究には実験的証拠が必要であるが、実験的には入手できない構造情報や反応経路におけるエネルギーを算出して反応経路を提案することを行っている。また化合物デザインにおいて安定な構造や結合強度への置換基効果を予測できる。蛍光物質の蛍光特性を見積もるための励起構造の計算についての研究を実施した。多くの計算テーマは実験テーマとの組み合わせで行われる。

教育の概要
薬化学教室は、学部４学期「有機化学Ⅰ」「有機化学演習Ｉ」、６学期「医薬化学Ⅱ」、７学期「有機化学演習Ⅱ」を担当し学部教育に参画している。
「有機化学Ⅰ」は薬学部の有機化学の基盤教育科
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目であるという認識から、広く用いられている有機化学の教科書を参照しつつ独自の資料を配付し、統一的かつ横断的に有機化学の反応と構造の基礎概念を解説し、その概念をアルキルハライド、カルボニル基、オレフィン、芳香族化合物の置換反応、付加反応、脱離反応の各官能基の代表的な反応に適用している。その際、有機電子論に加えて分子軌道論の基礎概念との連絡も試みている。
「有機化学演習Ｉ」「有機化学演習Ⅱ」ではスタッフの教育への参加を考慮し、教員が連携して担当している。
「医薬化学Ⅱ」では有機分子の設計のための論理・概念と化学の教育を講義し、合成化学、反応
化学とは別の視点での有機化学の構造化学概念とその生命科学・創薬化学への連絡を独自の資料に基づき教育している。また、学部５学期には「薬学実習Ⅰ」を担当し、芳香族化合物の化学の講義（「有機化学Ｉ」）と実験をつなぐ実験実習を行っている。また学部薬学科選択の学生に対して「実務実習事前学習（薬学実務実習Ⅱ）」を分担し薬剤師教育にも積極的に参画し貢献している。大学院
では「基礎薬科学特論Ⅰ」を担当している。立体選択性の根幹を担う反応面選択性を題材として分子軌道相互作用の概念の基礎と応用について講義している。

自己点検・評価
当研究室では、教室メンバー全員が参加しての実験報告会・週報告会と論文紹介（コロキウム）・
問題演習を毎週各１回ずつ行っている。本研究室での大学院教育の目標は １）質問する・質問に答える能力の開発 ２）
自分の研究結果の報告・解説能力の取得。
研究ストーリーが語れること ３）
研究分野での常識的な有機化学反応の知識の獲得や有機合成化学のセンスを磨く４）英語での説
明・質疑応答能力の開発 ５）ロジックのある研究の遂行能力、段取り能力 を身につけることである。そのため日々実験状況についてディスカッションを行い、時にテーマグループごとに会合を持って方向性を議論するとともに、セミナーで演習を取り入れ、有機化学の基礎知識の拡充に努めている。また国内で行われる有機化学、メディシナル化学関連の学会、討論会、セミナーに、発表
大学院生を中心に参加させ、早い時期から刺激を受けることを推奨している。論文紹介（コロキウム）では、広く興味を持った事柄について発表する事も推奨している。また近年の留学生の教室への参加から、日本人学生に対しては多くの場合英語での議論や発表を奨励し、外国人学生には日本
語での議論や発表を推薦している。双方の国際化を試みている。
大学院生の研究成果において学問的に高い完成度が要求されるようになり、また広い視野と真に独創性を持った人材が社会から切望されている。卒業後のキャリアーパスの１つである製薬企業や医薬品開発企業の国際化によって、研究開発に従事するものが博士の学位を有し、語学に長けているという国際的な標準が日本においても浸透しだした。そのため大学院生自身の資質も考慮して博士後期課程への進学を推奨・支援していく。また優秀な留学生を受け入れ教育することで、１０年後、20 年後の日本の状況を見据えた世界的規模の研究者ネットワークを構築していきたい。有機化
学・有機合成化学・有機反応機構論を中心に高度な視野を身につけた当教室出身者は、国内外の研究機関（留学も含む）、大学、製薬企業などで創薬・化学・農薬に関する研究職・開発職さらに諸官
庁での薬事行政などに広く活躍している。

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学 術 論 文1. Activation of Electrophilicity of Stable Y-Delocalized Carbamate Cations in Intramolecular
Aromatic Substitution Reaction: Evidence for Formation of Diprotonated Carbamates Leading toGeneration of Isocyanates
Hiroaki Kurouchi, Kyoko Kawamoto, Hiromichi Sugimoto, Satoshi Nakamura, Yuko Otani, andTomohiko Ohwada
J. Org. Chem., 2012, 77 (20), 9313-9328.
2. TGFα shedding assay: an accurate and versatile method for detecting GPCR activation
Asuka Inoue, Jun Ishiguro, Hajime Kitamura, Naoaki Arima, Michiyo Okutani, Akira Shuto, Shigeki
Higashiyama, Tomohiko Ohwada, Hiroyuki Arai, Kumiko Makide & Junken Aoki
Nature Methods, 2012, vol 9, No.10, 1021-1029.
3. Molecular mechanism of pharmacological activation of BK channels
Guido Gessner, Yong-Mei Cui, Yuko Otani, Tomohiko Ohwada, Malle Soom, Toshinori Hoshi, andStefan H. Heinemann
Proceedings of the National Academy of Sciences of the U. S. A. 2012,109 (9), 3552-3557.
4. Secondary Structure of Homo-thiopeptides Based on a Bridged β-Proline Analogue: Preferred
Formation of Extended Strand Structures with Trans-Thioamide Bonds
Yuko Otani, Tetsuharu Hori, Masatoshi Kawahata, Kentaro Yamaguchi and Tomohiko Ohwada
Tetrahedron, 2012, vol 68 (23), 4418-4428. Special Issue (Symposium in print) on Chemistry of
Foldamers
5. Visible-light-triggered Release of Nitric Oxide from N-Pyramidal Nitrosamines
Fumika Karaki, Yoji Kabasawa, Takahiro Yanagimoto, Nobuhiro Umeda, Firman, Yasuteru Urano,
Tetsuo Nagano, Yuko Otani, and Tomohiko Ohwada
Chemistry - A European Journal, 2012, volume 18, Issue 4, pages 1127-1141.
6. Discovery of a Tamoxifen-related compound that suppresses glial L-glutamate transport activity
without interaction with estrogen receptors"
Kaoru Sato , Jun-ichi Kuriwaki, Kanako Takahashi, Yoshihiko Saito, Jun-ichiro Oka, Yuko Otani, Yu
Sha, Ken Nakazawa, Yuko Sekino, Tomohiko Ohwada
ACS Chemical Neuroscience, 2012, 3, 105-113.

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学 会 発 表一般講演
第３０回メデシナルケミストリーシンポジウム （タワーホール船堀） ２０１２年１１月２８日３０日
１１月２８日 ポスター発表 1P-10
タモキシフェンを基盤としたグルタミン酸トランスポーター阻害剤の開発○大和田智彦 1, 佐藤薫 2, 栗脇淳一 2,高橋華奈子 2, 斉藤善彦 3, 岡淳一郎 3, 中澤憲一 2,
関野祐子 2, 沙宇 1, 尾谷優子 1（1 東大院薬,2 国立衛研・薬理,3 東京理科大薬）
第３８回反応と合成の進歩シンポジウム （タワーホール船堀） ２０１２年１１月５日-６日
１１月５日 口頭発表 1O-01
カルバメートから発生する Y 型共役により安定化されたカチオンの求電子性の活性化と芳香族求電子置換反応への応用○黒内寛明，河本恭子，杉本浩通，中村聡，尾谷優子，大和田智彦 （東大院薬）
第４２回複素環化学討論会 （京都テルサ） ２０１２年１０月１１日-１３日
１０月１２日 ポスター発表 2P-084
可視光照射により NO を産生する窒素ピラミッド化ニトロソアミン化合物の創製○フィルマン 1・唐木 文霞 1・樺澤 洋治 1・ 浦野 泰照 2・長野 哲雄 1・中嶋 隆浩 3・佐藤 守俊 3・
尾谷 優子 1・大和田 智彦 1（1 東大院薬・2 東大院医・3 東大院総合）
１０月１２日ポスター発表 2P-092
トランス型三級アミド構造を持つ二環性 β-アミノ酸の合成○王 思遠 1・尾谷 優子 1・川幡 正俊 2・山口 健太郎 2・大和田 智彦 1（1 東大院薬・2 徳島文理大香川薬）

国際学会講演
1) Chemistry Symposium “Current Chemical Challenges”, USC Davidson Conference Center,
University of Southern California, CA, USA, Celebration of the 35th Anniversary of the Loker
Hydrocarbon Research Institute and the 85th Birthday of Professor George A. Olah, October 18 - 19,
2012“Acid-Catalyzed Cyclization Reactions to Functionalize Aromatic Rings: Mechanistic Insights Leadto a New Concept of Reactivities”
Invited speaker: Tomohiko Ohwada, The University of Tokyo＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
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◆ 有機反応化学教室 ◆
教 授

井上 将行

(いのうえ・まさゆき)

平成５年東京大学理学部卒、平成10年同大学大学院理学系研究科博士課程修了
前職：東北大学大学院理学研究科 助教授、博士(理学)

助 教

占部 大介

(うらべ・だいすけ)

平成13年名古屋大学農学部卒、平成18年同大学大学院生命農学研究科博士課程修了
前職：ハーバード大学 博士研究員、博士(農学)

助 教

倉永 健史

(くらなが・たけふみ)平成18年東京大学理学部卒、平成23年同大学大学院理学研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 博士研究員、博士(理学)

助 教

長友 優典

(ながとも・まさのり)

平成19年東京理科大学理学部I部卒、平成24年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 博士後期課程、博士(薬学)

研究の概要
有機反応化学教室は、有用な活性をもつ複雑な天然有機化合物の全合成、そのための新しい反応・合成法・戦略の開発と天然物の構造と機能をモチーフとした新機能分子の創出を主要テーマとしている。創薬にとって重要な有機化学の総合的な基礎研究を展開している。
当教室での研究基盤分子は、タンパク質などの生体高分子に強力に作用する極性官能基が密集した天然物と、生体高分子そのものの機能をもちうる巨大ペプチド系天然物である。タンパク質などの生体高分子に比べ分子量が圧倒的に小さい生物活性天然物は、多様な環状構造や官能基をもつことで、その機能情報を高密度に集積している。一方、その構造は最適・最小化されており、部分構造の欠如は、しばしば劇的な機能低下につながる。つまり天然物を、医薬や生物機能制御物質として応用するためには、その三次元的原子配列を完全に再現(全合成)する必要がある。しかし、強力な機能を持つ極性官能基密集型天然物や巨大ペプチドの全合成には、現在でも一般的な方法論が存在しない。我々は、このような高機能天然物の全合成の高度一般化のための反応・合成法・戦略の開発に取り組んでいる。さらに、自由自在に三次元構造を操れる有機合成化学を武器に、天然物が持たない化学的性質を付与した新機能分子や小型化されたタンパク質の創出を目指す。具体的には
主に以下に挙げる課題について研究を行っている。
1．全合成のための新しい反応・合成法・戦略の開発
多数の極性官能基を含む天然物の合成を計画する場合、官能基をどのように組み込むか、分子の酸化度をどのように上げるかという、合成の成否を左右する重要な問題に直面する。往々にして合成標的分子特有の三次元構造に起因する、反応性・化学選択性・立体選択性などの制御に問題が生じる。
それらを回避するために適切な保護基の利用が必須となり、一般に工程数が著しく増大する。
また従来法では、同じ炭素骨格に対して異なる官能基を持つ類縁体の合成には、異なる合成ルートを考案しなくてはならないという大きな課題も残されている。そこで我々は、ほとんど全ての有機
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化合物の根幹をなす反応性の低い C(sp3)–H 結合を標的とする直接変換反応に着目し、合成をより直截的に高効率化する新しい手法の開発に取り組んでいる。具体的には反応性の低い C(sp3)–H 結合を活性化するために、極めて反応性の高い電子不足なオキシルラジカルを利用することで、標的分子上の電子豊富な C(sp3)–H 結合から化学選択的に水素原子を引き抜き、生じる活性な炭素ラジカルを様々なラジカル受容体で捕捉して、標的分子に多様な炭素ユニットを導入することを計画した。
1-1．光励起されたベンゾフェノンを用いた不活性 C(sp3)–H 結合の直接エチニル化反応
2011年までに高反応性オキシルラジカルとして光励起されたベンゾフェノン、ラジカル受容体としてペンタフルオロフェニルイソシアネートを用いてエーテル隣接位C(sp3)–H結合の化学選択的カ
ルバモイル化を達成した。同様にラジカル受容体としてトシルシアニドを用いてエーテル隣接位のみならず、多様なC(sp3)–H結合の直接的シアノ化を実現した。本年度はトシルシアニドとの構造的類似性に着目し、ラジカル受容体としてエチニルスルホンを用いることで、C(sp3)–H結合の分子間エチニル化反応の開発を達成した(Table 1-1)。以下に詳細を述べる。
アセチレンは高い酸化度を有する二炭素ユニットであり、多様な官能基へ変換可能である。このため、合成的に利用価値の高いアセチレンをC(sp3)–H結合上に直接導入できれば、合成戦略の簡略化に大きく繋がる。 本反応は酸素原子や窒素原子を含むヘテロ環化合物のみならず(1-3a-c)、アダ
マンタノールのような飽和炭素環化合物に対しても有効であった(1-3d)。メチンC(sp3)–H結合が効率的にエチニル化されるため、アセチレンで置換された四置換炭素を容易に構築できる点が本反応の特徴である。導入されたアルキン部位は、カップリング反応や酸化的開裂反応を用いることで、円滑に他の官能基に変換可能であった。

Table 1-1.

1-2．フタルイミド N-オキシルラジカルを利用する C(sp3)–H 結合の直接窒素官能基化
2011 年までに、高反応性オキシルラジカルとして N-ヒドロキシフタルイミド(NHPI)の一電子酸化により生じるフタルイミド N-オキシルラジカル(PINO)に着目し、NHPI 触媒/硝酸セリウム(IV)アンモニウム(CAN)複合反応剤を用いた、ベンジル位選択的硝酸エステル化を達成した。本年度は、この PINO とラジカル受容体としてアゾジカルボン酸ビス(2,2,2-トリクロロエチル, BTCEAD)を利用する統一的な手法を開発し、ベンジル位(1-5a,b)、プロパルギル位(1-5c)および脂肪族(1-5d)の C(sp3)－H 結合直接窒素官能基化に成功した(Table 1-2, step 1)。本反応は官能基許容性が高く、反応条件下、エーテル基、アミド基、シアノ基、エステル基、カルボキシル基、ハロゲン基が共存可能である。
－44－
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本反応において BTCEAD は、NHPI を酸化し、C(sp3)–H 活性化剤である PINO を発生させる役割と、ベンジル位 C(sp3)–H 結合からの水素引き抜きにより生じた炭素ラジカルを捕捉するラジカル受容体の役割を担う。続いて、付加体 1-5 を亜鉛で還元処理することにより Troc 基の脱保護と N–N 結合の切断を一挙に行い、対応する無保護アミン 1-6 を得ることに成功した(Table 1-2, step 2)以上の一連の研究で見出した直接 C(sp3)–H 変換反応を利用すると、煩雑な手順を経ることなく、簡便に極性官能基を分子に組み込むことができる。直接エチニル化の生成物に含まれるアルキニル基は、高酸化度をもつ炭素ユニットであり、さらなる変換の起点となる。また、官能基共存性が比較的高いにも関わらず、室温以下の非常に穏やかな条件下、著しく反応性の低い C(sp3)–H 結合の変換を実現している点も特徴である。一方、直接窒素官能基化は、穏和な条件下、多様な無保護アミンをわずか 2 工程で与え、含窒素化合物を合成する際の新たな方法論を提供するものとして、今後の応用が期待できる。

Table 1-2.
H
R1

R2

cat. NHPI
Troc
N
N
Troc
(BTCEAD)Troc

C-H amination

R1

N

H
N

Troc

R2

Zn, AcOH;
acetoneNH2

N-N bond cleavage

Troc

N

H
N

AcO

Troc
N
NH
Troc

Troc

step 1(1-4 to 1-5)

H

OBz

R2

1-6

1-5

1-4

R2

Troc

N

H
N

Troc
Troc

N

H
N

Troc

TMS

CO2Me
1-5c (71%)

1-5b (76%)

1-5a (83%)

1-5d (87%)

AcO

step 2(1-5 to 1-6)

NH2

NH2
H

OBz

NH2

NH2

TMS

CO2Me
1-6a (77%)

1-6b (76%)

1-6c (55%)

1-6 (89%)

今回開発した反応を利用することで、反応点の予測のもと、これまで不可能であったC(sp3)–H結合の直接的変換が行えるようになった。ここで開発した手法と既存の合成化学的手法の組み合わせによる、複雑な分子の斬新かつ効率的な合成戦略の出現が待たれる。これは取りも直さず、生物活
性物質や機能性材料など全ての有機化合物の量的供給に貢献できることを意味する。さらに、既知の生物活性天然物や既存の医薬品のような有用化合物を出発物質とした官能基化に、今回見出した新手法を利用すれば、類縁体の網羅的な合成だけに留まらず、母体となる化合物の高度官能基化による高次機能獲得への展開が期待できる。

－45－
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2．生物活性天然物の全合成研究
我々は官能基密集型天然物を標的とし全合成効率化を目的とした研究を遂行している。具体的には、全合成の標的分子を高度に酸化された炭素環を持つテルペノイドやステロイドとし、環状構造に様々な置換基を持つ化合物群に対する統一的かつ短工程合成法の開発を課題として設定している。
本年度は、19-ヒドロキシサルメントゲニンの全合成と、ラジカル反応を基盤としたレジニフェラト
キシンの全合成研究を遂行した。
2-1．19-ヒドロキシサルメントゲニンの全合成
動植物界に広く存在するステロイドは、生物学的に重要な生体機能分子である。ステロイドの AB
環および CD 環がシス縮環し、D 環上にブテノリドを有するカルデノリド類には、Na+/K+-ATPaseを阻害する強心性ステロイド配糖体であるウアバインなど重要な生物活性を示す化合物が多く存在する。我々は、ラジカル環化とアルドール反応を鍵とするカルデノリド類の統一的・収束的合成法の確立を目指し、19-ヒドロキシサルメントゲニンを最初の標的分子として設定し、その全合成を前年度に達成したが、今年度はその合成経路を基にして、より効率的な 19-ヒドロキシサルメントゲ
ニンの合成経路を開発した。
光学活性な(S)-ペリルアルデヒド 2-4 と 2-5 から Diels-Alder 反応によりシスデカリン骨格を構築した後、3 位に TBS オキシ基を有する AB 環 2-6 を合成した(Scheme 2-1)。続いて 2-1 から 6 工程で D
環 2-2 を調製した。2-2 を臭素で処理しブロモアセタール 2-3 へと変換した後、N,N-ジメチルアニリ
ン存在下、2-3 と 2-6 を混合アセタール形成により連結して 2-7 とした。2-7 の C11 位に発生させたラジカルは、速やかにオレフィンと反応し、AB 環と D 環が炭素-炭素結合によって連結された 2-8が 4 種のジアステレオ混合物(約 1 : 1 : 1 : 0.3)として得られた。前年度は、4 種のジアステレオ混合物を分離精製し、そのうち一種類の化合物のみをステロイド骨格へと導いた。今年度は、得られた異性体すべてをステロイド骨格へ変換することにより、19-ヒドロキシサルメントゲニンの合成経路の効率化を試みた。すなわち、ジアステレオ混合物のメチルアセタール部位をビニルエーテルへと変換することで、単一の化合物 2-9 へと導いた。次いで、アセチル基の除去と生じたヒドロキシ基の酸化によりトリケトン 2-10 とした。トリケトン 2-10 のアルドール反応は、位置および立体選択的に進行し、2-11 を単一の生成物として高収率で与えた。これにより、19-ヒドロキシサルメントゲ
ニンのステロイド骨格構築の効率を前年度に比べ向上させることができた。2-11 から前年度の合成経路に従い、19-ヒドロキシサルメントゲニンを合成した。2-11 から 3 工程の変換を経て導いた 2-12をオゾン酸化に供し、二重結合を酸化開裂させた。次いで、TBSOTf で処理して得られた 2-13 のC11 位ケトンを Birch 還元により立体選択的に還元した後、シリル基の除去、ビニルヨージド化を経て 2-14 へと変換した。2-14 と A との Stille カップリングは、塩化銅およびパラジウム触媒存在下進行し、2-15 を与えた。その後、2 つのヒドロキシ基を TMS 基で保護し、2-16 へと変換することで水素添加を立体選択的に進行させ、β配置のブテノリドを優先的に得た(dr = 6 : 1)。最後に脱保護を経ることで 19-ヒドロキシサルメントゲニンへと導いた。

－46－
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Scheme 2-1. Synthesis of 19-hydroxysarmentogenin
OOAc

6 steps

MeO

Br2
CH2Cl2

OAc

Br
MeO

D

OMe

O

AcO

Br AcO

2-1

2-2

2-3

3

O

H
2-8

O
O
H
TBSO

OH

2-12

O

O
A

Pd(PPh3)4, LiCl
CuCl, DMSO
89%

2. TBSOTf, Et3N
; LiN(TMS)2
TBSO
62% (2 steps)

H

O

X
65%
H
(4 steps from 2-6)
TBSO
O
H
1. K2CO3, 2. DMP
2-9: X = H. OAc
86% (2 steps)
2-10: X = O
1. O3, MeOH; SMe2
O 11
; NH4OH
TBSO

H

3 steps

O
HO
TBSO

TBSO

TMSOTf; SiO2

H
H

A
TBSO

1. Li/NH3
2. TBAFOTBS 3. NH2NH2•H2O
Et3N; I2

H
H

H
2-16

D

HB

OH
O

I

HO
TBSO

H
H

TBSO
O

CH

H
2-11

81% (3 steps)

O 1. Pd/C, H2
AcOEt
2. 3M HCl

81%

H
2-15

O

90%

OH

H
2-13

TMSO
TBSO

TBSO

H

H

OH

O

KN(TMS)2
reflux

O

9

H

2-7

O

H
2-6

X
1. H+
2. TBSOTf

OAc

O

H

B

A

OAc

O

TBSO

n-Bu3Sn

TBSO

OTBS
2-5
MeO

(TMS)3SiH
BEt3, O2TBSO

9 steps+(S)-perillaldehyde (2-4)

Br
AcO

OH

NMe2

CHO

O

PhNMe2

OAc

11

H
2-14

OH

O
O

HO
HO

60% (2 steps)
OTMS

H

19

H

OH

HO

H
19-hydroxysarmentogenin

2-2．レジニフェラトキシンの全合成研究
Euphorbia resinifera から単離・構造決定されたレジニフェラトキシンは、イオンチャネル TRPV1の強力なアゴニストとして鎮痛活性を有するダフナンジテルペンである。
レジニフェラトキシンは、
5/7/6 員環がそれぞれトランスに縮環した特異なダフナン骨格上に、多くの酸素官能基を有する。天然にはレジニフェラトキシンの同属体が数多く存在するが、それらの生物活性はダフナン骨格上の酸化度及び置換基の配置により制御される。本研究では、多様な活性を持つダフナンジテルペン類の網羅的･統一的な全合成を視野に入れ、3 成分ラジカルカップリングを鍵としたレジニフェラトキ
シンの合成経路確立を目的とした。
既知化合物 2-17 から 6 工程を経て 2-18 を合成した(Scheme 2-2)。2-18 の閉環メタセシスによる C
環構築を検討したところ、第二世代 Hoveyda-Grubbs 触媒 B を用いた際に反応が円滑に進行することを見出し、2-19 を高収率で得た。2-19 のアリルアルコールを酸化しエノンとした後、水素添加による二重結合の還元によって 2-20 とした。2-20 のケトンへのイソプロペニル基導入はコンベックス
面から進行し、高収率かつ高立体選択的に 2-21 を与えた。これにより、レジニフェラトキシンの
11、13、14 位の 3 つの不斉点を構築した。その後、2-21 の TBS 基を除去し、2-22 を得た。2-22 のヒドロキシ基を酸化した後、アセトニドを除去し、3 つのヒドロキシ基を順次化学選択的に保護す

－47－
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ることで 2-23 とした。2-23 からエチルビニルエーテルの導入と、続く酸処理によりオルトエステルを有する 2-24 を合成した。
次に 3 成分ラジカルカップリング基質となる O,Se-アセタール 2-31 を 2-24から合成した。2-24 に対して m-CPBA を作用させたのち、TBHP で処理すると、カルボン酸 2-25が生成した。2-25 からメシルエステル 2-26 を経由し、Barton エステル 2-27 とした後、ジフェニル
ジセレニド存在下、光照射を行うことで橋頭位にセレン原子を有する 2-28 へと導いた。2-28 の TIPS
基を除去した後、ヒドロキシ基を酸化しケトン 2-30 とした。最後に、2-30 のケトンを立体選択的に還元し、ヒドロキシ基をアセチル基で保護することで、O,Se-アセタール 2-31 を合成した。
Scheme 2-2. Synthetic study of resiniferatoxin, a synthesis of the C-ringOHO

6 steps
O

TBSO

O

OH

B (1 mol%)(CH2Cl)2, reflux

O

80%

O

2-17

OH
TBSO

O

86% (2 steps)

O

2-18

1. TPAP (3 mol%)
NMO, 4Å MS
2. H2, Pd/C

O
TBSO

O
O

2-19

2-20

OEt
Li, LaCl3
THF, -78 °C

87%

11

13
14

1. IBX
OH 2. Dowex, THF/H2O

OOO

1. m-CPBA
CH3CN/H2ORO
2. TBHP, Me3BnNOH
MsCl, Et3N
CH2Cl2, 0 °C

Li, LaCl3
THF, -78 °C

O
EtO
2. CSA, HC(OEt)3
3. TIPSOTf, Et3N
O
O
O
OEt
4. MeC(OEt)3, CSA
benzene
O
TIPSO
TIPSO
88% (2 steps)
36% (4 steps)
2-21: R = TBS
2-23
2-24
2-22: R = H
SRO

TBAF, THF, 0 °C
88% (2 steps)

1.

O
O
TIPSO
2-25: R = H

OO

2-26: R = Ms

DMSO, Ac2O
PhSe

O

O
O
O

N
ONa
DMAP, benzene;

S
N

O
O
TIPSO
2-27

1. NaBH4, CeCl3·7H2O
MeOH, -78 °C
2. Ac2O, py. DMAP
CH2Cl284% (3 steps)OOO(PhSe)2, hv
60% (3 steps)

TBAF, THF, 0 °C
40% (5 steps)
MesN

PhSe

2-30

O
AcO

PhSe

O
O

2-31

Cl
i-Pr

O
RO

O
O

2-28: R = TIPS
2-29: R = H

NMes
Ru

Cl

O

B

鍵反応である 3 成分ラジカルカップリング反応を用いたレジニフェラトキシンの骨格構築を検討
した (Scheme 2-3)。5 員環 C とアリルスズ B 共存下、2-31 から発生する橋頭位ラジカルを用いたカップリング反応を試みた結果、V-40 存在下、クロロベンゼン中加熱還流という高温条件下でのみ反応が進行することを見出した。得られた成績体の TBS オキシ基とアセチル基を塩基性条件下で除去
し、2-33 を単一のジアステレオマーで得た。B 環は、8 位ヒドロキシ基をキサンテートへと導いた
のち、7-endo ラジカル環化により構築した。この 2 つのラジカル反応により、4、10 位の不斉点を同時導入と、レジニフェラトキシンの 5/7/6 員環の構築に成功した。

－48－
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Scheme 2-3. Synthetic study of resiniferatoxin, a radical-based annulation of daphnane skeleton
TBSO

C
PhSe

A
O

C

TBDPSO

O
AcO
2-31

O
O

V-40, PhCl, 150 °C

TBDPSO

NaH, CS2, MeI
THF, 0 °C

H
8

O
O H
TBDPSO

A
O H

SnBu3

D

61%

TBSO

O
O

O

S

H
10
4

C
O
AcO

O
O

H

K2CO3, MeOH
56% (2 steps)

TBDPSOH

V-40, n-Bu3SnH
xylene, 180°C (MW)
59%

O H

H
O
B

2-34

2-35

2-33
H

O
O

A
O HO

H
TBDPSO

SMe

O
HO

O H

2-32

O
O

CH

O
O

O
B
O
O

HO
MeO

resiniferatoxin

3．天然物類縁体の網羅的全合成と機能解析
3-1．ヤクアミド A および B
ヤクアミドAおよびB (3-1および3-2、Figure 3-1)は屋久新曽根産海綿Ceratopsion sp. より非常に強力な細胞毒性を示す活性成分として単離・構造決定された新規ペプチド系天然物で、多数の非タンパク質構成アミノ酸を含む13残基のアミノ酸およびユニークな両末端からなる特異な構造を有する。
またヤクアミドAはヒト癌細胞株39系を用いた細胞増殖阻害活性試験において、既存の抗ガン剤とは異なる細胞選択性を示すことが報告されている。他のペプチド系天然物と比較し、ヤクアミドは
その構造中に多数の不飽和アミノ酸を有する特徴的な構造を有しており、我々はその不飽和アミノ酸構造がヤクアミドの特異な生物活性発現に重要な役割を果たしていると考えている。不飽和アミノ酸を飽和アミノ酸に置換した人工類縁体を種々合成し、その三次元構造–生物活性相関を詳細に解析し、ヤクアミドの構造をモチーフとした新規抗ガン剤の創成を目指す。

Figure 3-1. Structures of yaku’amides A and B.
特異な構造・生物活性に強く興味が持たれるものの、3-1および3-2は稀少海綿Ceratopsion sp.湿重量340 gよりそれぞれ1.3 mgおよび0.3 mgという極めて微量しか得られず、天然からの試料供給による詳細な生物科学的研究は困難であった。さらに、そのN末端アシル基(NTA)上のC4位の絶対立体配置が未決定であった。そこで我々はまずヤクアミド類の量的供給・完全構造決定・生物活性発現
－49－
目次へ

機構解明を目指した3-1の全合成研究を行った。
ヤクアミドA (3-1)の全合成に用いたフラグメントをFigure 3-2に示す。各フラグメント3-4から3-10をC末端側より順次連結し、最後にそれぞれ絶対立体配置の異なるNTAフラグメント3-3aおよび3-3bを縮合することで3-1aおよび3-1bの2つのジアステレオマーを合成する。得られた両ジアステレオマ
ーと天然物とのNMRスペクトルの比較により、ヤクアミドAの完全構造決定を行うことを計画した。
また、-不飽和アミノ酸部位を含むフラグメント3-4、3-5、3-9、3-10は前年までに確立した銅触媒を用いたカップリング反応を鍵反応として合成した(Scheme 3-1および3-2)。

Figure 3-2. Structures of synthetic fragments.
Scheme 3-1. Synthesis of dehydroisoleucine moiety 3-5

Scheme 3-2. Synthesis of C-terminal tetrapeptide 3-10.
CuI (60 mol%)
H
N

BocHN

NH2

N
H

O
10

O

O

11

3-14

+

I

N
H

O
12

13

CTA
3-15 (2 eq)

N

NH

HN

Cs2CO3 (1.2 eq)
dioxane (0.7 M)
90 °C, 25 h
61%

O

H
N

(4 eq)
BocHN

N
H

O
10

11

O

H
N
O
12

N

N
H
13

CTA

3-10

C末端フラグメント3-10より(i) TFAによるBoc基の脱保護、(ii)フラグメント3-3から3-8 (Figure 3-2)の縮合の繰り返しにより各フラグメントをC末端側から3-9、3-8、3-7、3-6、3-5、3-4、3-3の順に連結し、ヤクアミドAの可能構造ジアステレオマー3-1aおよび3-1bの全合成を達成した。3-1aおよび
3-1bと天然物とのNMRスペクトルを比較した結果、天然物の構造はC4Sである3-1aと決定した(Scheme 3-3)。

－50－
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Scheme 3-3. Total synthesis of yaku’amide A
OH

OH
Boc
N

BocHN

O

PyBOP, HOAt, i-Pr2NEt, DMF
OH

BocHN

82%

RHN

11

12

N

N
H

O
13

TFA, CH2Cl2

N
H

O

H
N

O
N

N
H

O

3-17

9

1) TFA, CH2Cl2, 2) 3-8 (3 eq), COMU, 2,4,6-collidine, DMF
3) TFA, CH2Cl2, 4) 3-7 (3 eq), COMU, 2,4,6-collidine, DMF 68% (6 steps)
5) TFA, CH2Cl2, 6) 3-6 (3 eq), COMU, 2,4,6-collidine, DMF

O

H
N

N
H

O
10

9

O

H
N

8

3-9

O

H
N

N
H

O

O
8

O

Boc
N

3-16 (1.4 eq)

OHCTA
3-10: R = Boc
3-16: R = H

O
BocHN

O

H
N

N
H

N
H

O

O

H
N

N
H

O

OH

5

O

H
N

N
H

O

O

H
N

N

N
H

O

3-18

1) TFA, CH2Cl2, 2) 3-5 (2 eq), PyBOP, HOAt, i-Pr2NEt, DMF 42% (4 steps)
3) TFA, CH2Cl2, 4) 3-4 (2 eq), PyBOP, HOAt, i-Pr2NEt, DMF
OH
O
RHN

O

H
N

N
R

H
N

N
H

O

O

H
N

N
H

O

O
N
H

O

OH

O

H
N

N
H

O

O

H
N

N
H

O

O

H
N

N

N
H

O

OH

1

2

3-19: R = Boc
3-20: R = H

TFA, CH2Cl2

3-1a: 58% (2 steps)
3-1b: 45% (2 steps)

3-3a (10 eq) or 3-3b (10 eq), COMU, 2,4,6-collidine, DMF
OH
X Y

O

H
N

4

O

N
H

O

O

H
N

N
H

O

O

H
N

N
H

O

1

O

H
N

N
H

O

N
H

O

O

H
N

N
H

O

O

H
N

N

N
H

O

OH

OH

NTA

O

H
N

2

3

4

5

6

7

8

3-1a: X = H, Y = Me
3-1b: X = Me, Y = H

9

10

11

12

13

CTA

yaku'amide A

本合成法はアミノ酸の置換等による様々な類縁体合成に適用可能であり、今後ヤクアミドの生物活性発現への不飽和アミノ酸の寄与等、詳細な生物科学的研究を可能とする。
3-2．ポリセオナミドB
ポリセオナミドAおよびBは、八丈島産海綿Theonella swinhoei から単離・構造決定された巨大ペ
プチド天然物で、脂質二重膜上でイオンチャネルを形成することで非常に強力な細胞毒性を示すことが知られている。我々はその全体構造を基盤とした高機能人工イオンチャネル分子の創成を目指し、人工類縁体の設計・合成・機能解析研究を行っている。
前年度までに我々はポリセオナミドBの全合成を達成し、また人工機能分子として環境応答性蛍光官能基であるダンシル基を導入したポリセオナミドミミック(3-21, Figure 3-3)を設計・合成した。
構造の簡略化および保護基の改良によりポリセオナミドBと比較し34工程短縮し、3-21の合成を達成
している。

－51－
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Figure 3-3. Structure of polytheonamide mimic (3-21).
今年度はダンシル化ポリセオナミ
ドミミック(3-21)のペプチド配列の長さとその機能に関する詳細な解析を行った(Table 3-1)。
C末端第48残基より第22残基まで有するペプチド3-34のN末端から1残基ずつペプチド鎖を伸長し、第10残基まで有する3-22まで各ペプチドを合成した。
合成した各ペプチドのマウス白血病細胞P388に対する増殖阻害活性試験を行ったところ、C末端第48残基より第12残基まで有するペプチ
ド3-24が他の12種のペプチドと比較し非常に強い細胞毒性を示した。一方、3-24はイオンチャネル
活性を示さず、ポリセオナミドBや3-21とは異なる細胞毒性発現機構を有することが示唆された。ダ
ンシル化ポリセオナミドミミックのペプチド配列の長さとその機能に関する重要な知見を得て、天然物ポリセオナミドBとは作用機序の異なる人工細胞毒性ペプチドの発見に至った。

教育の概要
有機反応化学教室が学部で担当した講義は、有機理論化学および、医薬化学Ⅲと有機化学演習Ⅰの一部である。有機理論化学では、駒場における一般教養の有機化学から薬学部における専門教育としての有機化学への架け橋として、立体化学・構造化学の基本的概念に関し、基礎事項ならびにその適用例について解説し、有機化学の基礎理論の習得を目指す。医薬化学Ⅲでは、標的分子(医薬
－52－
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品や天然物などの有機分子)に対する合成方法・戦略を立案するための基礎(逆合成・反応の選択性制御など)を学ぶ。大学院の授業は、基礎薬科学特論Iとして、最先端の有機合成化学研究を紹介、解説する。具体的には、複雑な有機分子における配座の制御、配座と反応の選択性、天然物の全合成に関して、歴史的な例と最先端の成果を交え講義を行っている。
有機反応化学教室では学部生対象の「薬学実習Ｉ」において、「アミノ酸合成」のセクションを担当している。ここでは、それまでの実習において習得した有機化学実験を行うための基本的実験操作を組み合わせ、多段階の構造変換反応を経て、重要な生体内物質であるアミノ酸（フェニルアラニン）の合成を行っている。目的物質を高収率・高純度にて合成するために必須となる実験技術の習得のみならず、薬品や実験器具の取り扱い方など、安全に有機化学実験を遂行するための知識も指導するよう心がけている。
教室配属の学部学生および大学院生の研究に関する教育は、最先端の有機化学研究への参画を通じて行なっている。当研究室では、新規反応開発、生物活性物質の全合成、生物活性物質の機能解析といった創薬における不可欠な一連の研究を行っていることから、各々の研究課題における深い
専門性と共に、周辺分野の知識取得によって、有機合成化学を基盤とした幅広い意味での創薬化学を教育している。有機合成は、当教室の根幹分野であるため、学部配属時には、早急に知識・技術が習得できるように、特に密に教育をおこなっている。また、合成した有機分子の構造、生物作用を高い分解能で解析し、その分子特性を自力で理解できるように、機器分析、生物活性測定の理解にも力を入れている。教室内で、相互が研究テーマの意義・方向性を理解し、研究上の問題解決能力の開発を促進するために、一ヶ月に１回の研究発表を全員に課している。また、論文紹介により、最先端の研究成果の理解とプレゼンテーション能力の向上を、有機反応機構の問題会を通じ、知識習得を促進している。年度末には学位論文を提出しない全ての学生にも１年間の研究成果をAnnual
Reportとして提出させることで、実験データ集積の訓練や自己の研究活動の客観的な自己評価と未来へ向けた計画立案をさせている。研究成果を国内外の学会で積極的に発表、討論する事による研究発表能力やコミュニケーション能力の向上を目指している。

自己点検・評価
井上教授は、2007年４月から有機反応化学教室を主宰している。2012年度には、研究室の多岐にわたるテーマを統合的に処理し、強力に推進した。業績面では、多岐にわたる成果が、多くの一流
国際誌に掲載された。また、国内外の教育研究施設で数多くのセミナー・講演・講義をおこなうと共に、様々な一流国際誌の査読に携わった。研究資金においては、数多くの支援を得ることができた。最先端・次世代研究開発支援プログラム、ターゲットタンパク研究プログラムにより、研究室
運営を効率的に遂行できた。教育面では、有機理論化学Ⅰ(学部)の全体と医薬化学Ⅲ(学部)の半分、有機化学演習(学部)・基礎薬科学特論Ⅰ(大学院)の一部を担当した。また、東京大学エグゼクティブ・
マネジメント・プログラム(EMP)の講義(２回)、東京工業大学の集中講義を担当した。
占部助教はラジカル反応を基盤とした天然有機化合物の全合成研究を行なっている。今年度は、高酸化度ステロイドである19-ヒドロキシサルメントゲニンの効率的全合成経路の確立と、ダフナン
ジテルペンであるレジニフェラトキシンの骨格構築を達成し、論文として発表した。衛生化学教室の有田准教授との共同研究では、構造決定と試料供給を目的とした新規脂質メディエーターの全合
－53－
目次へ

成を遂行した。教育面では薬学実習Ⅰ、有機化学演習Ⅰの一部、薬学科学生を対象とした実務実習
事前学習を担当した。また、研究室に所属する学部、大学院学生の実験指導を行った。
倉永助教は2011年度10月より有機反応化学教室助教に着任した。高生物活性天然物の全合成、作用機序解明、創薬への応用を目標として研究を行っている。博士研究員時より引き続きペプチド天然物ヤクアミド類の全合成研究を行い、銅触媒を用いたクロスカップリング反応を鍵反応としてヤクアミドAの全合成を達成した。また昨年度より引き続き微生物薬品化学教室との共同研究による新規抗生物質カイコシンの合成・作用機序解明研究を行い、カイコシンEおよびその類縁体を種々合成し、構造活性相関研究を行った。教育面では薬学実習Ⅰにおいて学部３年生に対する実験指導を行った。また、研究室に所属する学部、大学院生の研究指導を行った。
長友助教は2012年度４月より有機反応化学教室助教に着任した。研究室に所属する学部、大学院
学生の実験指導を行うとともに、研究面においては、複雑な構造を有する天然有機化合物の効率的な全合成を志向した新規反応の開発を担当した。本年度の成果は以下の通りである。(1) 光エネル
ギーを利用するC(sp3)–H結合の直接変換を展開し、多様な不活性C(sp3)–H結合を網羅的にピリジン化できる手法を確立した。(2) N-オキシルラジカル触媒とSelectfluorを組み合わせた新たな反応系を開発することで、ベンジル位C(sp3)–H結合の直接的フッ素化に成功した。いずれも既存の手法では直接的に合成困難な新規性および独創性の高い反応である。(3)東京大学大学院薬学系研究科若手研
究者海外派遣事業プログラムの一環として、二ヶ月間米国カリフォルニア州サンディエゴのスクリプス研究所にて複雑天然有機化合物の全合成研究に従事した。教育面では有機反応化学教室担当の
薬学実習I (学部3年生対象)を担当した。また、６年生の薬学科学生を対象としたOSCEにおいて、試験監督者として薬剤師の育成に貢献した。

学 術 論 文1)

S. Matsuoka, J. Mao, M. Inoue, "Effects of the Phosphatidylglycerol Head Group on the Binding of
Short Dermcidin-Derived Peptides to the Phospholipid Membrane Surface," Tetrahedron Lett. 2012, 53,
1078-1081.

2)

Y. Isobe, M. Arita, S. Matsueda, R. Iwamoto, T. Fujihara, H. Nakanishi, R. Taguchi, K. Masuda, K.
Sasaki, D. Urabe, M. Inoue, H. Arai, "Identification and Structure Determination of a Novel
Anti-Inflammatory Mediator Resolvin E3: 17,18-Dihydroxy-Eicosapentaenoic Acid," J. Biol. Chem.
2012, 287, 10525-10534.

3)

S. Matsuoka, M. Murai, T. Yamazaki, M. Inoue, "Short Polyglutamine Peptide Forms a High-Affinity
Binding Site for Thioflavin-T at the N-Terminus," Org. Biomol. Chem. 2012, 10, 5787-5790.

4)

S. Kamijo, S. Yokosaka, M. Inoue, "Attachment of Carbonyl Functionalities onto Olefins via
Copper-Promoted Radical Reaction of Dichloromethylcyanides," Tetrahedron 2012, 68, 5290-5296.

5)

D. Urabe, H. Todoroki, K. Masuda, M. Inoue, "Total Syntheses of Four Possible Stereoisomers of
Resolvin E3," Tetrahedron 2012, 68, 3210-3219.

6)

M. Hashimoto, J. Morales, Y. Fukai, S. Suzuki, S. Takamiya, A. Tsubouchi, S. Inoue, M. Inoue, K. Kita,
S. Harada, A. Tanaka, T. Aoki, T. Nara, "Critical Importance of the De Novo Pyrimidine Biosynthesis
Pathway for Trypanosoma Cruzi Growth in the Mammalian Host Cell Cytoplasm," Biochem. Biophys.
－54－
目次へ

Res. Commun. 2012, 417, 1002-1006.
7)

T. Nara, M. Hashimoto, H. Hirawake, C.-W. Liao, Y. Fukai, S. Suzuki, A. Tsubouchi, J. Morales, S.
Takamiya, T. Fujimura, H. Taka, R. Mineki, C.-K. Fan, D. K. Inaoka, M. Inoue, A. Tanaka, S. Harada, K.
Kita, T. Aoki, "Molecular Interaction of the First 3 Enzymes of the De Novo Pyrimidine Biosynthetic
Pathway of Trypanosoma Cruzi," Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012, 418, 140-143.

8)

N. Shinohara, H. Itoh, S. Matsuoka, M. Inoue, "Selective Modification of the N-Terminal Structure of
Polytheonamide B Significantly Changes its Cytotoxicity and Activity as an Ion Channel,"
ChemMedChem 2012, 7, 1770-1773.

9)S. Kamijo, S. Yokosaka, M. Inoue, "Carbocyanation of Trisubstituted Olefins via Cu-Catalyzed Atom
Transfer Radical Addition," Tetrahedron Lett. 2012, 53, 4324-4327.

10) S. Kamijo, S. Matsumura, M. Inoue, "Microwave-Assisted Atom Transfer Radical Addition of
Polychlorinated Compounds to Olefins without Addition of Metal Catalysts," Tetrahedron Lett. 2012, 53,
4368-4371.
11) D. Urabe, H. Yamaguchi, A. Someya, M. Inoue, "Intermolecular Radical Reaction of O,Se-Acetals
Generated via Seleno-Pummerer Rearrangement," Org. Lett. 2012, 14, 3842-3845.
12) M. Iwatsu, D. Urabe, H. Todoroki, K. Masuda, M. Inoue, "Selective Introduction of Four Contiguous
Stereocenters on the B-Ring of 4-Hydroxyzinowol," Heterocycles 2012, 86, 181-188.
13) H. Itoh, S. Matsuoka, M. Kreir, M. Inoue, "Design, Synthesis and Functional Analysis of Dansylated
Polytheonamide Mimic: An Artificial Peptide Ion Channel," J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14011-14018.
14) Y. Amaoka, S. Kamijo, T. Hoshikawa, M. Inoue, "Radical Amination of C(sp3)–H Bonds Using
N-Hydroxyphthalimide and Dialkyl Azodicarboxylate," J. Org. Chem. 2012, 77, 9959-9969.

1)

総 説・著 書石山備凡, 井上将行, “Michael反応”, トップドラッグから学ぶ創薬化学, 有機合成化学協会編,東京化学同人, 2012, pp 121.

2)

占部大介, 井上将行, “オレフィンメタセシス”, トップドラッグから学ぶ創薬化学, 有機合成化学協会編, 東京化学同人, 2012, pp 128-129.

3)上條真, 井上将行, “Wacker酸化”, トップドラッグから学ぶ創薬化学, 有機合成化学協会編, 東京化学同人, 2012, pp 128-129.

受 賞
1)

天岡佑紀(博士後期課程2年), N-ヒドロキシフタルイミドを利用するsp3C－H結合の直接窒素官
能基化
第 38 回反応と合成の進歩シンポジウム優秀発表賞

2)

加藤駿一郎(修士課程 1 年), レジニフェラトキシンの合成研究
第 56 回日本薬学会関東支部大会優秀発表者賞

－55－
目次へ

招 待 講 演
1)

M. Inoue, "A Personal View on a Traditional Career Track," 3rd Anniversary of DFG Office Japan,
Tokyo, Japan, April 26, 2012.

2)

M. Inoue, "Total Synthesis and Functional Analysis of Polytheonamide B: A Transmembrane
Channel-Forming Peptide," International Workshop on Pharmacology and Pharmaceutical Sciences(University of Tokyo Meets University of Bonn), Bonn, Germany, June 11, 2012.

3)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," 6th Takeda Science
Foundation Symposium on PharmaSciences 2012, Osaka, Japan, September 14, 2012.

4)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," The 22nd Symposium
on Optically Active Compounds, Tokyo, Japan, October 19, 2012.

5)

M. Inoue, "Constructing and Deconstructing Complex Natural Products," The 1st TU-UDS Joint
Symposium on Frontiers of Chemical Sciences, Tokyo, Japan, October 25, 2012.

6)

井上将行, “ラジカル反応を基軸とする複雑天然物の合成,” 東北大学, 仙台, 2012 年 2 月 10 日

7)井上将行, “ラジカル反応を基軸とする複雑天然物の合成,” 中西シンポジウム 2012, 日本化学会
第 92 春季年会, 神奈川, 2012 年 3 月 25 日

8)井上将行, “巨大複雑天然物の合成からはじまる科学,” 第 28 回創薬セミナー, 八ヶ岳ロイヤル
ホテル, 長野, 2012 年 7 月 25 日

9)井上将行, “医薬品、医薬中間体の合成に役立つ有機合成の基礎-1,” 化学技術基礎講座・製品開発に必要な有機合成化学の基礎, 東京, 2012 年 9 月 20 日

10) 占部大介, “橋頭位炭素ラジカルを用いた C-C 結合形成を鍵とする高酸化度テルペノイドの全合成研究” 第 36 回星薬科大学大学院研究科助手会・大学院自治会公開セミナー, 東京, 2012 年 11
月 10 日－56－
目次へ◆ 有機合成化学教室 ◆教 授

金井 求（かない・もとむ）

平成１年東京大学薬学部卒、平成 4 年同大学院薬学系研究科博士課程中退
前職：東京大学大学院薬学系研究科准教授、理学博士

准教授

松永 茂樹（まつなが・しげき）

平成 10 年東京大学薬学部卒、平成 13 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程中退
前職：東京大学大学院薬学系研究科講師、薬学博士

助 教

生長 幸之助（おいさき・こうのすけ）

平成 15 年東京大学薬学部卒、平成 20 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助 教

清水 洋平（しみず・ようへい）

平成 18 年東京大学薬学部卒、平成 23 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

研究の概要
近年の生物科学の進歩により多くの創薬ターゲットの分子機構が解明されてきている一方で、優れた薬理作用が期待できる分子であっても複雑な構造を持つために合成コストが高くなり、医薬品の開発候補から除外されてしまうことがある。
分子構造の多様性は本来無限であるにもかかわらず、合成技術の問題から医薬候補になる分子構造は限定されているからである。我々は、このような創薬の現状に対し、「触媒」をキーワードとして医薬品開発に貢献するべく研究に取り組んでいる。
まず第一に、複雑な構造を持つ分子を短工程かつ地球環境を汚染せずに合成できる革新的な新規触媒を開発し、合成技術の問題で排除されてきた分子をも医薬候補物質として利用可能にすることを目指している。これまでの多くの合成法では、反応性の高い官能基がある場合、意図しない反応により触媒の活性が失われることを避けるため官能基を保護する手法を取ってきた結果、合成効率が著しく低下していると言える。これに対し、我々は銅や鉄などの汎用金属を用いた遷移金属触媒の活性が極性官能基により失われにくいことに着目し、官能基の保護が不要となる合成法の確立に取り組んでいる。さらに、第二に我々の開発した触媒的反応を用いることで、既存の有機合成化学では実現できなかったような効率の高い生物活性化合物の合成ルートの開拓に取り組んでいる。また
第三に生物活性物質およびバイオロジカルツールの創製を目指した研究に関しても検討を行っている。第四に大型予算 ERATO の支援により、人工触媒を応用した疾病治療という新概念「触媒医療」の確立を目指した研究プロジェクトが立ち上がり、現在進行している。

１. 環状ヘミアミナールとケトンの触媒的不斉脱水縮合
ピロリジン環 2 位でケトンα位と結合した化合物はアルカロイド合成の中間体として汎用性が高い。一方でその構築には、イミニウムイオンを活性中間体として経由する生合成経路を模倣した方法が数例報告されているものの、基質の適用範囲が限定的であり光学純度は中程度にとどまってい
－57－
目次へ

た。これに対して我々は、環状ヘミアミナールとケトンを基質とし、一価銅アルコキシド触媒を用いることで、高収率・高エナンチオ選択的に目的物を与えることを見出した。コントロール実験の結果、イミニウムイオンもしくはイミン中間体を経由する既報の反応とは異なり、本反応系ではアルドール反応から開始し、複数の工程を一価銅触媒が促進していることが明らかとなった。すなわ
ち、環状ヘミアミナールからわずかに生じる開環体のアルデヒドと、ケトン由来の銅エノラートとの間でアルドール反応が進行し、脱水反応、続くアザマイケル反応が一価銅触媒制御下で進行しており、光学純度の高いピロリジン環の構築に成功している。基質によっては Cs2CO3 の添加により反応性が向上し、水の添加により若干のエナンチオ選択性の向上が見られたことから、これらの添加剤の微調整によって各種の基質に反応条件を最適化しうる。本反応系はピロリジン環構築である 5員環のみならず、6，7 員環形成にも適用しうる基質一般性の高い反応系である。
また、本反応では系中で生じる銅エノラートがフリーの水酸基及び水存在下においても求核剤として機能しており、ソフト金属触媒がハードな官能基存在下でも失活せず働きうるという重要な知
見も得ることができた。

２．アルドール反応/オキシマイケル反応の連続反応による触媒的不斉ジヒドロピラノン合成
ジヒドロピラノンは、生物活性物質に頻繁にみられる部分構造であるテトラヒドロピランやスピロケタールの合成前駆体として有用であり、その効率的構築法が盛んに研究されてきた。これまでに最も汎用されている手法として、Danishefsky 型のジエンを用いた Diels-Alder 反応が挙げられるが、その原料合成には数工程を要する。より入手容易な原料から同様の骨格を効率的に構築することができれば、医薬品合成に際してその有用性はさらに高まると考えられた。我々は Danishefsky 型ジエンと同じ酸化度を有し、合成容易なイノンに着目し、これを用いた連続反応の検討を行った。種々検討の結果、一価銅触媒と銀触媒を用いたアルドール反応/オキシマイケル反応の連続反応によるジヒドロピラノンの触媒的不斉合成法の開発に成功した。第一段階のアルドール反応では、イノンのアルキン部位と効率的に相互作用し、選択的に活性化できるソフトな触媒として、一価銅触媒が有効であることを見出した。各種アルデヒドを求電子剤として用いることができ、エノラートを生じうる脂肪族アルデヒドを求電子剤として用いても、イノンが選択的に求核剤として働くことが分かった。
その後のオキシマイケル反応による環化は、アルドール反応中間体を単離精製することなく、
銀触媒によって促進することが可能であり、イノンとアルデヒドから簡便に各種置換ジヒドロピラ
ノンを合成できる。

－58－
目次へ

３．ニトロン転移型触媒的酸化的クロスカップリング反応のさらなる応用と展開
脱水素クロスカップリング反応(Cross-Dehydrogenative Coupling, CDC)は、有機化合物に遍在する
二種の炭素-水素結合（C-H 結合）を酸化剤存在下に切断して組み換え、C-C 結合を形成する理想的化学反応のひとつである。基質の前修飾を必要とせず、分子の複雑度を収束的に増すことが出来る
ため、直裁的化学合成の実現に大きく貢献しうる。
我々は 2011 年にニトロンを用いる、新形式の CDC 反応の開発に成功した。
一価銅触媒および tertブチルヒドロパーオキシドの存在下、ニトロンとヘテロ原子(N,O)を持つ環状化合物の間で室温下にて CDC 反応が進行し、非天然型 α-アミノ酸へと導きうる生成物が得られた。
2012 年度は本触媒系をより合成化学的に有用なものへと進歩させるべくさらなる基質検討を行った。官能基許容性について詳細な検討を行った結果、非環状アセタール、末端アルキン、シクロ
プロパン、エポキシド、無保護アルコールなど酸化条件や酸塩基条件に不安定とされる官能基を冒すこと無く、環状アセタールα位とニトロン間にて化学選択的 CDC 反応を進行させることができた。また本反応系は水系溶媒中でも実施可能であり、Huisgen 環化と組み合わせたワンポット 3 成
分カップリングを通じて分子の複雑度を短工程にて増すことも出来た。本手法をもとに、生体分子の化学修飾法への展開を検討中である。また新たな反応機構解析実験の結果より、以前提唱していたカルボカチオン経由の反応機構（1e+1e 酸化機構）がより確からしいことが支持された。
CuOBz (5 mol %)1,10-phen. (6 mol %)NaHCO3 (20 mol %)TBHP (2.0 eq)

Ph
H

N
R

H C (sp3)

+

CO2Me

N

O
H

O

O

Me
MeO2C

O

N
O

N

Ph

O

MeO2C

O

N

1,10-phen.

Ph
N

Me
O

O

R
C (sp3)MeO2C

DMSO, rtPhN

N

(5 eq)

Ph

Ph
R
MeO2C

O

Ph

O
PMP
N

MeO2C

Ph
O

N
MeO2C

O

N
4

O

OH

MeO2C

O

O

O

O
76 % (R = H)
75 % (R = Me)78%(dr = 1.3:1)

Ph

Ph
N
MeO2C

56%
(dr = 1:1)

44%

O

OMe
OMe
O

O

67 %

Ph
N

O

59%
Ph

OAc
N

O AcO

44 %

OAc

N

O

O

3

MeO2C

O

3

O

MeO2C

O

66 %

O

O

3

O

O

MeO2C
OAc

58 % (dr = 1:1)

O

O

O

50 % (dr = 1.1:1)

NHBoc

N
H

Ph
H

N

H3C

Ph

O
O

14
+ O
CH3
N
H

CuOBz (5 mol %)1,10-phen (6 mol %)NaHCO3 (20 mol %)TBHP (2 eq)
H2O-CH3CN (1/1)
rt, 5 h; aq. Na2S2O3

Ph
H3C
Ph

N

O

N

O
H3C

O

BnN3 (1 eq)
CuSO4 (5 mol %)Na-ascorbate(10 mol %)rt, 18 h

Ph

Ph
H3C
Ph

N

N

O

N
O

H3C

N
N

(1)

O
15: 77% (2 steps)

４．新規電子不足 N-オキシルラジカル ketoABNO の開発と、アミンの触媒的酸素酸化反応の開発
および炭素骨格構築反応への展開
アミンの触媒的酸素酸化反応は、村橋や西長らの先駆的研究から 20 年以上が経過した今日でも実現は難しく、とりわけ元素戦略的に有利な第一列遷移金属触媒を用いて、室温付近の穏和な条件
－59－
目次へ

で進行する反応は、研究開始時にはほとんど前例が存在していなかった。
アルコールの酸素酸化触媒で実績のある Cu/TEMPO 系に着目し、電子求引性置換基で修飾し立体障害を減じて酸化活性を向上させた新規有機ラジカル（ketoABNO）を設計・合成し、銅（I）と組み合わせることで、１級・２級アミンをイミンへと酸素酸化する穏和な触媒法の開発に成功した。
生成物であるイミンは加水分解反応を受けやすく、単離は困難であった。そこでイミンを炭素求核剤で系中捕捉する手順を開発し、良好な収率で種々の炭素-炭素結合形成反応を行うことにも成功した。酸化条件に敏感とされるダニシェフスキージエンや各種電子豊富複素環（インドール・ピロー
ル）の付加、HCN を共存させることで酸化的 Strecker 反応も実現出来た。触媒条件の温和さを活かし、本条件を不斉触媒反応へと応用した。その結果、酸化的 aza-Henry 反応形式相当の、酸素連関
型触媒的不斉 CDC 反応を世界で初めて実現した。
ラジカルクロック実験および Cu/TEMPO 系触媒によるアルコール酸化触媒の想定機構から、
Cu/ketoABNO 系ではまず Cu(II)アミドからアミニルラジカルが生成し、引き続く N-オキシルラジカ
ルによる水素引き抜き過程（1e+1e 酸化機構）を経て、イミンが生成するという触媒機構を推定し
ている。
H



HN

O

O2 or Air
H2O

Fr iedel-Cr af ts

O

NHBn

PMPHN
O

N
PMP

O
ketoABNO
Asymmetr ic
aza-Henry

Streckeraza-Diels-AlderH
N

N

Cu/ketoABNO
system

CN
NHBn

PMPHN

Me
O2N
OEt

PMPHN

O

O

５. Rh 触媒によるアリル位 C-H 活性化／異性化／交差アルドール反応
アルドール反応は最も古典的な反応の一つであり、向山型アルドール反応、直截的アルドール反応など盛んに研究が行われてきた。その中で、異種アルデヒド同士の交差アルドール反応は化学選
択的な求核種の生成が困難であり、近年大きく発展した有機触媒による実施例においても基質適用範囲に大きな制限がかかっている。我々は、Rh 触媒による第一級アリルアルコールやホモアリルア
ルコール（あるいはトリアルコキシボラン）の異性化を温和な条件で行うことで、アルデヒド由来のエノラート種を化学選択的に発生させるべく検討を行った。異性化と続く交差アルドール反応の両方を効率よく進行させる上で配位子の選択が極めて重要であり、下式に示す dippf 配位子を用いることで中性／室温という条件で任意のアルデヒドに対して syn-選択的な交差アルドール反応を達成することができた。本手法は-ヒドロキシアルデヒドを一工程で得られる点で、step-economy,
atom-economy に優れた合成手法である。

－60－
目次へ

OH

O
+
R

H

[Rh(cod)Cl]2(1.25 mol %)nR'n = 1,2,3

PiPr2
Fe
PiPr2

OH

1,4-dioxanert, without base

O
H

R
n

R'

orthogonal activation
under neutral conditions~95% yield~>20:1 syn

６．多核シッフ塩基触媒による光学活性複素環修飾法の開発と天然物全合成への応用
分子間の触媒的不斉反応による不斉四置換炭素の構築は、反応遷移状態における高度な立体障害に起因する低い反応性及び立体制御の困難さゆえに、未だ多くの開発の余地が残されている。昨年報告した多核ストロンチウム不斉触媒を用いるイソチオシアネートエステルを求核剤とする
Mannich 型反応の更なる発展系として、2012 年にはスピロオキシインドール骨格構築への適用を試みた。種々検討を重ねた結果、イソチオシアネートオキシインドールを求核剤とする Mannich 型の付加反応が多核ストロンチウム不斉触媒により効率的に進行することが分かった。立体制御に関して、シッフ塩基触媒系を中心に様々な触媒系を検討した結果、２族金属とビフェニルジアミン骨格を有しオルト位に MeO 基を有するシッフ塩基配位子 A の組み合わせが良好な結果を与えることを見いだした。得られた化合物は脱硫的クロスカップリングを経ることでイミダゾリン骨格を有する
スピロオキシインドールへと容易に誘導可能であり、現在、p53/MDM2 相互作用の高い阻害活性を有する化合物の創製に向け、様々な新規誘導体の合成を進めている。

S
O
Ph2P
N
NH O
Sr(O-iPr)2/ligand A
R
H(2.5-10 mol %)
R
+
H
N PG
NCS
N

X

O
PPh2

O
Y

N
PG

X

Ph O
N
R

H

N O

Ph

N PG

OMe
N

OH

N

OH

X
Y
up to 99% yield
up to 99% ee
up to 98:2 drYspiro-imidazoline
oxindole core

OMe
Schiff base A

ヘキサピロロインドール２量体構造を有する chimonanthine およびその類縁体は、立体的に非常に込み入った連続四級不斉炭素を持つ天然物である。連続不斉四級炭素構築は、不斉四置換炭素構築の中でももっとも困難なものであり、これまでの chimonanthine 類の全合成では化学量論量のキラル補助基に頼った手法またはキラルプールに基づく手法が適用されてきた。もしビスオキシインドー
ルへの触媒的不斉 double Michael 反応が実現できれば合成ルートの短工程化と高効率化が実現できる。多核シッフ塩基触媒がオキシインドールの活性化に有効であることを活用し、ビスオキシイン
ドールへの適用拡大を目指し検討を行った。種々検討の結果、従来の Mn(OAc)2 や Ni(OAc)2 と配位
子 B から調製した錯体では良い結果が得られないものの、Mn(O-4-F-Bz)2 と配位子 A から調製した錯体が有効であることを見いだし、目的物を 95% ee にて得ることに成功した。元素分析、ICP 分析
－61－
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から配位子 B: Mn: O-4-F-Bz = 1:3:2 からなる錯体が反応活性種であると推定している。Mn 触媒による Michael 反応を Mg 触媒による２回目の Michael 反応と組み合せることで連続四級炭素中心を 95%
ee, >20:1 dr にて一挙に構築することに成功した。その後の変換プロセスの最適化を経て、(+)-chimonanthine の初の触媒的不斉全合成を達成した。さらに(+)-folicanthine および()-calycanthineの全合成も合わせて行った。

Boc
N

NO2

NO2
Mg(OAc)O
Mn(O-4-F-Bz)22(5 mol %)/ligand B cat.
(2.2 mol %) benzoic acid O2N

O

Boc
N

MeO2C

*
NO2

*

O
N
Boc

N
Boc
69% (2 steps)
95% ee, >20/1 dr

Me
H N
N

Me
H N

N

OH

N

OH

Me

N
N

O

double Michael reactionOH

2 steps

H
H N

N H
H

Me

N

CO2Me

H
H N
N

N
HN

Me

N
N H
Me
(+)-folicanthineOH
Schiff base B
Mn:4-F-BzO = 1:3:2 species(–)-calycanthine

Me

N
Me
N H
H
total 5 steps
25% overall yield(+)-chimonanthine

イソインドリノン骨格を有する生物活性化合物は多数存在し、その骨格を含む化合物の効率的な合成法の確立が求められている。近年、イソインドリノン骨格を求電子剤とする触媒的不斉反応が数例報告されたものの、イソインドリノンのベンジル位炭素-水素結合の触媒的活性化を達成し求核剤として使用した例はなく、触媒的不斉化の例もない。これまでの研究ではイソインドリノンのベ
ンジル位官能基化は化学量論量の強塩基を用いて行う必要があり、このプロセスの触媒化および不斉化の確立は重要性が高い。メトキシ基を有する配位子 C と Bu2Mg から調製されるオリゴマー錯体を活用することでイソインドリノンのベンジル位炭素-水素結合の触媒的な活性化が達成され、イミンへの付加反応が高い化学収率とエナンチオ選択性にて進行することを見いだした。
検討の結果、
本反応ではオリゴマー活性種が反応の促進に極めて重要であることがわかった。
OMe

O O
S
N
+
S
H
R

X

Bu2Mg/ligand C(10 mol %)

O O
S
HN

X

N Boc
O

N

R
H
Boc

O
up to 95% yield
up to 98% ee
up to 91:9 dr

S

OMe
N

OH

N

OH
OMe

Schiff base C
OMe

－62－
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教育の概要有機合成化学教室では、薬学部の講義として「有機化学 II」、「医薬化学 I」、および、「医療科学 II」、「有機化学演習 I 及び II」の一部を担当している。「有機化学 II」では三年生に有機化学の中で基礎的かつ重要な素反応をとりあげ、有機電子論さらには軌道論を中心とする講義を行っている。「医薬化学 I」では医薬合成を目標とする高いレベルの合成化学と遷移金属の化学を教えている。大学院講義においては複雑な構造を有する化合物を合成するのに必要な「逆合成」の概念と合成戦略を最先端の研究の紹介を交えて解説している。
研究の項で述べたように、有機合成化学教室ではこれまで精密有機合成のための新手法の開拓とこれらを駆使した生物活性物質の合成を手掛けてきた。これをさらに発展的に展開させるべく、触媒をキーワードにした医薬開発への貢献を目指し研究に取り組んでいる。教室に所属する大学院生
は研究活動を通して複雑な化合物の合成戦略を考える力と同時に、反応機構に基づく化学反応を解析する力、未知化合物の構造解析する力など合成化学者に必要な幅広い教養が養われる。さらにgCOE プロジェクトに積極的に参加することで、医学、生化学、分子生物学、医薬化学、工学の融合領域における教育研究にも寄与している。また多数の外部との共同研究を通じて創薬につながる教育研究を行っている。教室のセミナーでは研究報告と文献紹介が定期的に行われており、研究報
告会では国際化に対応した人材を輩出するため、英語での報告、議論を行っている。研究成果を国際誌に発表する際も英語で論理的に論述するための指導をすると共に国際学会を含む諸学会で発表する機会を増やすように努めている。最近の教室の出身者の多くは国の内外の研究機関、大学、企業などで創薬に関する業務や合成化学の基礎研究に従事し、活躍している。

自己点検･評価
当教室では「新規分子触媒を開発し、それを用いて生命現象を探索する分子を合成する」ことが薬学における有機合成化学の使命であると考え、研究を行ってきた。これまでの主に不斉触媒に関する研究において培ってきた知見を踏まえつつ、「触媒」をキーワードに医薬開発に貢献するべく新たな研究に取り組んでいる。具体的な研究課題としては下記の４つを掲げている。第一に「新しい触媒反応の開発」、第二に「複雑な構造を持つ化合物の効率的合成」、第三に「新規生物活性物
質の探索およびバイオロジカルツールの創製」、第四に「触媒医療概念の確立」である。
特に第四課題に注力する目的で、半年間の準備期間を経て、2012 年４月より「ERATO 金井触媒
分子生命プロジェクト」が本格始動した。ERATO プロジェクトの使命は、触媒・医薬機能・触媒医療の３グループが連携して取り組むことにより、人類を疾病から守るためのハードウエアである
医薬リード分子とソフトウエアである化学的分子秩序の双方を創出し、多面的創薬を促進して行くことにある。有機合成化学教室は ERATO プロジェクトと別組織ではあるが、同じ敷地内に拠点を整備し、密に連携して研究／教育を実施している。プロジェクト開始直後の 4 月より、國信洋一郎・
触媒グループリーダー、相馬洋平・医薬機能グループリーダーが着任、開始半年後の 9～10 月にかけて山次健三/川島茂裕・触媒医療グループリーダーが着任し、多数の博士研究員を新たに抱え研究を遂行している。
これらの研究課題に関して継続テーマに関する成果を含め 2012 年には、19 報が国際誌に学術論

－63－
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文として掲載された。新規生物活性物質の探索およびバイオロジカルツールの創製に関しては、前年度からの継続プロジェクトおよび ERATO グループから成果が出始めており、特許出願 3 件を行うことができた。多数の共同研究の要請もあり、順調に研究が進展している。更に、国内 8 件、国外 4 件の招待講演があり、当教室の研究成果が国の内外から注目されていることを示していると考えている。

学 術 論 文(1) Kato, S.; Yoshino, T.; Shibasaki, M.; Kanai, M.; Matsunaga, S.
Catalytic Asymmetric Synthesis of Spirooxindoles via Mannich-type Reaction of Isothiocyanato Oxindoles
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7007-7010.
(2) Lin, L.; Yamamoto, K.; Matsunaga, S.; Kanai, M.
Rh-Catalyzed Cross-Aldol Reaction via in situ Aldehyde-Enolate Formation from Allyloxy-Boranes andPrimary Allylic Alcohols
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10275-10279.
(3) Mouri, S.; Chen, Z.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
Catalytic Asymmetric Amination of Oxindoles Under Dinuclear Nickel Schiff Base Catalysis
Heterocycles 2012, 84, 879–892.
(4) Tanabe, H.; Xu, Y.; Sun, B.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
Direct Catalytic Asymmetric Vinylogous Michael Reaction of ab-unsaturated g-butyrolactam under dinuclear
nickel Schiff base catalysis
Heterocycles 2012, 86, 611-622.
(5) Komai, H.; Yoshino, T.; Matsunaga, S.; Kanai, M.
Lewis acid-catalyzed Benzylic C-H Bond Functionalization of Azaarenes: Addition to Imines and Enones
Synthesis 2012, 44, 2185-2194.
(6) Suzuki, Y.; Kanai, M.; Matsunaga, S.
Mg-catalyzed Enantioselective Benzylic C-H Bond Functionalization of Isoindolinones: Addition to Imines
Chem. Eur. J. 2012, 18, 7654-7657.
(7) Mitsunuma, H.; Shibasaki, M.; Kanai, M.; Matsunaga, S.
Catalytic Asymmetric Total Synthesis of Chimonanthine, Folicanthine, and Calycanthine via Double Michael
Reaction of Bisoxindole
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5217-5221.
(8) Sone, T.; Yamaguchi, A.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
－64－
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Enantioselective

Synthesisof

2,2-Disubstituted

Terminal

Epoxidesvia

Catalytic

Asymmetric

Corey-Chaykovsky Epoxidation of Ketones
Molecules 2012, 17, 1617–1634.
(9) Matsunaga, S.
Desymmetrization of meso Epoxide.
In Comprehensive Chirality; Carreira E. M. and Yamamoto H. Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2012; vol 5,
pp 534-580.
(10) Matsunaga, S.
Direct C ─ C Bond Formation (Michael, Aldol, and Mannich).
In Comprehensive Chirality; Carreira E. M. and Yamamoto H. Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2012; vol 4,
pp 243-292.
(11) Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
Cationic Bismuth-Catalyzed Hydroamination and Direct Substitution of the Hydroxyl Group in Alcohols
with Amides
In Topics in Current Organic Synthesis: Bismuth-Mediated Organic Reactions; Ollevier, T. Ed.;
Springer-Verlag: Berlin Heidelberg, 2012; vol 311, pp 179-168.
(12) Hashizume, S.; Oisaki, K.; Kanai, M.
Functional group-tolerant catalytic migratory oxidative coupling of nitrones
Chem. Asian J. 2012, 7, 2600-2606.
(13) Sonobe, T.; Oisaki, K.; Kanai, M.
Catalytic aerobic production of imines en route to mild, green, and concise derivatization of amines
Chem. Sci. 2012, 3, 3249-3255.
(15) Shi, S.-L.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Asymmetric Synthesis of Dihydropyranones from Ynones by Sequential Copper(I)-Catalyzed Direct Aldoland Silver(I)-Catalyzed Oxy-Michael Reactions
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3932-3935.
(16) Majima, S.; Shimizu, Y.; Kanai, M.
Cu(I)-catalyzed α-alkylation of ketones with styrene derivatives
Tetrahedron Lett. 2012, 53, 4381-4384.
(17) Shi, S.-L.; Wei, X.-F.; Shimizu, Y.; Kanai, M.
Copper(I)-Catalyzed Enantioselective Incorporation of Ketones to Cyclic Hemiaminals for the Synthesis of
Versatile Alkaloid Precursors
－65－
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J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17019-17022.
(18) Yin, L.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Cu(I)-Catalyzed Decarboxylative Aldol-Type And Mannich-Type Reactions For Asymmetric Construction
Of Contiguous Trisubstituted and Quaternary Stereocenters
Tetrahedron 2012, 68, 3497-3506.
(19) Nishikimi, A.; Uruno, T.; Duan, X.; Cao, Q.; Okamura, Y.; Saitoh, T.; Saito, N.; Sakaoka, S.; Du, Y.;
Suenaga, A.; Kukimoto-Niino, M.; Miyano, K.; Gotoh, K.; Okabe, T.; Sanematsu, F.; Tanaka, Y.: Sumimoto,H.; Honma, T.; Yokoyama, S.; Nagano, T.; Kohda, D.; Kanai, M.; Fukui, Y.
Blockade of Inflammatory Responses by a Small-Molecule Inhibitor of the Rac Activator DOCK2
Chem. & Biol. 2012, 19, 488-497.

受 賞 関 連2nd Junior International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia, The

吉野達彦

Best Poster Presentation Award
山本久美子

第 38 回反応と合成の進歩シンポジウム優秀発表賞

三ツ沼治信

第 10 回次世代を担う有機化学シンポジウム優秀発表賞

三ツ沼治信

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞

橋詰祥伍

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞

松本拓也

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞

王 宇飛

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞

生長幸之助

International Conference “Catalysis in Organic Synthesis”, Best Poster Presentation
Award

生長幸之助

有機合成化学協会 研究企画賞 (富士フイルム賞)

生長幸之助

化学コミュニケーション賞 2012[団体]（化学ポータルサイト Chem-Station）

國信洋一郎

平成 24 年度 文部科学大臣若手科学者賞

大型研究プロジェクト
金井 求 科学技術振興機構
戦略的創造研究推進事業(ERATO 型)
金井触媒分子生命プロジェクト(2011 年 10 月~2017 年 3 月)
松永茂樹 科学技術振興機構
戦略的創造研究推進事業(ACT-C)
先導的物質変換領域 (2012 年 10 月~2018 年 3 月)

特許

金井求、相馬洋平、新井唯正、佐々木大輔、小林由紀、（出願人）独立行政法人科学技術振興機構、
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特願 2012-284169、「環状ペプチド及びこれを含有する医薬」2012 年 12 月 27 日出願
国内優先権主張特許出願：出願番号：特願 2013-61722、出願日：2013 年 3 月 25 日、優先日：2012
年 12 月 27 日
金井求、小松広和、（出願人）独立行政法人科学技術振興機構、特願2012－225841、「細胞内アセ
チル化のイメージング試薬」2012年10月11日出願
福井宣規、錦見昭彦、金井求、神田大介、斉藤貴士、（権利者）国立大学法人九州大学、東京大学
PCT/JP2012/60390、「DOCK-Aサブファミリー分子によるRac活性化を制御する低分子化合物及びその用途」2012年4月17日出願書

籍(1) “Recent Topics in Cooperative Catalysis: Asymmetric Catalysis, Polymerization, Hydrogen Activation,and Water Splitting” Kanai, M. in Organic Chemistry–Breakthroughs and Perspectives, Editors: Kuiling
Ding and Li-Xin Dai, Wiley-VCH, 2012, Chapter 11, pp. 385–412.

招待講演、依頼講演等
金井 求
2012.1.25

東京工業大学有機資源部門講演会 「銅触媒を用いた炭素骨格構築反応」

2012.2.18

私立大学戦略的基盤研究形成事業・生物分子システムに基づく創薬科学フロン
ティア研究成果発表会、京都薬科大学「銅触媒を用いた炭素骨格構築反応」

2012.5.28

名古屋大学公開講演会 「銅触媒の多様な特性を活用する反応開発と応用」

2012.6.24-30

ACP Lectureship Award in China “Cu(I)-Catalyzed C-C Bond-Formation:
Asymmetric Catalysis and Oxidative C(sp3)-H Coupling” Shanghai Institute of Organic
Chemistry (SIOC), Shanghai Institute of Materia Medica (SIMM), Lanzhou University,
Peking University

2012.10.11

The 5th International Forum on Homogeneous Catalysis, Shanghai Institute of Organic
Chemistry (SIOC), Shanghai, China “Cu(I)-Catalyzed C-C Bond-Formations:
Asymmetric Catalysis, Carbohydrate Derivatization, and Redox Catalysis”

2012.11.2

熊本大学薬学部 ｢銅の多彩な特性を活かした触媒反応開発と応用｣

2012.11.18

The 7th International Forus on Chemistry of Functional Organic Chemicals (IFOC-7),
Ichijo Hall, Yayoi Auditorium, The University of Tokyo, Tokyo, Japan “First-row
Transition Metal-Catalyzed C–C Bond Formations”

2012.11.21

有機合成化学講習会、日本薬学会長井記念ホール、東京、「銅触媒の多彩な反
応性」

松永茂樹
2012.2.14

早稲田大学 gCOE 第３回キラルサイエンス＆テクノロジーシンポジウム「複核シッフ塩基協奏機能触媒の開発と応用」

－67－
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2012.3.15

Novel Chiral Chemistry Japan 2012,“Hetero & Homo-dinuclear Schiff BaseComplexes as Bifunctional Asymmetric Catalysts”
2012.8.31

新学術領域「分子活性化」若手国際セミナー「Catalytic Generation of Nucleophilic
Active Species」

2012.10.13

分子化学研究会 2012 「求核的活性種の触媒的発生法の開発」

生長幸之助
2012.11.2

東京医科歯科大学 若手セミナー「医薬合成の革新を目指して：sp3 炭素を標的とした触媒的脱水素クロスカップリング反応の開発」

－68－
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◆ 天然物合成化学教室 ◆
教

授

福山

透（ふくやま・とおる）

昭和46年名古屋大学農学部卒、昭和52年ハーバード大学大学院化学科博士課程修了
前職：ライス大学教授、Ph.D.
（平成24年11月に名古屋大学大学院創薬科学研究科教授に転出。平成25年3月まで兼任教授として継続して教育・研究に従事。
）

准教授

横島

聡（よこしま・さとし）

平成9年東京大学薬学部卒、平成14年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：三菱ウェルファーマ株式会社創薬第一研究所研究員、博士（薬学）（平成24年4月に名古屋大学大学院創薬科学研究科

助

教

下川

准教授に転出）淳（しもかわ・じゅん）

平成15年東京大学薬学部卒、平成18年同大大学院薬学系研究科博士課程中退、博士（薬学）（平成24年4月に名古屋大学大学院創薬科学研究科

助教に転出）

研究の概要
人類は古来より天然の動植物の中に薬を求めてきた。近世において科学が著しく発展するにつれて薬として働いている「本体」が探られるようになり、生薬などが持つ効能の活性はそれらに含まれている有機化合物に由来するという理解が広まった。そして新規医薬品あるいはそのシーズとなるべき化合物を求めた多くの研究が行われた結果、数えきれない程の天然有機化合物が単離・構造決定されるに至った。しかしながらそのようにして見つかった化合物の多くは天然資源
からごく微量にしか単離されないものであり、強い生理活性があったとしても医薬品としての量的供給には不適当であることが多かった。このような状況を打開すべく、当教室では複雑な化学構造の効率的な構築法や大量合成法を念頭に置いた天然有機化合物の全合成とそのための新規合成方法論の開発、より高活性な化合物を目指した誘導体創製について研究を行っている。また
上記のような合成研究に加え、臨床薬学教室と共同でアルツハイマー病発症機構の解明及び治療法の確立を目的とした研究も行っている。

１．リコポセラミン S の合成研究
Lycoposerramine-S（1）は、2002 年に千葉大学の高山らによってヒカゲノカズラ科のトウゲシ
バより単離、構造決定されたリコポジウムアルカロイドである 1。本化合物は比較的小分子ながら、高度に縮環した 4 環性骨格および 5 つの連続する不斉中心を有しており、構造上極めて興味深い化合物である。今回筆者は、lycoposerramine-S（1）の、効率的かつ立体選択的な合成経路の確立を目指し、研究を行ってきた。
逆合成解析を Scheme 1 に示す。Lycoposerramine-S（1）の有する 4 つの環のうち、窒素原子を有する 9 員環およびシクロペンタン環は合成の終盤にそれぞれ分子内光延反応、ラジカル環化反応を用いて構築することとすると、二環性化合物 2 へと逆合成できる。2 はケトエステル 3 から
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導くとすると、3 はアゾメチンイリド 4 の環化付加反応により合成できると考えた。4 の前駆体
アルデヒド 5 は、既知のラクトン 62 およびヨウ化ビニル 7 の 2 つのユニットから得られると考えた。
Scheme 1以上の逆合成解析に基づき合成を行った（Scheme 2）。ヨウ化アルキル 8 に対して、アセチリド
9 を作用させることで対称アルキン 10 としたのち、根岸らの条件 3 を用いてヨウ化ビニル 11 へと変換した。11 から調製したビニルリチウムに対して、光学活性ラクトン 6 を作用させることでラクトンの開環を行い、生じた水酸基を酸化することで、環化付加反応前駆体アルデヒド 12 とした。12 と、別途合成した光学活性アミン 13 とを、トルエン中加熱還流の条件に付したところ、アゾメチンイリド 14 の生成および分子内環化付加反応が進行し、良好な収率にて環化体 15 が得られた。このとき、アゾメチンイリド 14 が W 型の配座をとり、エノン部位が 13 由来のフェニ
ル基およびメチル基を避けるように紙面手前側から接近することで、ピロリジン環上の 4 つの立
体化学を制御することができた。
Scheme 2

Reagents and conditions: (a) 9, Et2O, –78 °C to rt, 87%; (b) Cp2ZrCl2, DIBAL, THF, 0 °C to rt; I2, –78 °C, 87%; (c) n-BuLi,–78 °C; 6, –78 °C, 66%; (d) TPAP, NMO, MS4A, CH2Cl2, rt, 75%; (e) 13, toluene, reflux, 86%.

続いて、ラジカル環化によるシクロペンタン環の構築を目指し、環化体 15 からの官能基変換を行った（Scheme 3）。15 から還元と窒素原子の保護によりジオール 16 とし、第二級アルコール
－70－
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の脱水を経てアルケン 17 とした。続いて 17 の水酸基とクロロチオノギ酸フェニルとを縮合することでチオノカーボネートとした。ラジカル環化反応によるシクロペンタン環の構築は円滑に進行し、ワンポットにて TBS 基の除去を行うことで、目的の三環性骨格を有するジオール 18 を得た。続いて含窒素 9 員環の構築に取り組んだ。18 に対し、光延反応条件下、ニトロベンゼンスル
ホンアミド 4 を作用させることで、低収率ながら、一挙に 9 員環を構築することに成功した。最後にノシル基の除去および窒素原子のメチル化、Boc 基の除去を経て lycoposerramine-S（1）の全合成を達成した。
Scheme 3

Reagents and conditions: (a) LiAlH4, Et2O, –78 °C to rt, 84%; (b) H2, Pd/C, Boc2O, EtOAc, rt, 96%; (c) AcCl, 2,6-lutidine,
CH2Cl2, 0 °C to rt, 81%; (d) ClCH2SO2Cl, TMEDA, toluene, rt; (e) K2CO3, MeOH, rt, 72% (2 steps); (f) phenyl
chlorothionofotmate, DMAP, MeCN, 50 °C; (g) V-70, (SiMe3)3SiH, toluene, 50 °C; CSA, MeOH, rt, 69% (2 steps); (h) NsNH2,
DEAD, Ph3P, toluene, rt; (i) PhSH, Cs2CO3, MeCN, 50 °C; aq HCHO, NaBH(OAc)3, rt, 11% (2 steps); (j) TFA, CH2Cl2, rt, 53%.

２．スルホキシドの syn 脱離を利用した新規ピリドン合成法の開発
2-ピリドン構造（Figure 1）は、様々な生物活性を有する数々の天然物や合成医薬品に含まれる部分構造であり、ピリドン合成反応は創薬科学的観点から非常に重要な反応である。そのため現在までに数多くのピリドン合成法が報告されており、その中でも-不飽和ケトン 1 に対し位に脱離基を有するアセトアミド 2 を作用させる[3+3]型ピリドン環構築法は精力的に研究されてきた （Scheme 1）。本反応は容易に入手ないし調製可能な出発物質から一挙にピリドン合成が行える点で有用性が高い一方、強塩基性条件や高温条件といった過酷な条件が必要であった。これは、反応中間体 4 において脱離基 X を脱離させる際、より酸性度の高いカルボニル位のプロトンを保ちつつカルボニル位のプロトンを引き抜く必要があるためだと考えられる。

－71－
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ところで、当研究室では脱離基 X にフェニルスルフィニル基（X=S(O)Ph）を用いる新規ピリドン合成法を開発し、リコナジン A（9）の合成研究などに応用してきた （Scheme 2）。本法はスルホキシドの syn 脱離を利用するため、脱離基が脱離する段階で塩基を必要としないという特長を有する。筆者は当研究室で開発されたピリドン合成法におけるこの特長に着目し、既存の方法より温和な条件で進行する、官能基共存性に優れた新規ピリドン合成法を確立すべく研究に着手した。

はじめに、ベンザルアセトン（10）に対しフェニルスルフィニルアセタミド（7）を作用させる条件について検討を行うこととした。まず Scheme 2 と同様の反応条件、すなわち水素化ナト
リウムを用いて 7 を 10 に 1,4-付加させた後、塩化水素を作用させて環化を行う条件に付したとこ
ろ、高収率にて所望のピリドン 11 を得ることに成功した（Scheme 3）。そこで、本条件を基軸としてさらに温和な反応条件への改良を試みた。まず環化条件の検討を行ったところ、塩化水素に代わり弱酸である酢酸を用いても反応が円滑に進行することを見いだした。一方、塩基の検討
では水素化ナトリウムより弱い塩基を種々検討したものの、塩基性が弱まるにつれて収率の低下が見られた。そこで筆者は Horner-Wadsworth-Emmons（HWE）反応 Roush -Masamune 変法に着目した。Roush、 Masamune らは、塩化リチウムを添加すると HWE 反応が温和な塩基性条件で進行することを報告している（Scheme 4）。これはケトホスホン酸エステル 12 の 2 つの酸素原子がリチウムイオンに配位することによりエステル位の酸性度が高まり、効果的にエノラート 13が生成するためである。筆者はフェニルスルフィニルアセタミド（7）に関してもリチウムイオ
ンに 2 つの酸素原子が配位し、弱い塩基でもエノラートを形成しうるのではないかと考え検討を行った。その結果、Roush、Masamune らの条件と同様に塩化リチウム存在下アセトニトリル溶媒
中 DBU を作用させたところ、反応は円滑に進行し目的のピリドンを高収率で得ることに成功した（Scheme 5）。

－72－
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Scheme 5 の条件について種々の-不飽和ケトンを用いて基質適用範囲を検討した（Table 1）。
位にアルキル鎖を有する基質においても反応が進行し（Entry 1,2）、この際位の立体障害が大きくなるにつれ収率が低下することが明らかとなった（Entry 1-3）。また位、位共に置換基を有する基質においても反応が進行することが確認され（Entry 4）、さらにカルコンやその誘導体にも本法が適用可能であった（Entry 5-7）。

次に官能基共存性を検討したところ、本反応は MOM 基、TBS 基、Ns 基、Boc 基存在下で適用可能であることが明らかとなった（Table 2）。また Bz 基は一部が除去されたものの良好な収率
で目的物を与えた。

以上のように、筆者は温和な条件で進行する官能基共存性に優れた新規ピリドン合成法の開発に成功した。

－73－
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教育の概要
天然物合成化学教室では、薬学部の講義として６学期の｢医薬化学 I｣の一部を担当している。｢医薬化学 I｣では、1991 年以降市販された医薬品で、基本的な反応や反応機構的に興味深い製造工程を含む医薬品合成ルートを解説し、有機合成化学の重要性を講義している。
大学院講義としては「基礎薬化学特論 I」、「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。天然物の全合成を題材に講義を行い、有機合成化学における基本的な反応や保護基の重要性等を示すとともに、逆合成を中心とした全合成の考え方に関しても解説を行っている。
天然物合成化学教室では、特にヘテロ原子を含む天然有機化合物の全合成に関して最先端の研究を行っている。また効率的に全合成を達成するために、新しい合成方法論、保護基の開発にも取り組んでいる。教室に所属する大学院生は、これらの研究に参加することによって、多段階合成を行うための基本的な合成の技術、TLC、HPLC、GPC などによる生成物の分離精製技術、NMR、
質量分析、赤外吸収スペクトル、X 線結晶構造解析などを用いた化合物の構造決定技術を学ぶことができる。教室のセミナーでは、研究報告（博士課程の学生は英語で発表を行っている）、文献紹
介の他、大学院生を含めた教室員が順番で出題する反応機構の問題を毎週４題ずつ解く演習、毎
月一つ決められた標的化合物の合成プランの考案・発表等を行っている。また年４回、試験（アメリカの大学院のシステムにならって cumulative examination と呼んでいる）を実施し、理解の定着を図っている。これらのトレーニングを通じて、自ら合成プランの立案できる独立した合成化学者の育成に力を入れている。
大学院生の研究成果は、研究業績にあるように海外の学術雑誌上において報告する他、薬学会、
天然有機化合物討論会、有機合成シンポジウム、複素環化学討論会、日本化学会などで積極的に発表する機会を与えており、発表の訓練を行うと共に外部研究者の評価を仰いでいる。さらに、当教室には、年間 10 名程度の外国人研究者の訪問があり、講演会形式のセミナーに加え、大学院生との一対一でのディスカッションや学生と昼食を共にするなど、外国人研究者とのコミュニ
ケーションの機会を積極的に設けている。
教室の卒業生は、製薬企業での創薬研究やプロセス研究に従事したり、博士研究員として海外留学したりと、幅広く活躍している。

自己点検･評価
当教室では、複雑な構造を有しかつ医薬的にも重要な活性を有する天然物の高効率実用的合成法の開発を目指して研究を行ってきた。そのような中、今年度はリコポセラミンＳの合成法及びピリドンの合成法を確立できた。以上の業績は、国際的な学術雑誌において発表を行っている他、いくつかの国際学会および国内の学会における招待講演を行うなど、高い評価を受けている。

学

術

論

文

"Activity-Dependent Proteolytic Cleavage of Neuroligin-1"
Kunimichi Suzuki, Yukari Hayashi, Soichiro Nakahara, Hiroshi Kumazaki, Johannes Prox, Keisuke
Horiuchi, Mingshuo Zeng, Shun Tanimura, Yoshitake Nishiyama, Satoko Osawa Atsuko Sehara-Fujisawa,
－74－
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Paul Saftig, Satoshi Yokoshima, Tohru Fukuyama, Norio Matsuki, Ryuta Koyama, Taisuke Tomita,
Takeshi Iwatsubo
Neuron, 76, 410 (2012)"Total Synthesis of (–)-Lycoposerramine-S"
Naoaki Shimada, Yuzo Abe, Satoshi Yokoshima, Tohru Fukuyama
Angew. Chem. Int. Ed., 51, 11824 (2012)"Synthetic Studies on Chartelline C: Stereoselective Construction of the Core Skeleton"
Kotaro Iwasaki, Rentaro Kanno, Toshiharu Morimoto, Tohru Yamashita, Satoshi Yokoshima, Tohru
Fukuyama
Angew. Chem. Int. Ed., 51, 9160 (2012)"Total Synthesis of (–)-Lemonomycin"
Atsushi Yoshida, Michinori Akaiwa, Tomohiro Asakawa, Yoshitaka Hamashima, Satoshi Yokoshima,
Tohru Fukuyama, Toshiyuki Kan
Chem. Eur. J., 18, 11192 (2012)"Total Synthesis of (–)-Isoschizogamine"
Yusuke Miura, Noriyuki Hayashi, Satoshi Yokoshima, Tohru Fukuyama
J. Am. Chem. Soc., 134, 11995 (2012)"Synthetic Studies toward Ecteinascidin 743 (Trabectedin)"
Takahiro Imai, Hiyoku Nakata, Satoshi Yokoshima, Tohru Fukuyama
Synthesis, 44, 2743 (2012)"Convenient Synthesis of α-Diazoacetates from α-Bromoacetates and N,N'-Ditosylhydrazine: Preparationof Benzyl Diazoacetate"
Eiji Ideue, Tatsuya Toma, Jun Shimokawa, Tohru Fukuyama
Org. Synth., 89, 501 (2012)"Efficient

Synthesis

of

Oxime

Using

O-TBS-N-Tosylhydroxylamine:

Preparation(2Z)-4-(Benzyloxy)but-2-enal Oxime"
Katsushi Kitahara, Tatsuya Toma, Jun Shimokawa, Tohru Fukuyama
Org. Synth., 89, 480 (2012)"Total Synthesis of Gelsemoxonine"
Jun Shimokawa, Takaaki Harada, Satoshi Yokoshima, and Tohru Fukuyama
Pure Appl. Chem., 84, 1643 (2012)
－75－
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of

"A Practical Preparation of Highly Versatile N-Acylpyrroles from 2,4,4-Trimethoxybutan-1-amine"
Tomoaki Maehara, Rentaro Kanno, Satoshi Yokoshima, and Tohru Fukuyama
Org. Lett., 14, 1946 (2012)"Total Synthesis of (–)-Anisatin"
Akihiro Ogura, Kohei Yamada, Satoshi Yokoshima, and Tohru Fukuyama
Org. Lett., 14, 1632 (2012)"Total Syntheses of All the Amathaspiramides"
Koji Chiyoda, Jun Shimokawa, Tohru Fukuyama
Angew. Chem. Int. Ed., 51, 2505 (2012)

招待講演
１） 発表題目: Total Synthesis of Natural Products and Development of Synthetic Methodology
会議名称: Organic Synthesis Lecture
開催地: University of California, Irvine, California, USA
発表年月: 4/2012
２） 発表題目: Synthetic Studies on Some Marine Natural Products
会議名称: 19th International Conference on Organic Synthesis
開催地: Melbourne, Australia
発表年月: 7/2012
３） 発表題目: Synthetic Studies on Heterocyclic Natural Products
会議名称: Gordon Research Conference on Stereochemistry
開催地: Newport, Rhode Island, USA
発表年月: 7/2012
４） 発表題目: From One Idea to the Other: A Chain of Events
会議名称: 有機合成化学協会創立 70 周年記念記念シンポジウム
開催地：静岡
発表年月：9/2012
５） 発表題目: Synthetic Studies on Heterocyclic Natural Products -In Tribute to RCM Reaction会議名称: Kim Yonghae Lecture
開催地: KAIST, Daejeon, Korea
発表年月: 10/2012

他大学等の非常勤講師
なし

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◆ 天然物化学教室 ◆
教

授

阿部

郁朗（あべ・いくろう）

昭和 59 年東京大学卒，平成元年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：

准教授

静岡県立大学薬学部准教授、薬学博士

脇本

敏幸（わきもと・としゆき）

平成８年東京大学卒，平成 13 年同大学大学院農学生命科学研究科博士課程修了
前職：静岡県立大学薬学部講師、博士（農学）

助

教

淡川

孝義（あわかわ・たかよし）

平成 18 年東京大学卒，平成 23 年同大学大学院農学生命科学研究科博士課程修了
博士（農学）

研究の概要
有機化学を基盤とした、生命現象の解明とその人為的な制御に関する研究は、ポストゲノムの時代にあって、今後ますます飛躍的な発展が期待される。一方、今後の医薬資源の開発について考えた場合、多様性に富む化合物群をいかに効率良く生産し、創薬シードとして提供できるか、が鍵になる。本教室では、以下のテーマを中心に、今後の医薬資源研究をリードする、ケミカルバイオロ
ジー領域の研究を展開している。
⑴

天然物の生合成（ゲノムマイニング、メタゲノム、生合成工学）
資源が枯渇しつつある現代にあって、従来の方法論による天然物の探索供給が困難になりつつある。そこで新たな方法論として、遺伝子資源の活用により効率的な創薬シードの探索供給が可能になる。ポストゲノムの時代、遺伝子工学やバイオインフォマティクスの進歩と相まって、今が絶好のチャンスといえる。遺伝子の設計図をもとに、人為的な生合成の改変や非天然型新規化合物の創出といったことも既に現実のものになりつつあり、天然物に匹敵する化合物ライブラリーの構築や、希少有用物質の安定供給も可能になる。
⑵

酵素と生体触媒（構造機能解析、酵素工学、反応機構）
二次代謝酵素の中には、微妙な構造の違いで基質や生成物の特異性が大きく変化するものがあり、これが天然物の分子多様性をもたらす大きな要因の一つとなっている。酵素タンパクの立体構造に基づく合理的な機能改変と分子多様性創出の格好のモデルといえる。また、ポリケタイド
やテルペノイドなどの基本骨格を構築する酵素の中には、きわめて広範な基質特異性を示すもの
があり、こうした潜在的な触媒能力を活用することで、創薬シードとなりうる非天然型新規化合物の効率的な生産が可能になる。一方、酵素反応機構についても未解決の問題が多く残されており、酵素の精密機能解析に基づく反応機構の解明によって、新たな触媒概念の確立や人工酵素の設計などが期待される。

－77－
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⑶

生物活性物質の探索（単離構造決定、合成、作用機序）
天然物化学の研究に、生物活性物質の探索と単離構造決定を欠かすことは出来ない。天然物の構

造や機能には時として想像を遥かに超える斬新さがあり、それが天然物研究の一つの醍醐味でもある。一つの新しい天然物の発見が、後に新たな研究領域創成への礎になった例も枚挙にいとまがな
い。こうしたいわゆるモノトリの技術は一朝一夕にしてなるものではなく、長年のノウハウの蓄積が重要である。これを絶やすことなく、さらに高めていかなければならない。天然物の生物活性作用発現機構の解明や、細胞内情報伝達系に作用する天然物の探索などにも取り組んでいく。
研究手法としては、基質やプローブの合成、単離構造決定など、低分子化合物の取り扱いから、遺伝子操作、酵素タンパクの結晶化や変異酵素の作成に至るまで、有機化学を基盤としながら、生
化学、分子生物学、構造生物学、物理分析化学、さらには、醗酵工学や代謝工学に至るまで、多領域の学問分野の手法を取り入れている。
当該年度の主な具体的研究実績としては、以下のものが挙げられる。
１．海綿メタゲノムライブラリのfunction based screening
海綿動物は系統学上最も原始的な多細胞動物に位置づけられ、世界中の海に生息する。海綿動
物からは医薬品資源として重要な生物活性物質が数多く見出されてきた。一方で海綿動物には多様な微生物が共生していることが知られており、海綿由来生物活性物質の多くは海綿共生微生物
によって生合成されることが示唆されている。しかし多くの共生微生物は未培養あるいは難培養性であるため、その同定や利用は困難であった。そこで、伊豆半島、伊豆諸島近海に生息するチョコガタイシカイメン (Discodermia calyx) より共生微生物を含むメタゲノムDNAを抽出し、大腸菌を宿主としたメタゲノムライブラリを構築した。Function based screeningによって海綿メタゲ
ノムDNAに由来する化合物の探索を行った。Bacillus cereusに対する抗菌活性試験の結果、数種の陽性クローンを得ることができた。活性物質の探索の結果、インドール類縁体、ポルフィリン誘
導体、および新規化合物であるインドール-ポルフィリンハイブリッド分子を得た。これら化合物の生産はいずれも海綿由来のインサートDNAに由来することが明らかとし、海綿メタゲノムラ
イブラリの物質生産系への応用の可能性を示した。

図１

新規インドール-ポルフィリンハイブリッド化合物の構造
－78－
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２．側鰓類Pleurobranchus forskalii由来の生物活性物質の探索
ウミウシは巻貝の仲間に属しながら、貝殻を持たない興味深い軟体動物である。動きも鈍く、貝殻という物理的防御を有しないことから、化学物質による防御機構を有していることが示唆されている。実際に生物活性物質を含有するホヤや海綿動物を摂餌することが知られており、生物濃縮によって特定の生物活性物質を化学防御として利用している可能性が示唆されている。そこ
で、石垣島で採集した側鰓類Pleurobranchus forskaliiより生物活性物質の探索を行った。その結果、麦角アルカロイドの一種であるergasinineを同定した。麦角アルカロイド類の単離報告例はこれまで陸上の高等植物やカビからのみであり、本研究によって初めて海洋動物に含まれていることを明らかにした。その起源については今後詳細な検討が必要である。一方、P388マウス白血病細胞に対する細胞毒性を指標に探索を進めた結果、新規環状ドデカペプチドであるcycloforskamideを単離、構造決定した。本化合物は藍藻由来のシアノバクチン類に認められるチアゾリンやプロリ
ンなどの構造的特徴を有し、シアノバクチン類としては最大の36員環を有する新規化合物であった。その作用機序や由来は興味深く、今後詳細な検討を行う予定である。

図２

Pleurobranchus forskalii由来の生物活性物質

３．糸状菌メロテルペノイドの生合成研究について
メロテルペノイドとは、テルペンと非テルペン部の融合化合物の総称である。糸状菌からは多様な骨格のポリケタイド、テルペンの融合化合物が単離されており、その中には医薬品シード化
合物として有用なものが多数含まれる。よって、その構造多様性の要因となる生合成酵素反応を明らかにすることは意義深い。特に、3,5-dimethyl orsellinic acid (DMOA) 由来のメロテルペノイ
ドは terretonin、austinol、anditomin、andrastin の４種の構造の異なる環化テルペン部を持つ化合物群であり、その環化様式の制御機構に興味が持たれた。そこで我々は、terretonin の生合成に関わる遺伝子群を糸状菌ゲノム中より見出し、そのうちのポリケタイド合成酵素、プレニル基転移酵素、メチル基転移酵素、エポキシ化酵素、テルペン環化酵素遺伝子を糸状菌にて発現し、テルペン部環化中間体である preterretonin A 合成系の構築に成功した。また、preterretonin A の絶対立体配置を改良モッシャー法にて決定し、terretonin 化合物群の絶対立体配置を初めて報告した。この異種発現系を用いて、更なる多様な骨格の化合物を合成するために、テルペン環化酵素(Trt1)を
－79－
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Aspergillus nidulans のゲノムデータベースより見出したホモログ(AusL)と入れ替えて発現を行った。その結果、preterretonin A とはテルペン部の環化様式の異なる protoaustinoid A の合成を達成した(図 3)。Trt1、AusL の触媒能の差異がどのように酵素によって制御されているのか、極めて興味深い。現在、立体構造を元にした Trt1、AusL の構造機能相関の研究、および新たな環化活性を持つ酵素の探索研究が進行中である。

図３

Trt1、AusL のテルペノイド部環化反応

教育の概要
天然物化学教室では、薬学部の講義として、｢有機化学 IV｣と｢天然物化学」を担当している。「有機化学 IV」では、薬学における有機化学の基礎として、天然物を中心とした生体物質の化学、生物活性、生合成を講義している。この中には、生体物質の分離精製法や、スペクトル解析による構造決定法、生合成研究法、植物バイオテクノロジーの基礎など天然物化学研究の最新の研究法も含まれている。
天然物化学の教育は、ともすれば個々の化合物に個別的な、また記述的なものになりがちであるが、生合成的な分類体系を先ず理解させることにより、多様な構造からなる天然物を、医薬品資源となるケミカルプールとして把握しやすくする工夫を凝らしている。「天然物化学」の講義では、局方収載の天然薬物を中心に、世界各国で伝統薬として用いられる薬用植物、また、近年生物活性天然
物のソースとして研究の進展が注目されている海洋天然物、等を取り上げ、構造と生物活性、生合
成、医薬資源としての評価等、医薬品資源としての天然物の重要性の理解を図っている。
大学院の講義では「天然物化学特論」を隔年に開講し、内外の天然物化学の最先端研究を紹介している。この中では、研究テーマの設定に至った着想や、あらたな研究法の開発、得られた成果の実用化への展望などについても詳述し、天然物研究の魅力や、重要性が十分伝わるような講義を心がけている。
研究の項にあるように、当教室では天然物の生合成研究を中心に展開している。最先端の天然物
研究では、従来の有機化学的な研究法はもとより、生化学、分子生物学、構造生物学等多様な研究法の導入が必須であり、「天然物化学」は「天然物科学」へと脱皮しつつある。当教室に在籍する学部学生、大学院生には、これら多様な研究法の基礎となる幅広い知識と技術の習得を要求している。現在の研究テーマで用いる題材生物も、放線菌などのバクテリアから、糸状菌、高等植物、動
－80－
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物と多彩であり、生物種の違いにより自ずと研究法にも大きな差が生じる。個々の学生がその全てに関わるわけではないとしても、研究室の他のメンバーのテーマや研究内容、研究手法については、
誰もが十分に理解し、また議論ができるよう期待している。定期的に開催される教室のセミナーや研究報告会に参加し、議論に加わることにより、天然物の分離精製、スペクトルによる構造解析、生合成酵素の機能解析、生合成遺伝子のクローニング、形質転換植物の作製など幅広い実験技術およびその基礎理論に習熟できるよう配慮している。また、研究報告会では、実験の計画、手法、結果と解釈を過不足なく整理して報告できるよう、プリントの作成やプレゼンテーションの仕方にも重点を置いて指導している。目的を達することのできなかった実験についても、どこにその原因があるかを参加者全員で議論し、情報を全員で共有し研究室の財産として継承することを心がけている。研究の成果は、国際学術誌に報告しているほか、テーマにより薬学会、生薬学会、天然有機化
合物討論会、化学会、農芸化学会などで発表し、また国際学会での発表も奨励している。
当研究室出身者の多くは、大学、公立の研究機関、製薬、食品、化粧品等の民間企業の研究所で医薬品や機能性食品などの研究開発業務についているほか、官公庁で活躍している人材も多い。

自己点検・評価2009 年５月に阿部郁朗教授が着任し、４年が経過した。また、2011 年より淡川孝義助教が着任、2103 年２月には脇本敏幸講師が准教授に昇任し、新しい研究室の体制が整いつつある。
｢天然物化学｣という学問分野は、自然界に存在する天然有機化合物の単離構造決定、生物活性、
構造活性相関、全合成、生合成、化学生態学、起源生物の分類・進化等々広範な学際領域にわたる
総合科学である。薬学系における天然物化学は、歴史的には、天然薬物の有効成分の解明、医薬品開発のための新リード化合物の探索を中心として発展してきた。現在においても新規リード化合物探索において天然物が重要なケミカルプールとして期待されているのは、天然物の示す構造多様性、
またそれによってもたらされる生物活性の多様性に由来している。当教室では、天然物化学のカバ
ーする領域の中でも、天然物の構造多様性をもたらす「生合成」に焦点を絞り、生合成経路の確立、生合成酵素の機能解明・発現制御、生合成酵素の機能改変、生合成酵素遺伝子による微生物・植物の二次代謝工学を目標に、より先鋭化した研究を展開してきた。
具体的な研究テーマは、研究の概要の項に記したとおりであるが、いずれも天然物の基本炭素骨格を構築する生合成酵素の機能解析が鍵となる研究である。研究開始当初、これらの酵素遺伝子に関する研究は国際的にもほとんど例がなく、遺伝子の探索に苦労したが、最近では多種の天然物生
産生物種のゲノム配列情報が明らかにされ、新規生合成酵素遺伝子のクローニングは比較的容易になり、当該年度においても新規生合成酵素遺伝子の取得、そのコードする酵素タンパクの精密な機能解析を達成した。研究成果は、いずれも国際学術誌に掲載され、また、国際学会の招待講演としても発表され、高い評価を得ている。この間公表した研究成果は、薬学領域のみならず理学系、農学系、また産業界の天然物化学研究者からも注目され、国内外から共同研究の申し込みも多い。今後は、これらの機能ゲノム学的研究の成果を、合成困難な稀少有用天然物の大量供給系の開発や、機能変換酵素を合理的にデザイン・作製するタンパク工学、またそれら酵素遺伝子を同種異種生物
へ導入発現する代謝工学、により多様な新規天然物からなるケミカルライブラリーの構築などへと展開し、天然物を利用した創薬研究に新たな局面を開拓して行きたい。
－81－
目次へ

学

術

論

文

1) Ikuro Abe: Biosynthesis: an HR-PKS stereo surprise. Nat. Chem. Biol., 8, 322-323 (2012).
2) Jing Chen, Hiroyuki Morita, Toshiyuki Wakimoto, Takahiro Mori, Hiroshi Noguchi, Ikuro Abe:
Prenylation of a nonaromatic carbon of indolylbutenone by a fungal indole prenyltransferase. Org.

Lett., 14, 3080-3083 (2012).
3) Yudai Matsuda, Takayoshi Awakawa, Takayuki Itoh, Toshiyuki Wakimoto, Tetsuo Kushiro, Isao
Fujii, Yutaka Ebizuka, Ikuro Abe: Terretonin biosynthesis requires methylation as essential step for
cyclization. Chembiochem, 13, 1738-1741 (2012).
4) Yan Yan, Lihan Zhang, Takuya Ito, Xudong, Qu, Yoshinori Asakawa, Takayoshi Awakawa, Ikuro
Abe, Wen Liu: Biosynthetic Pathway for High Structural Diversity of a Common Dilactone Core in
Antimycin Production. Org. Lett., 14, 4142-4145 (2012).
5) Miki Kimura, Toshiyuki Wakimoto, Yoko Egami, Karen Co Tan, Yuji Ise, Ikuro Abe: Calyxamides A
and B, cytotoxic cyclic peptides from the marine sponge Discodermia calyx. J. Nat. Prod., 75, 290294 (2012).
6) Miki Kimura, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Allos-hemicalyculin A, a photochemically converted
calyculin from the marine sponge Discodermia calyx. Tetrahedron Lett., 54, 114-116 (2012).
7) Takayoshi Awakawa, Takuya Kaji, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: A heptaketide naphthaldehyde
produced by a polyketide synthase from Nectria haematococca. Bioorg. Med. Chem. Lett., 22,4338-4340 (2012).
8) Rui He, Toshiyuki Wakimoto, Yuya Takeshige, Yoko Egami, Hiromichi Kenmoku, Takuya Ito, Bochu
Wang, Yoshinori Asakawa, Ikuro Abe: Porphyrins from a metagenomic library of the marine sponge

Discodermia calyx. Mol. Biosyst., 6, 2334-2338 (2012).
9) Rui He, Toshiyuki Wakimoto, Yoko Egami, Hiromichi Kenmoku, Takuya Ito, Yoshinori Asakawa,
Ikuro Abe: Heterologously expressed β-hydroxyl fatty acids from a metagenomic library of amarine sponge. Bioorg. Med. Chem. Lett., 22, 7322-7325 (2012).
10) Jing Chen, Hiroyuki Morita, Rhohei Kato, Hiroshi Noguchi, Shigetoshi Sugio, Ikuro Abe: Expression,
purification, and crystallization of an indole prenyltransferase from Aspergillus fumigatus. Acta

Crystallogr., Sect. F: Struct. Biol. Cryst. Commun., 68, 355-358 (2012).

－82－
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11) Jieyin Sun, Hiroyuki Morita, Guoshen Chen, Hiroshi Noguchi, Ikuro Abe: Molecular cloning andcharacterization of copper amine oxidase from Huperzia serrata. Bioorg. Med. Chem. Lett., 22,5784-5790 (2012).
12) Jieyin Sun, Takayoshi Awakawa, Hiroshi Noguchi, Ikuro Abe: Induced production of mycotoxins in
an endophytic fungus from the medicinal plant Datura stramonium L. Bioorg. Med. Chem. Lett., 22,6397-6400 (2012).
13) Natsajee Nualkaew, Hiroyuki Morita, Yoshihiko Shimokawa, Keishi Kinjo, Tetsuo Kushiro, Wanchai
De-Eknamkul, Yutaka Ebizuka, Ikuro Abe: Benzophenone synthase from Garcinia mangostana L.
Pericarps. Phytochemistry, 77, 60-69 (2012).
14) Yoshihiko Shimokawa, Hiroyuki Morita, Ikuro Abe: Benzalacetone synthase. Frontiers in Plant

Science, 3, 57 (2012).
15) Takayuki Itoh, Kinya Tokunaga, Edayileveettil K. Radhakrishnan, Isao Fujii, Ikuro Abe, Yutaka
Ebizuka, Tetsuo Kushiro: Identification of a key prenyltransferase involved in biosynthesis of themost abundant fungal meroterpenoids derived from 3,5-dimethylorsellinic acid. Chembiochem, 13,1132-1135 (2012).
16) Kenji Uchida, Takahiro Ogawa, Yoshinori Yasuda, Hiraku Mimura, Teppei Fujimoto, Tohru
Fukuyama, Toshiyuki Wakimoto, Tomohiro Asakawa, Yoshitaka Hamashima and Toshiyuki Kan:
Stereocontrolled total synthesis of (+)-UCS1025A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 51, 12850-12853(2012).

総説・著書・教科書・特許
総説
1) Ikuro Abe: Novel applications of plant polyketide synthases. Curr. Opin. Chem. Biol., 16, 179-185(2012).
2) Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Labile natural products. MedChemComm, 3, 866-870 (2012).
3) Toshiyuki Wakimoto, Hiroyuki Morita, Ikuro Abe: Engineering of plant type III polyketide synthases.

Methods Enzymol., 515, 337-358 (2012).
著書
1) Ikuro Abe: Enzymatic synthesis of unnatural cyclic triterpenes. Isoprenoid Synthesis in Plants andMicroorganisms, Springer, Chapter 27, 393-403 (2012).
－83－
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招待講演
1) 阿部 郁朗：2012.1.26.“Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols” National University of
Malaysia (UKM) (Kuala Lumpur, Malaysia)
2) 阿部 郁朗：2012.3.30.「二次代謝酵素の機能制御」日本薬学会第 132 年会 (北海道)3) 脇本敏幸：2012.3.30.「海綿由来細胞毒性物質カリクリンＡの生合成遺伝子クラスターの探索」日本薬学会第 132 年会 (北海道)
4) 阿 部

郁 朗 ： 2012.4.5. “ Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols ” BIOTEC Institute(Bangkok, Thailand)5) 阿部 郁朗：2012.4.6.“Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols” 13th RGJ-PhD Congress(Pattaya, Thailand)6) 阿部

郁朗：2012.6.13. 「植物ポリフェノールの生合成工学」京都大学生理化学研究ユニッ

トシンポジウム（京都）7) 阿部 郁朗：2012.6.17.“Engineering Plant Polyketide Synthases” The International Conferenceof Natural Product Biosynthesis (8th US-Japan Seminar) (Hyogo, Japan)8) 脇本 敏幸：2012.6.29.「Calyculin 生合成遺伝子クラスターの探索」第 7 回化学生態学研究会(北海道)1) 阿 部

郁 朗 ： 2012.8.11. “ Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols” Peking University

School of Pharmaceutical Sciences (Peking, China)
5) 脇本 敏幸：2012.9.17.「不安定天然物の探索」日本生薬学会第 59 年会 (千葉)6) 阿 部

郁 朗 ： 2012.9.19. “ Expanding the Catalytic Repertoires of Biosynthetic Enzymes ”

Directed Biosynthesis III (Nottingham, UK)
9) 阿部 郁朗：2012.11.22.“ Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols” International seminaron natural product medicines (Bandung, Indonesia)10) 脇本 敏幸：2012.11.22.“Anti-inflammatory activity of furan fatty acid” International seminaron natural product medicines (Bandung, Indonesia)

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11) 阿部郁朗：2012.12.10. 「植物ポリフェノールの生合成工学」大阪府立大学有機化学研究会

白鷺セミナー（大阪）国際交流、及び社会への貢献
1)

阿部 郁朗：日本薬学会

2) 阿部 郁朗：日本生薬学会

生薬天然物化学部会常任世話人
評議員

3) 阿部 郁朗：植物化学シンポジウム（植物化学研究会）
4) 阿部 郁朗：天然有機化合物討論会
5) 阿部 郁朗：厚生労働省
6) 阿部 郁朗：公益財団法人

世話人

世話人

薬事・食品衛生審議会臨時委員
薬理研究会

評議員

7) 阿部 郁朗：高知大学若手研究者評価支援機構「若手教員評価委員会」委員
8) 阿部 郁朗：Editorial Board Member, Natural Product Reports
9) 阿部 郁朗：Editorial Board Member, Frontiers in Plant Science10) 阿部 郁朗：Editorial Board Member, Faculty of 1000
11) 脇本 敏幸：東京海洋大学

非常勤講師

－85－
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◆ 基礎有機化学教室 ◆教 授

内山 真伸（うちやままさのぶ)

平成 5 年東北大学薬学部卒、平成 7 年東京大学大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：理化学研究所准主任研究員、薬学博士

講 師

滝田 良（たきたりょう）

平成 13 年東京大学薬学部卒、平成 18 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：京都大学化学研究所助教、薬学博士

助 教

平野 圭一（ひらのけいいち）

平成 16 年東京大学薬学部卒、平成 21 年 Münster 大学大学院博士課程修了
前職：JSPS 特別研究員、博士 Dr. rer. nat.

研究の概要
"原子・電子レベルで現象を理解し、分子の自在構築によって物質を科学する"
１．物質科学・生命科学を支援する高度分子変換法の開発（反応化学・合成化学）
２．有機化学、無機化学、金属化学の枠を超えた周期表横断型化学（元素化学）
３．中間体・遷移状態の構造化学と反応機構の解明（物理化学・分光学・理論計算）
４．合成化学・分光学・計算化学を基盤とした物質創製（物質科学・生命科学）
基礎有機化学教室では、1）物質の性質・現象を分子・原子・電子といった“化学の言葉”として理解し（観る・知る）、2）原子どうしの結合を自在に操る反応を開発する（創る）、3）機能ある物
質をつくりだす（産む）ことを目指し、日々研究を行っています。

分子レベルでの「ものづくり」は現代社会を支えるキーサイエンスの一つです。私たちの研究室
では、1 m の 1/10 億(ナノメートル；nm)以下という小さな小さな分子を緻密に構築する技術の開発に取り組んでいます。
また、そのためにはこの小さな世界での出来事を正確に探る必要があります。
ここで有効になるのが、計算化学・理論化学であり、物理化学・分光学です。最近の分光学・理論
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計算の進歩によって、物質を形成する電子の状態や、分子が反応するスナップショットを正確に予測・再現できることがわかってきました。合成化学・分光学・理論計算の３つ手法を柱として、分野横断型の元素化学/有機化学を展開し、生命現象の解明・新たな物質科学の創出に挑んでいます。

１．アート錯体の設計と分子変換反応への応用
有機金属化合物は、高分子および低分子合成中間体として、工業的にも研究室的にも広く使われています。最近の有機反応開発の進歩に伴って、特に非芳香族性炭化水素の金属錯体化学は、炭素―炭素結合形成や炭素―ヘテロ元素結合形成に大きく貢献しています。しかしながら、芳香族金属
錯体化学は、その調製法が数少ないため、研究の進展が大きく遅れています。最も有効だとされてきた芳香環上でのトランスメタル化反応を用いる方法では、最初のステップに反応性の高いアルキ
ルリチウムや Grignard 試薬を用いる必要があるため、様々な官能基との共存が難しく、ハロゲン、
シアノ、アミド、エステルなどの電子求引性官能基やπ電子欠如系の芳香環を有する基質には適用できません。また、水素化金属や炭素化金属の不飽和結合への付加反応は、非芳香族系化合物の合成には威力を発揮しますが、芳香族系化合物には無力です。
当研究室では、このような状況を鑑み、アート型金属（亜鉛、銅、アルミニウムなど）試薬を分子設計し、芳香環上での、直接的、化学選択的メタル化（脱プロトン化およびハロゲン-メタル交換）
反応とそれに続く官能基化反応を開拓しました。
２．亜鉛アート錯体を用いる不活性炭素―酸素結合切断型クロスカップリング反応の開発
クロスカップリング反応は遷移金属触媒存在下、ハロゲン化アリール類を代表とする求電子剤と種々の有機金属試薬を用いる、最も有用な炭素―炭素結合形成反応の一つです。当研究室では、求電子剤としてハロゲン化物に代わり、通常不活性な炭素―酸素（エーテル）結合を有する化合物を用い、その結合切断を介するカップリング反応の開発に挑戦しています。炭素―酸素結合を有する
官能基は天然物や機能性分子に多く存在するため、原料の入手および合成の簡易化などから考えても有用な合成戦略の鍵となると期待されます。特にエーテル結合は種々の反応条件において不活性であるため、その切断を介する結合形成反応は、選択的合成、また合成プロセス終盤での誘導体化を可能にすると考えられます。これまでに有機金属試薬として Grignard 試薬、ホウ素試薬を用いた炭素―酸素結合切断を介するクロスカップリング反応が報告されていましたが、これらは強塩基性、高温条件を必要とするなど、より実用的な反応開発が求められていました。そこで本研究では、
上述のように当研究室でこれまで開発を行ってきた亜鉛試薬を鍵として用いて、より温和な反応条
件下、高度な官能基許容性を目指し、フェノールエーテル類のクロスカップリング反応の開発を行いました。
ニッケル触媒存在下、亜鉛試薬について検討を行ったところ、PhZnX (X = Cl, Br) 型試薬や Ph2Zn
ならびにモノアニオン型亜鉛アート錯体 (PhZnMe2Li など) を用いた際には全く反応が進行しませんでした。一方、当研究室で開発されたジアニオン型亜鉛アート錯体 PhZnMe3Li2 を求核剤として用いたところ、望みのクロスカップリング反応が円滑に進行しビアリール体を与えました。このジアニオン型アリール亜鉛アート錯体は、様々な官能基を有するハロゲン化アリール誘導体とMe4ZnLi2 から容易に調製可能であり、従って本反応は多様な基質に適用可能であることが明らかと
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なりました。高い反応性と化学選択性および低い塩基性を有するジアニオン型亜鉛アート錯体を用いることで、選択性に優れたクロスカップリング反応を実現しました。例えば、(+)-ナプロキセン
アミドにおいても、ラセミ化を伴うこと無く、カップリング反応が進行しました。

図１ ジアニオン型亜鉛アート錯体を用いる不活性炭素―酸素結合切断型クロスカップリング反応

３．計算化学を用いた分子創製化学
有機化学の世界には、「手に取り出すことのできないもの」「目には見えないもの」などが多数存在します。この不安定活性種をいかに合理的にデザインするかがとても重要です。有機合成の試薬としてよく用いられてきた『有機金属化合物』（有機物と無機物のハイブリッド化合物）もその一つです。当教室では、実験と理論計算を組み合わせることによって、元素の特性を理解し、不安定有機金属化合物を巧みにデザインし、分子触媒、合成反応、機能性材料を開発することを目指しています。
当教室が推し進める「実験と理論の組み合わせによる合理的な設計法」は、それまでの試行錯誤
的なやり方とは異なる新しい方法です。物理化学、計算化学的手法を最大限活用し“反応経路を直接観測しながら反応をデザインする”という方法は、反応化学研究に新たなステージをもたらしました。
最近、当研究室は新規銅アート錯体が Directed ortho Cupration (DoC) に極めて有効でることを見出し、種々の芳香族化合物の高効率的な直接的官能基化を実現しました。開発した反応を詳細に調べるために錯体の X 線結晶構造解析ならびに理論計算を用いた反応機構解析を行うと、1) これまでに知られていなかったモノメリックな Gilman 型銅アート錯体が活性種であること、2) 銅の配位子のうち、プロトンの引き抜きに関わるのはアミド配位子であり、アルキル配位子は反応後にも銅に配位していること、などを明らかにすることができました。さらにこの機構解析の結果を基軸として、ワンポットでの酸化的配位子カップリング、すなわち炭素―炭素結合形成反応の開発に成功しました。このように芳香族化合物の置換基のオルト位を直接的に、そして多様に官能基化できる
極めて効率的な反応を開発することができました。

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図２ Directed ortho Cuparation とその反応機構

４．次世代芳香族化合物の設計と物性評価
芳香族とは有機化学における重要な基本概念であり、剛直な平面構造・高い疎水性・置換基の方
向規定・低い HOMO-LUMO ギャップなど特有の性質を有しており、医薬品、機能性材料などに広く用いられてきました。様々な特徴を持つ高機能芳香族化合物は、次世代のテクノロジー（記憶媒体、有機半導体、レーザープリンター、癌の光線力学療法、非線形光学物質、分子イメージングなど）には欠かせない材料と考えられています。
本研究では、次世代の芳香族科学を開拓することを目的とし、合成化学・元素科学・理論計算・分光学などを結集して、芳香族（芳香族、反芳香族、非芳香族）の原理に立ち返り、全く概念的に新しい金属含有芳香環の創製、極低 HOMO-LUMO ギャップ芳香環の設計・合成法などを切り拓きます。それによって期待される成果の一つに、新たな近赤外色素分子の創製が挙げられます。これまでの近赤外色素は、狭い HOMO-LUMO ギャップを実現するために、高い HOMO と低い LUMO
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が必要とされてきました。しかしながら、この高い HOMO が災いして化合物の安定性に欠ける（酸化に弱い）という欠点が物質としての限界をもたらしていました。そこで私たちは、低い HOMOを有する安定な近赤外色素の開発に挑みます。この新たな近赤外色素は、癌の光化学療法や分子イメージングに大変期待されています。近赤外光は、体の奥底まで浸透して細胞の隅々まで届かせることができるからです。次世代有機太陽電池の世界でも、近赤外光を利活用できる分子の創製が求められています。これまで、近赤外光を利活用できる安定な有機分子が存在しなかったからです。
他にも、様々な物性が期待される次世代芳香族化合物の創製と機能創発を目指します。
（1）18π/20π ヘミポルフィラジンの創製と近赤外光利用への応用
ヘミポルフィラジンは、二つの対面するピロールユニットが他の芳香族部位によって置き換わったフタロシアニン誘導体です。ヘミポルフィラジンは芳香族性を示さないことが古くより知られてきましたが、その理由は不明でした。我々は、量子化学計算をおこない、ヘミポルフィラジンが 20π電子構造をもつことを突き止めました。この知見をもとに、2 電子酸化させることにより 18π 芳
香族性を有するヘミポルフィラジンを得ることに初めて成功しました。合成した酸化体（18πヘミ
ポルフィラジン）は双性イオン構造をとり、クロロホルム溶液中約 850 nm に主吸収帯が観測されました。酸化体は還元剤を加えることによって元の 20π ヘミポルフィラジンに戻るため、 外部刺激（酸化還元）によって近赤外吸収特性がスイッチする分子であることが判明しました。

図３ 酸化還元で近赤外吸収特性が変化する構造を利用した安定近赤外色素の創製（2）拡張フタロシアニンの創製と近赤外色素としての機能
モリブデンやタングステンを中心金属にもつフタロシアニン（Pc）の合成を試みていたところ、一般的な Pc とは異なる大環状化合物が得られることを見出しました。
この新奇化合物は、1200−1500
nm といった近赤外領域に主吸収体を持ち、以下のような特異な構造をとっていることを X 線、NMRなどを用いて確認しました。また、量子化学計算などからこの構造は 22 個もの p 軌道を介して π
芳香族をとっている非常に大きな芳香環であることを確認しています。
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図４ 拡張フタロシアニンの構造５．金属含有（有機-無機ハイブリッド型）芳香環の創製
これまで純粋有機化合物を用いた芳香族化合物の合成と芳香属性の評価について活発な議論がされてきたものの、「金属」が関与した芳香族についてはほとんど報告がなく、またこれまでの芳香族化合物と物性がどう異なるかは大変興味が持たれます。私たちは有機合成化学、分光学的、理論計
算化学を駆使して「有機-無機ハイブリッド型芳香族元素化学」の創製を目指しています。
私たちは、13 族元素がカルボカチオンと等電子構造を持つことに着目しました。7 員環トロピリ
ウムカチオンと等電子構造である 13 族ヘテロピン類は芳香属性を示すと予想されます。
量子化学計
算より 13 族元素を有するジベンゾへテロピン類は芳香属性を示し、また対応する純粋有機化合物フェナントレンと比べ効率的に LUMO の軌道が安定化すること、金属の種類により、HOMO-LUMO
ギャップを調節できるという興味深い性質を見いだしました。これまでホウ素を有する 7 員環はい
くつか合成例があるものの、他にはガリウムの例が 1 例あるのみでした。そこでアルミニウム含有7 員環アルミネピンについて、その合成法の開発から検討しました。得られたジベンゾアルミネピ
ンはアルミニウムの高いルイス酸性により、溶媒が配位した錯体として単離、同定され、計算化学を用いた考察からも溶媒の配位による大きな安定化が確認されました。13 族ヘテロピン類において「芳香属性」、「ルイス酸性」、「空軌道」の密接な関係を見いだしました。

図５ ジベンゾヘテロピンの MO ダイアグラム（左）とジベンゾアルミネピンの結晶構造（右）

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教育の概要基礎有機化学教室は、薬学部の講義として、学部 4 学期「有機化学演習 I」、5 学期「有機化学 III」、
6 学期「医薬化学 III」
、7 学期「有機化学演習 II」を担当し学部教育に参画している。
「有機化学演
習 I」「有機化学演習 II」では教員が連携して担当している。
「有機化学 III」ではカルボニル化合物の化学、芳香族化合物の化学を中心に、薬学の根源である分子構造からその物性・機能を考える力を身につけられるよう講義をおこなっている。
「医薬化学 III」では有機分子の設計のための論理・軌道概念と化学の教育を講義し、合成化学、反応化学とは別の視点での有機化学の電子構造化学概
念とその生命科学・創薬化学への応用を、学生の理解と考える努力を促すよう作成した資料を基に解説を行なっている。また、学部 5 学期には「薬学実習 I」の最初のセクションを担当し、基礎的な実験技術の習得だけではなく、安全に有機化学実験を行うための知識等についても丁寧に指導を行っている。大学院では「基礎薬科学特論 I」と「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。
前者では、計算化学を概説し、分子軌道概念の応用ならびに有機反応化学について講義している。
後者では、医薬化学を指向した基礎有機化学と構造有機化学について講義している。
研究室内では、「原子・電子レベルで現象を理解し、分子の自在構築によって物質を科学する」という研究目標を達成すべく、人材育成を行なっている。すなわち、有機化学・物理化学・計算化学
等の幅広い教養とともに自らが考える力を併せ持つ必要がある。日々の研究においては一人一人とのディスカッションを密に行ない，研究テーマから各種実験技術の習得等、綿密な教育を心がけているのと同時に、自由な発想に基づく各自のアイデアを重視している。当教室におけるセミナーでは、研究報告および文献紹介を定期的に行ない、研究の理解・プレゼンテーション及び議論する能力の習得に力を入れている。セミナーにおいては学年に関係なく活発な議論が行なわれることが当教室のセミナーの特長である。さらに研究室外においても積極的に研究室メンバーが関連学会・シンポジウムに参加することを奨励し、国内外における自身の研究の意義を再確認し、視野を広げる
ことにも努めている。研究活動において英語による議論は重要であり、教室内での外国人研究員を含めた論理的な議論はもとより、メンバーを海外（本年度は米国 Vanderbilt 大学など）へ派遣する機会も設けており、国際的に活躍できる人材育成を実践している。

自己点検･評価
当研究室は、2010 年 4 月からの新設教室であるが、教室の設備面では本年度も研究室の拡大に伴う改修工事を終え、本格的な研究活動を行っている。また、人的にも本年 4 月より平野圭一助教が着任し、研究・教育体制がさらに充実したものとなった。一期生にあたる学年が修士課程 2 年となり学部学生を引っ張り、スタッフ・研究員とともに日夜研究活動に励み、学会等で成果発表を行っている。さらに当教室では他の研究グループとの共同研究も盛んであり、それらの成果は国際誌に学術論文として掲載されている。こうした業績は国内外からの注目を浴びており、国際学会を含む
招待講演、ならびに開発した試薬の市販化（東ソー・ファインケム株式会社より水系アニオン重合
触媒が市販化されている）など広く評価を受けている。
当教室では化学を基盤とし、物質科学・生命科学への貢献、これまでの有機化学・無機化学の枠を超えた元素化学の構築、さらに計算化学・物理化学によるより深い理解を目標として研究を行っ
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ている。同様に、そのような幅広い分野で活躍し、国際的にリーダーシップを発揮できる人材を今後輩出していくことでさらなる発展としていきたい。

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学 術 論 文1.

Shinsuke Komagawa,* Shinya Usui, Joanna Haywood, Philip J. Harford, Andrew E. H.
Wheatley,* Yotaro Matsumoto, Keiichi Hirano, Ryo Takita, and Masanobu Uchiyama*
Amidocuprates for Directed ortho Cupration: Structural Study, Mechanistic Investigation, andChemical Requirements
Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 12081-12085.

2.

Chao Wang,* and Masanobu Uchiyama*
Mechanistic Understanding of Alkyne Haloboration: an Ab Initio Study
Eur. J. Org. Chem, 2012, 33, 6548-6554.

3.

Tomoki Kimura, Kengo Yoshida, Chika Yamamoto, Minako Suzuki, Tomoko Uno, Masakazu
Isobe, Hiroshi Naka, Shuji Yasuike, Masahiko Satoh, Toshiyuki Kaji,* and Masanobu Uchiyama*
Bis(L-cysteinato)zincate(II)asacoordination

compoundthat

specificallyinduces

metallothionein gene transcription without inducing cell-stress-related gene transcription
J. Inorg. Biochem., 2012, 117, 140-146.
4.

Aare Sreeshailam, Gandrath Dayaker, D. Venkata Ramana, Floris Chevallier, Thierry Roisnel,
Shinsuke Komagawa, Ryo Takita, Masanobu Uchiyama,* Palakodety Radha Krishna,* andFlorence Mongin*
Synthesis of both enantiomers of ferrocene[1,2-c]1H-quinolin-2-one by diastereoselective
deproto-zincation of sugar-derived ferrocene esters
RSC Adv., 2012, 2, 7030-7032.

5.

Kazuto Takaishi,* Masuki Kawamoto,* Atsuya Muranaka, and Masanobu Uchiyama*
Fusion of Photochromic Reaction and Synthetic Reaction: Photoassisted Cyclization to Highly
Strained Chiral Azobenzenophanes
Org. Lett., 2012, 14, 3252-3255.

6.

Yohei Haketa, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama, Atsuya Muranaka, Masanobu Naito,
Hiroshi Shiba- guchi, Tsuyoshi Kawai, and Hiromitsu Maeda*
Chirality Induction by Ion-Pair Formation between Helical Receptor–Anion Complexes andChiral Cations
Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 7967-7971.

7.

Yu Kushida, Kenjiro Hanaoka, Toru Komatsu, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kengo Yoshida,
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Masanobu Uchiyama, and Tetsuo Nagano*
Red Fluorescent Scaffold for Highly Sensitive Protease Activity Probes
Bioorg. Med. Chem. Lett., 2012, 22, 3908-3911.
8.

Osamu Matsushita, Valentina M. Derkacheva, Atsuya Muranaka, Soji Shimizu, Masanobu
Uchiyama, Evgeny A. Lukyanets,* and Nagao Kobayashi*
Rectangular-Shaped Expanded Phthalocyanines with Two Central Metal Atoms
J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3411-3418.

9.

Atsuya Muranaka,* Shino Ohira, Daisuke Hashizume, Hiroyuki Koshino, Fumiko Kyotani,
Machiko Hirayama, and Masanobu Uchiyama*[18]/[20]π Hemiporphyrazine: A Redox Switchable Near- infrared Dye
J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 190-193.

10. Chao Wang,* Takashi Ozaki, Ryo Takita, and Masanobu Uchiyama*

Aryl Ether as Negishi Coupling Partner: An Approach for Constructing C-C Bond under Mild
Conditions
Chem. Eur. J. 2012, 18, 3482-3485.
11. Kengo Yoshida,* Taniyuki Furuyama, Chao Wang, Atsuya Muranaka, Daisuke Hashizume,

Shuji Yasuike, and Masanobu Uchiyama*
Aluminepin: Aluminum Analogues of Borepin and Gallepin
J. Org. Chem., 2012, 77, 729-732.
12. Kazuto Takaishi,* Atsuya Muranaka, Masuki Kawamoto, and Masanobu Uchiyama*

Photoinversion of Cisoid/transoid Binaphthyls
Org. Lett. 2012, 14, 276-279.
13. Philip J. Harford, Joanna Haywood, Matthew R. Smith, Benjamin N. Bhawal, Paul R. Raithby,

Masanobu Uchiyama and Andrew E. H. Wheatley*
Expanding the tools available for direct ortho cupration – targeting lithium phosphidocuprates
Dalton Trans 2012, 41, 6148-6154.
14. Barry M. Trost,* and Keiichi Hirano

Highly Stereoselective Synthesis of α-Alkyl-α-Hydroxycarboxylic Acid Derivatives Catalyzed
by a Dinuclear Zinc Complex
Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 6480-6483.

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＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

総 説・著 書1. 滝田 良, 内山 真伸, “亜鉛と有機合成”, ファルマシア, 2012, 48, 195-200.
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学 会 発 表招待講演
1)

New Formulas for Organozincate Chemistry, 内山 真伸, 理研–マギル大 合同ワークショップ ,和光, 2012年4月25日

2)

元素の特性を活かした新反応開発、未来物質科学、未知生命科学, 内山 真伸, 持田製薬セミナー, 御殿場, 2012年6月28日

3)

元素の特性を活かした合成化学、物質科学、生命科学, 内山 真伸, 第1回有機触媒若手セミナー,
那須, 2012年9月8日

4)

芳香族ヘミポルフィラジンの合成と電子構造解析, 村中 厚哉, 京谷 史子, 平山 真智子, 内山真伸, 第23回基礎有機化学討論会, 京都, 2012年9月20日.

5)

元素の特性を活かした新反応開発と未来物質科学、未知生命科学への挑戦, 内山 真伸, 先導的物質変換 Mini-symposium, 大岡山, 2012年9月21日.

6)

元素の特性を活かした新反応開発・物質科学・生命科学, 内山 真伸, 東北大学理学部化学科一般雑誌会, 仙台, 2012年10月19日.

7)

バイオオルガノメタリクス化合物の設計と戦略, 内山 真伸, 東京理科大学バイオオルガノメタ
リクス研究部門 研究交流会, 野田, 2012年11月17日.

8)

元素の特性を活かした未踏合成化学・未来物質科学・未知生命科学, 内山 真伸, 徳島大学薬学部特別講演会, 徳島, 2012年12月20日.

9)

合成化学・物質科学・生命科学を切り拓く元素化学研究, 内山 真伸, 日本薬学会シンポジウム,横浜, 2013年3月28日.
一般講演

1)

第 9 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム, 2012 年 5 月 31 日〜6 月 1 日, 京都, 低分
子系有機近赤外線吸収材料の設計と合成,(理化学研究所, JST さきがけ, 東京大学) 村中 厚哉,
斉藤 麻美, 京谷 史子, 平山 真智子, 内山 真伸

2)

7th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines, 2012 年 7 月 1 日〜7 月 6 日, Jeju,
Korea，Synthesis and Electronic Properties of [18]/[20]π Hemiporphyrazines,(理化学研究所, JST さき

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がけ, 東京大学) 村中 厚哉, 京谷 史子, 平山 真智子, 内山 真伸

3) The 6th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences, 2012年9月13日〜9月14日, 大阪,
Copper-mediated Cross-Coupling Reaction Enables Introduction of Monocarba-closo-dodecaborate
Anion into Functional Molecules at the Carbon Vertex,（東京大学, 東京医科歯科大学, 乙卯研究所,
理化学研究所）滝田 良, 金澤 純一朗, 藤井 晋也, 影近 弘之, 橋爪 大輔, 首藤 紘一, 内山 真
伸4)

第 23 回基礎有機化学討論会 2012 年 9 月 19 日〜9 月 21 日, 京都, N, N’-ビス（オクタエチルポ
ルフィリニウム）ウレア及びそのオリゴマーの合成と立体構造解析, (お茶の水女子大学, 理化
学研究所, 東京大学, 千葉大学, 徳島文理大学, 東京医科歯科大学) 松村 実生, 村中 厚哉, 内山 真伸, 桝 飛雄真, 東屋 功, 橋爪 大輔, 影近 弘之, 棚谷 綾

5)

The 7th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (ICCEOCA-7), 2012 年 12
月 11 日〜12 月 14 日, Singapore,Design, Synthesis, and Electronic Properties of Near-infrared Absorbing
Phthalocyanine Analogues, (理化学研究所, JST さきがけ, 東京大学) 村中 厚哉, 内山 真伸

6)

日本化学会第 93 春季年会, 2013 年 3 月 22 日〜3 月 25 日, 草津, ニッケルポルフィリニルウレア
オリゴマーの合成とその立体構造解析, (お茶の水女子大学, 理化学研究所, 東京大学, 千葉大学, 徳島文理大学, 東京医科歯科大学) 松村 実生, 金子 知世, 村中 厚哉, 内山 真伸, 橋爪 大輔, 桝 飛雄真, 東屋 功, 影近 弘之, 棚谷 綾

7)日本化学会第 93 春季年会, 2013 年 3 月 22 日〜3 月 25 日, 草津, 亜鉛ポルフィリルアミドおよびウレアの合成と立体構造解析, (お茶の水女子大学, 理化学研究所, 東京大学, 東京医科歯科大学) 金子 知世, 松村 実生, 村中 厚哉, 内山 真伸, 影近 弘之, 棚谷 綾

8)

日本薬学会第 133 年会, 2013 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 横浜, テルルを含む 5 環性ジナフトヘテ
ロールの合成, (北陸大学, 理化学研究所, 東京大学) 安池 修之, 重森 亮介, 角澤 直紀, 村中
厚哉, 内山 真伸, 栗田 城治

9)日本薬学会第 133 年会, 2013 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 横浜, 機能性分子を指向したカルボラン
アニオンの炭素頂点におけるクロスカップリング反応の開発, (東京大学, 理化学研究所,
Vanderbilt 大学, 東京医科歯科大学) 金澤 純一朗, 滝田 良, Aleksandra Jankowiak, 藤井 晋也,
影近 弘之, Piotr Kaszynski, 内山 真伸

10) 日本薬学会第 133 年会, 2013 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 横浜, プロテオグリカンを発現誘導する
有機アンチモン化合物の設計・合成・機能解析と構造活性相関研究, (東京大学, 東京理科大学,
理化学研究所) 中 裕之, 滝田 良, 鍜冶 利幸, 内山 真伸
11) 日本薬学会第 133 年会, 2013 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 横浜, 有機–無機ハイブリッド分子による生体防御系の活性化, (東京理科大学, 名古屋大学, 北陸大学, 筑波大学, 東京大学) 藤江 智也,
中 寛史, 立浪 忠志, 山本 千夏, 廣岡 孝志, 安池 修之, 新開 泰弘, 熊谷 嘉人, 内山 真伸, 鍜冶 利幸12) 日本薬学会第 133 年会, 2013 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 横浜, ボリル亜鉛アート錯体を用いるボリル化反応の開発, (東京大学, 理化学研究所) 永島 佑貴, 滝田 良, 内山 真伸＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

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◆ 附属薬用植物園 ◆
准教授

折原 裕

(おりはら・ゆたか)

昭和 53 年東京大学薬学部卒、昭和 55 年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：北里大学薬学部助手、薬学博士

研究の概要
人類にとっての薬には有史以前から主として植物が用いられており、長い間の試行錯誤（人体実験）により淘汰され残ったのが現在の生薬（薬用植物）と考えることができる。そして、近代薬学
は薬用植物の成分研究（単離・構造決定・合成）で始まったと言っても過言ではない。近年、抗生物質や生物製剤の割合が増えてきてはいるが、植物由来の医薬品の重要度が減るものではなく、新
たな医薬品としてタキソールやビンブラスチンなどが発見されてきている。このように、薬用資源としての植物の研究はすでに完結したものではなく、いまだ発展途上であり、世界的に見れば資源の奪い合いと言ってもよい。英国のキュー植物園を見るまでもなく、遺伝子資源の確保に植物園が果たした役割は重要であり、薬局方に植物起源の医薬品が収載され続ける限り、薬学教育を行う薬学部は薬用植物園を維持・運営・発展させていく責務がある。
薬用植物園では植物園としての資源と環境を有効に利用し、植物組織培養を基盤技術として、主として薬用植物、裸子植物を材料とした組織培養による有用二次代謝産物の生産をめざして研究を行っている。薬用植物の組織培養に関しては、ムラサキや薬用ニンジンなどの培養細胞の工業生産例があるが、多くの植物では培養したからといって二次代謝産物が生産されるわけではなく、この点に関して画期的なブレークスルーが求められている。とくに、二次代謝産物の生合成経路およびその制御機構が明らかになれば、培養による生産にとどまらず、その応用の可能性は無限である。
生物を用いた化合物の変換は生物変換と呼ばれ、中でも植物を用いた生物変換は植物変換と呼ばれている。現在までに多くの植物変換の報告例があり、植物変換の適応範囲がモノテルペンからト
リテルペン、フラボノイドなど骨格を限定しない汎用性の高いものであることが示されている。しかしながら、これまでの植物変換研究は、変換の対象が植物由来の天然物基質に限られたものであった。植物由来の天然物の多くは水酸基・ケト基を有する。そのため、植物変換研究の結果は、基質は異なってはいても炭素骨格への水酸化、水酸基とケト基への反応である酸化・還元、配糖化反応に集約され、他の官能基に対する変換反応は未だに解明されていない。我々は、他の官能基を有する化合物の植物変換研究により、各種官能基の違いに基づいた未知の植物変換反応の発見を目指した。
これまでの変換研究による知見から、植物変換では多段階の反応が進行することが考えられた。
天然物をはじめとする非対称性の基質の変換では、反応点となる炭素が多数存在するため変換産物数が増大し、変換物個々の量が少なくなることで、変換物の追跡が困難になることが予想される。
その一方で、対称性化合物を変換の基質とすることにより、基質の骨格に基づく構造異性体の生成を防ぐことができる。そこで、官能基に基づいた変換反応の差異を解明するために、対称化合物ア
－97－
目次へ

ダマンタンを基本骨格として、各種官能基誘導体の植物変換研究を行った。
2 週間培養したツキヌキユーカリ懸濁培養細胞に、グルコース水溶液と基質のエタノール溶液を無菌的に投与した。1 週間の培養後に収穫し、細胞メタノール抽出物と培養液についてクロロホルムで低極性化合物を洗浄後、HP20 カラムにて糖とアミノ酸、NH2 カラムによりユーカリ細胞由来の酸性化合物を除去し、分析用サンプルとした。分析用サンプルを基質無添加のものと HPLC、1H-NMR
によって比較後、変換物が見られたものは大量培養し、HP20、ポリアミド、ODS、NH2 カラム、HPLC
を用いて精製し、各種 NMR スペクトルと HR-MS を用いて変換物の構造を決定した。さらに、得られた変換物の構造と収量に基づいて変換経路を推定した。
1-Acetamidoadamantane,

1-adamantanecarbonitrile,

1-adamantanecarboxylicacid,

1-adamantanethiol, 2-adamantanone oxime, 1-aminoadamantane, 1-adamantanesulfonic acid,
isothiocyanic acid 1-adamantyl ester の ８ 種 を 基 質 と し て 変 換 反 応 を 行 い 、
1-acetamidoadamantane,

1-adamantanecarbonitrile,

1-adamantanecarboxylicacid,

1-adamantanethiol, 2-adamantanone oxime の変換から計５２種の変換物を単離・構造決定した。
1-Aminoadamantane, 1-adamantanesulfonic acid, isothiocyanic acid 1-adamantyl ester の変換
では変換物は得られなかった。
1-Acetamidoadamantane, 1-adamantanecarbonitrile の変換反応では官能基の加水分解は観察
されず，骨格の水酸化，配糖化が進行した。
1-Adamantanecarboxylic acid の変換反応ではカルボキシル基のエステル配糖体とゲンチオビオース(Glc6′-Glc)へのエステル化化合物が得られた。
1-Adamantanethiol の変換反応ではS-配糖体とSにアミノ酸由来と思われるC3ユニットが結合したスルフィド、スルホキシド、スルホンおよびその配糖体が得られた。
2-Adamantanone oxime の変換反応ではオキシム酸素原子にグルコースが配糖化した、オキシ
ム-O -配糖体と、オキシムが変換されず骨格が水酸化後に配糖化された変換物、オキシムの加水分解によって生じるアダマンタノン、さらに還元された 2-アダマンタノールの変換物が得られた。
その他現在進行中の研究課題としては、トリカブト培養根によるジテルペンアルカロイドの生合成、とくに N-アルキル基の由来について明らかにするべく、安定同位体標識した前駆体候補化合物を投与し、その取り込みをＮＭＲを用いて解析している。また、植物培養組織による抗菌化合物の生産に関しても新たな知見が得られつつある。

教育の概要
学部学生の講義として、天然物化学、医療科学 II の講義を分担している。薬学部のカリキュラ
ムでは植物に関連するものがきわめて少ない。講義では生の植物に触れること、薬用植物あるいは生薬に対する興味をひきおこすことを心がけている。

－98－
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また、大学院修士課程の講義として基礎薬科学特論 II の講義を分担している。
学生実習として５月の第３金曜日に薬用植物園の見学を行っている。当日は、天然物化学教室のスタッフに協力をお願いして、小グループで、密度の濃い見学となるよう心がけている。
卒業実習では植物組織からの化合物の抽出・精製・単離、植物組織培養の基本技術の修得に重点を置いている。
修士課程では、自分の研究テーマに関して、新たな実験技術を論文その他の情報により得、再現
性よく実験およびその応用ができることを目標としている。博士課程では、自ら研究テーマを設定し、その解決方法を考え、新たな実験を企画することができることを目標としている。

自己点検・評価
2004 年度、薬学系総合研究棟の新営と同時に講堂屋上に屋上緑化の一環として薬用植物園が建設された。面積は 100 ㎡程度と狭いが、樹木も成長し、芝も根付き、また、薬用植物のラベルを設置したことにより植物園らしくなってきた。今後とも植栽する植物の充実を図っていきたい。
日常の検見川キャンパスの薬用植物園の管理は非常勤の技能補佐員と行っているが、現状を維持するのが精いっぱいである。また、栽培標本植物のデータベース化および古くなったラベルの更新が進行中である。
研究面では、４〜５人程度の小グループで、適正規模と考えている。ただ、研究面でのスタッフ
がもう一人ほしいところではある。

学 術 論 文N. Fukuyama, M. Shibuya, Y. Orihara. Antimicrobial polyacetylenes from Panax ginseng
hairy root. Chem. Pharm. Bull., 60(3), 377-380 (2012).

社会への貢献一般の見学についても都合が許す限り対応しているが、最近、熟年者のグループ（生涯大学、植物関係サークル）が増加してきている。今後、薬用植物講習会のような形で施設の公開を積極的に進めていく必要があろう。なお、2000 年からは（財）日本薬剤師研修センターで行われている「漢方薬・生薬認定薬剤師研修」の薬用植物園見学実習にも年２回協力している。

－99－
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◆ 生体分析化学教室 ◆
教

授

船津

高志

(ふなつ・たかし)

昭和57年早稲田大学理工学部卒、昭和62年同大大学院理工学研究科博士課程退学
前職：早稲田大学理工学部教授、理学博士

講

師

角田

誠

(つのだ・まこと)

平成８年東京大学薬学部卒、平成12年同大大学院薬学系研究科博士課程中退
薬学博士

助

教

岡部

弘基

(おかべ・こうき)

平成14年東京大学薬学部卒、平成19年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京都医学研究機構臨床医学総合研究所研究員、博士（薬学）

助

教

飯塚

怜

(いいづか・りょう)

平成13年東京農工大学工学部卒、平成16年同大大学院工学教育部博士課程修了
前職：日本学術振興会特別研究員、博士（工学）研究の概要
当研究室では、生体分子が機能している様子や相互作用している様子を１分子解析すること
により生命機能を解明しようとしている。このために、１分子イメージングが可能な超高感度
蛍光顕微鏡システムの開発を行っている。さらに、蛍光相関分光法を組み合わせることにより細胞内の微小環境における生体分子の定量を行っている。また、酵素反応、生体分子間相互作
用を近接場光で１分子検出するためのナノ構造デバイス（Zero-mode waveguides）の開発など、
バイオナノテクノロジーの新たな技術開発にも取り組んでいる。このデバイスを用いると解離定数が数μM より大きい弱い生体分子間相互作用を１分子解析することが可能である。生体分子を単にイメージングするだけでなく、μTAS（マイクロ化集積分析システム）によって作製した微小流路を用い、破砕した細胞から特定の分子を分離・回収できるオンチップ生体分
子ソーターも開発している。この技術と cDNA ディスプレイの手法を組み合わせることにより新機能を有するタンパク質を創製したり、標的分子に結合するアプタマーやアゴニストのスクリーニングが可能になり創薬への応用が期待される。
当研究室の具体的な研究内容は、１．分子シャペロンによるタンパク質折れたたみ機構の研究、２．細胞内 mRNA のプロセシングと輸送過程の１分子蛍光イメージング、３．生体分子間相互作用を解析するためのマイクロ・ナノデバイスの開発である。2012 年の主な研究業績を以下に示す。
１．シャペロニンのフットボール型複合体内におけるタンパク質フォールディングの１分子観
察【背景と目的】細胞内のタンパク質の構造形成は、分子シャペロンと呼ばれる一群のタンパク質により制御されている。分子シャペロンの主要なメンバーであるシャペロニンは、2 重リング構造を形成

－100－
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し、分子中央の空洞内に変性タンパク質を閉じ込め、ATP 依存的にそのフォールディングを介助する。大腸菌のシャペロニン GroEL は、補因子である GroES と結合・解離を繰り返しながらタンパク質のフォールディ
ングを介助する。これまで GroEL の反応サイクル中には、GroEL に GroES
が 1 分子結合した複合体（弾丸型複合体、図 1a）のみが存在し、GroELに GroES が 2 分子結合した複合体（フットボール型複合体、図 1b）は存在しないとされてきた。だが最近、変性タンパク質存在下では弾丸型お図1

よびフットボール型複合体が共存することが明らかとなった。しかし、フットボール型複合体

フットボール型複合体の機能性や、複合体内部でのフォールディングの(b)の模式図

弾丸型複合体 (a)、進み方については、解明されていなかった。そこで、フットボール型複合体内における基質タンパク質のフォールディング反応を１分子レベルで解析することで、フットボール型複合体の動作機構を解明することを目指した。
【方法および結果】
まず、全反射蛍光顕微鏡を用いた 1 分子蛍光イメージング法により、GroEL-GroES 複合体内でフォールディングした GFP の分子数を計測した。その結果、フットボール型複合体の両側のリングで基質タンパク質のフォールディングが進行しうると示された。
次に、フットボール型複合体内で GFP がフォールディングする様子をリアルタイムにイメー
ジングし、GFP の蛍光が両側のリングに出現する様子の観察に成功した。フォールディング開始点から GFP の蛍光が出現するまでの時間を解析したところ、フットボール型複合体内における GFP のフォールディングは両側のリングで独立にそれぞれ 2 段階の反応を経て進行し、そのキネティクスは弾丸型複合体内の反応と全く同じであることが明らかとなった。このように、フットボール型複合体内部でのフォールディング反応を、1 分子イメージング技術を用いてリアルタイムに可視化したことが本研究の大きな特色である。
これらの結果より、フットボール型複合体は機能的な複合体で、両側のリングで独立に反応が進行し、そのキネティクスは同じであると示された。本研究による成果として、
フットボール型複合体を介した GroEL 動
作機構の新たなモデル（図 2）を提唱した(Takei et al., J. Biol. Chem., 2012)。

図2

フットボール型複合体を介した GroEL の反応モデル

２．翻訳開始複合体におけるリボソーム 30S サブユニット-mRNA 間相互作用の 1 分子顕微解析【序論】
細菌のリボソームは 30S と 50S の 2 つのサブユニットで構成されるタンパク質-RNA 複合体であり、mRNA 上の塩基配列をアミノ酸配列に翻訳する役割を担っている。リボソームによる翻訳は、開始過程、
伸長過程、終止過程の 3 つの過程に大別

図 3. 現在提唱されている翻訳開始過程される。開始過程は、3 つの翻訳開始因子 (IF1, IF2, IF3)の 30S サブユニットに対する結合
－101－
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や開始 tRNA (fMet-tRNAfMet)の開始コドンへの結合、そして 50S サブユニットの結合に伴って起こる GTP の加水分解によって 70S 翻訳開始複合体を形成する複雑な過程であり、様々な様式で翻訳制御が起こっていることが知られている (図 3)。
近年、生化学的手法や構造学的手法などを用いた先行研究により、IF の機能や翻訳開始の各
素過程における構造情報が明らかになってきた。しかし、当然ながらリボソームは mRNA に結合した状態を維持しないと翻訳を開始することができないことを考えると、翻訳開始の効率に対する寄与が大きいのは 30S-mRNA 間相互作用の安定性であり、これに関する知見は乏しい。
先行研究により、高開口数を持つ対物レンズで赤外レーザーを集光させることで極小物体を非接触で捕捉することができる光ピンセット技術を用いて、リボソーム 30S-mRNA 間の結合力(破断力)を 1 分子レベルで測定する実験系が開発された (図 4)。よって本研究では、この破断力測定系を用いて翻訳開始の各素過程において 30S-mRNA 間の結合力を調べ、各因子の結合やGTP 加水分解が 30S-mRNA 間相互作用の変化にどのように寄与しているのかを検討することにした。

図 4. リボソーム 30S-mRNA 間の破断力測定系【方法・結果】
IF2 非結合リボソーム複合体の破断力測定
最初に、IF2 を結合していない 3 種類のリボソーム複合体を作製し、破断力測定を行うこと
で、開始 tRNA や 50S の結合が 30S-mRNA 間相互作用に与える影響を調べた。30S-mRNA 複合体、
30S-mRNA-tRNAfMet 複合体、70S-mRNA-tRNAfMet 複合体の破断力分布は全て 1 つのピークを持つ山
型分布となった。ガウス分布で fitting したところ、ピーク値は順に 5.7, 15.2, 16.5 pN となった (図 5)。また、先行研究から、70S-mRNA 複合体の破断力分布のピーク値は 10.2 pN である
ことが知られている。
これらの結果から、30S-mRNA 複合体に開始
tRNA が結合すると、30S-mRNA 間相互作用が大きく安定化されることがわ

図 5. IF2 非結合リボソーム複合体の破断力分かった。一方で、30S-mRNA-tRNAfMet 複合体に対する 50S の結合は大きな変化を引き起こさなかった。また、
30S-mRNA-tRNAfMet 複合体と 70S-mRNA 複合体を比べても前者の方が安定であることから、IF2 非存在下においては、50S よりも開始 tRNA の結合が 30S-mRNA 間相互作用の安定化に大きく寄与
していることがわかった。

－102－
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IF2 結合リボソーム複合体の破断力測定
次に、IF2 を結合した 4 種類のリボソーム複合体を作製して破断力測定を行うことで、IF2 の結合や 50S の結合、そして 50S の結合に伴う IF2 による GTP の加水分解が 30S-mRNA 間相互作用に与える影響を調べた。
30S-mRNA-fMet-tRNAfMet-IF2(GTP) 複 合 体 、
70S-mRNA-fMet-tRNAfMet-IF2(GDPNP) 複 合 体 、
70S-mRNA-fMet-tRNAfMet-IF2(GDP) 複 合 体 、
70S-mRNA-fMet- tRNAfMet-IF2(GTP)複合体の破図 6. IF2 結合リボソーム複合体の破断力分

断力分布は、それぞれ 16.1, 22.1, 20.7, 21.8 pN を頂点とする山型分布となった (図 6)。
IF2 は 50S の結合後即座に GTP を加水分解し、GDP + Pi 状態となるが、リン酸の放出は加水分解と比べて顕著に遅いことが知られている。すなわち、70S リボソーム中においては IF2 が
GTP を結合している状態は存在しないと考えられる。よって GDPNP 状態は「加水分解後のリン酸放出前の状態」を、GDP 状態は「加水分解後のリン酸放出後の状態」を模していると考えられる。これを踏まえて考えると、本項の結果は、IF2 の結合そのものは 30S-mRNA 間相互作用に影響を与えないが、50S 結合後の IF2 による GTP 加水分解に伴って、30S-mRNA 間相互作用が安定化されたことを示している。一方、リン酸の放出は 30S-mRNA 間相互作用には大きな影響を及
ぼさないことがわかった。
【まとめ】
本研究により、翻訳の開始過程において、開始 tRNA の結合と、50S の結合後に起こる GTP の加水分解に伴って 30S-mRNA 間相互作用が段階的に安定化されることがわかった。先行研究により、開始 tRNA の結合に伴って mRNA のコンフォメーションが変化すること、また 50S の結合とGTP の加水分解に伴ってリボソームの構造や IF2 の結合位置などが変化することが知られており、このようなリボソーム複合体のダイナミックな変化の結果として 30S-mRNA 間相互作用が安定化され、効率的な翻訳開始を可能にしていると考えられる（Masuda et al., Proc. Natl. Acad.

Sci. USA, 2012）。
３．ポリマー温度センサーと蛍光寿命イメージング顕微鏡を用いた生きた細胞内の温度分布のイメージング【背景と目的】細胞の機能を担う生体分子は、細胞の特定の場所において生化学反応を行うことにより活性を発揮する。あらゆる生化学反応には熱収支があるため、細胞内における温度分布は生理活性分子の機能や細胞内熱力学を反映している。実際、がん細胞などの病態細胞においては正常細胞より有意に高い熱発生があると報告されている。このため、生細胞内の温度計測が可能となれば、細胞内における生体分子の機能解析だけでなく細胞の病態解明に関しても、革新的な取り組みが可能となる。しかし、実際に細胞内の温度分布を可視化した報告はなく、細胞内温度と機能の関与を理解する上で、大きな障壁となってきた。本研究では、感度に優れた分子温度計である蛍光性温度センサーと、高感度かつ定量的なイメージングを可能とする蛍光寿命イメ
－103－
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ージング法を用いて、生細胞内の温度分布のイメージング法の開発とそれを用いた定常状態にある生細胞内の温度分布のイメージングを目的とした。
【方法および結果】
優れた感度、選択性を有する分子温度センサーとして、蛍光性ポリマー温度センサーを採用した。蛍光性ポリマー温度センサーは温度感受性ユニット（NNPAM）、親水性ユニット（SPA）、蛍光団ユニット（DBD）から構成されている。温度センサーの水溶液が低温の際には、構造内の水分子の存在により環境応答性蛍光団である蛍光性ユニットの蛍光は弱い状態であるが、高温下では温感性ユニットの疎水性相互作用によってセンサーは小さく丸まった状態となる。これ
により水分子はセンサー外へ排除され、強い蛍光を発する状態となる。また親水性ユニットを組み込むことにより、細胞内における蛍光性温度センサー同士の凝集が妨げられ、高い空間分解能を必要とする温度分布計測が可能となる。
細胞内に導入した温度センサーの蛍光をイメージングすることにより、細胞内温度を捉えることができる。
これまでに、刺激に応じて細胞の平均温度が変化する
様子を観察した。しかし、細胞内の正確な温度分布を知るためには検出法を改良し、定量的に捉える必要があった。一般に、蛍光プローブを利用して対象の細胞内分布をイメージングする場合、濃度変化にも大きく影響を受ける蛍光強度は定量的な測定パラメータとして必ずしも適切ではない。この問題を克服しうる測定
パラメータとして知られるのが、蛍光寿命である。蛍光分子が光励起された後、励起状態にとどまる時間を表す蛍光寿命は、蛍光プローブそのものの性質に依存し、その濃度には影響を受けにくい。そこで本研究では、温度測定のパラメータとして蛍光寿命を採用した。
温度が増加すると、温度センサーの蛍光強度が上昇するだけでなく、平均蛍光寿命が延長する。実際、図 7aに示す通り、温度センサーの蛍光減衰曲線は温度依存的な変化を示した。ここから得られる蛍光寿命と温度の関係（図 7b）は細胞内温度計測の calibration curveとして用いている。なお、区別可能な最小温度（温度分解能）は約 0.2 ℃であった。また、この蛍光性温度センサーの平均蛍光寿命の応答に関して、温度以外の因子の影響を調べたところ、細胞内で生じうるイオン
強度、pH、タンパク質の含有量、および粘性の変化に影響を受けにくいことを確認した。これらにより、蛍光性温度センサーの蛍光寿命は、周囲の温度のみに依存し、正確な温度分布計測を可能にする測定パラメー

図 7. 蛍光寿命測定による生細胞内の温度イメージング。（a）温度センサーの蛍光減衰曲線。（b）温度と平均蛍光寿命の関係。（c）温度センサーの蛍光像（左）と蛍光寿命像（右）。
（d）ミトコンドリア
近傍の温度イメージング．温度セ
ンサーを緑で、ミトコンドリアの位置を赤で示した蛍光像（左）と蛍光寿命像（右）。

タであるといえる。
－104－
目次へ

細胞内の蛍光寿命測定には、最も正確な時間相関単一光子計数法（Time-correlated single
photon counting, TCSPC 法）による蛍光寿命イメージング顕微鏡（Fluorescence lifetime
imaging microscopy, FLIM）を用いた。COS7 細胞内に温度センサーをマイクロインジェクション法により導入したところ、温度センサーは培地の温度に関わらず細胞内において一様に分布した。この細胞内での均一な拡散は細胞内温度分布のイメージング化において高い空間分解能を発揮する重要な性質である。また、培地の温度を変化させた際の細胞内の平均蛍光寿命は、温度の上昇に伴って延長する様子が観察された。一方、温度に応答性を示さない対照センサーを用いた場合には温度上昇による蛍光寿命の変化は観察されなかった。
続く定常状態にある COS7 細胞内の蛍光性温度センサーの蛍光寿命イメージングの結果、細胞内で場所による蛍光寿命の差、つまり温度の差が観察された（図 7c）。蛍光（強度）像と蛍光寿命像を比較すると、細胞内の蛍光強度の違いは温度の不均一な分布に起因していることが分かる。なかでも最も特徴的な温度分布は、核内の温度が細胞質と比較して約 1°C ほど高温であることである。さらに、この核と細胞質との温度差は細胞周期依存的であった。つまり、G1 期にある細胞では核は細胞質より高温であるが、S/G2 期に同調させた細胞では、細胞質の温度が上昇することにより、核と細胞質間の温度差はほぼ消失する。この結果は、細胞の活動状態の違いが温度分布の変化に反映されている例として興味深い。さらに、細胞内の局所的な熱発生のイメージングとして、ミトコンドリア近傍における温度のイメージングを行った。ミトコン
ドリアは呼吸の過程で生じた過剰のエネルギーを放出している。そこで、ミトコンドリアをマーカーにより可視化した細胞内において温度のイメージングを行った。その結果、ミトコンド
リア周辺領域が高温である像が得られ（図 7d 矢頭）、ミトコンドリアが高い熱産生を行っていることが分かった。尚、他の細胞小器官（小胞体、ゴルジ体、リソソーム）では顕著な熱発生は観察されなかった。
このように、蛍光性ポリマー温度センサーの温度依存的な蛍光寿命変化を蛍光寿命イメージ
ング法により定量的に検出することで、細胞内の温度分布のイメージングに成功した。我々が可視化した細胞内温度分布像は細胞内の場所ごとに異なる温度を示し、とりわけ細胞小器官特
異的な温度勾配により特徴付けられる事を明らかにした。この結果は細胞機能と温度が有機的に関連している可能性を示唆しているとともに、細胞の機能を担う生体分子は局所的な温度変化によりその活性を制御されているという魅力的な仮説を支持する。今後、さらに温度と細胞機能の関連を詳細に調べることで、深遠なる生命のメカニズムが発見されるかも知れない（Okabe at al., Nat. Commun., 2012）。

教育の概要
生体分析化学教室では、薬学部の講義として「物理化学Ⅱ」、「生体分析化学」、「生物物理学」
および「医療科学Ⅱ」を担当し、薬学における分析化学の位置づけから始まり、物質の物性、反応性、固有の性質などを利用する分離法、検出法の概要を講義している。また、単分子検出法やナノテクノロジーを用いた最新の分析法の講義を行い、学生が将来、薬学の広い領域で研究するに当たって必須の知識を与えるべく努力している。 大学院講義としては、「基礎薬科学特論Ⅱ」、「生体分子解析学特論」を担当し、生物物理学ならびに分析化学的研究の最先端をト
－105－
目次へ

ピックスとして紹介している。
教室に所属する大学院生は、研究の項で述べた課題の一部の研究に参加することによって、生物物理学者・分析化学者としての訓練を受ける。微量物質や生体試料の取り扱いに関する基本、分離分析法や蛍光・化学発光検出法の基礎、培養細胞を用いた実験、さらには単分子検出法を用いた単分子レベルでの生命現象の解明など、生物物理学および分析化学の基本から最先端までを理解し実践するよう指導している。教室のセミナーでは、研究報告と文献紹介が定期的に行われている。さらに研究グループ毎のミーティングを定期的に行い、将来、研究者として自立していけるように、一人ひとりの学生の個性に合わせたきめ細かい指導を行っている。
大学院生による研究成果は、英文で海外の学術誌に報告している。また、日本生物物理学会、
日本分析化学会、日本薬学会、さらには国際学会でも多数発表し、関係科学者から高く評価されている。本年は、岡部助教が日本生物物理学会および日本バイオイメージング学会の奨励賞を受賞した他、特任研究員と学生が３件のポスター賞を受賞している。
最近の教室出身者の多くは、国内外の研究機関、大学、製薬企業などで、分析化学の研究および関連した創薬開発業務に就いている。

自己点検･評価
船津高志は、2008 年度より日本科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業チーム型研究（CREST）「ナノバイオチップ技術を利用する高速酵素分子進化システム創製」（研究代表者：
一木隆範、期間：2008 年～2014 年）の研究分担者として研究を行なっている。進化の出発点として白色木材腐朽菌由来グルコシダーゼ（BGL1B）を選び、マイクロチャンバーを用いたセルラー
ゼ活性の光学的高感度アッセイ法の開発に成功した。また、ナノ開口を用いたセルラーゼ活性の１分子イメージングにも成功している。これらの技術は分子進化によって作製した新規酵素の活性評価に有効である。
また、2009 年には、科学研究費補助金、新学術領域研究（研究領域提案型）「過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解－生理的準安定状態を捉える新技術－」の研究計画の研究代表
者として参画し、超解像蛍光顕微鏡技術の開発を行った。33 nm の空間分解能、60ms の時間分
解能で超解像のイメージングに成功している。
2010 年には、最先端研究開発支援プログラム（研究代表者：片岡一則、期間 2010 年～2014年）の研究分担者として、マイクロ RNA によるガンの早期診断法を開発している。ガンのバイオマーカーとして期待される miRNA を高感度に検出する LASH（ligase-assisted sandwich
hybridization）法を開発した。
これらの研究資金を得て、シャペロニンの１分子解析のほか、生細胞における mRNA の１分
子イメージングや、μTAS（マイクロ化集積分析システム）によるセルソーターに関する論文を複数発表することができ、それぞれの分野で注目を集めている。また、岡部弘基は、細胞内の局所温度を計測することに世界で初めて成功したことが高く評価され、2012 年に日本科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業さきがけ研究（大挑戦型）（研究領域「細胞機能の構成的な理解と制御」）に研究課題「細胞内局所温度が司る細胞機能発現の解明」が採択され、研究を開始した。
－106－
目次へ

学
1)

術

論

文

Makoto Tsunoda, and Takashi Funatsu. Catecholamine analysis with strong cation exchange
column liquid chromatography-peroxyoxalate chemiluminescence reaction detection. Anal.

Bioanal. Chem. 402: 1393-1397 (2012)2)

Kohki Okabe, Noriko Inada, Chie Gota, Yoshie Harada, Takashi Funatsu, and Seiichi Uchiyama.
Intracellular temperature mapping with a fluorescent polymeric thermometer and fluorescence
lifetime imaging microscopy. Nat. Commun. 3: 705 doi: 10.1038/ncomms1714 (2012)3)

Tomoaki Masuda, Alexyey N. Petrov, Ryo Iizuka, Takashi Funatsu, Joseph D. Puglisi*, andSotaro Uemura. Initiation factor 2 and 50S cooperate to lock mRNAs on the ribosome duringinitiation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109(13): 4881-4885 (2012)

4)

Yanting Song, Takashi Funatsu, and Makoto Tsunoda. Rapid determination of amino acids inbiological samples using a monolithic silica column. Amino Acids, 42(5): 1897-1902 (2012)

5)

Yanting Song, Masao Noguchi, Katsuya Takatsuki, Tetsushi Sekiguchi, Jun Mizuno, Takashi
Funatsu, Shuichi Shoji, and Makoto Tsunoda. Integration of pillar array columns into a
gradient elution system for pressure-driven liquid chromatography. Anal. Chem. 84(11):4739-4745 (2012)6)

Shuhei Murayama, Baowei Su, Kohki Okabe, Akihiro Kishimura, Kensuke Osada, Masayuki
Miura, Takashi Funatsu, Kazunori Kataoka, and Masaru Kato. NanoPARCEL: a method forcontrolling cellular behavior with external light. Chem.Comm. 48 (67): 8380-8382 (2012)

7)

Yodai Takei, Ryo Iizuka, Taro Ueno, and Takashi Funatsu. Single-molecule observation ofprotein folding in symmetric GroEL−(GroES)2 complexes. J. Biol. Chem. 287 (49):41118-41125 (2012)8)

Seiichi Uchiyama, Kohki Kimura, Chie Gota, Kohki Okabe, Kyoko Kawamoto, Noriko Inada,
Toshitada Yoshihara, Seiji Tobita. Environment-sensitive fluorophores with benzothiadiazole
and benzoselenadiazole structures as candidate components of a fluorescent polymeric
thermometer. Chemistry, 18(31): 9552-9563 (2012)9)

Shunsuke Yoshihara, Hayato Otani, Makoto Tsunoda, Kana Ishii, Hideaki Iizuka, Hideaki
Ichiba,Takeshi

Fukushima.

Alterations

inextracellular

tryptophan

anddopamine

concentrations in rat striatum following peripheral administration of D- and L-tryptophan: An

in vivo microdialysis study. Neurosci. Lett. 526(1): 74-78 (2012)

総
1)

書

船津高志 「細胞内 mRNA の１分子イメージング」 ここまで進んだバイオセンシング・
イメージング

2)

説・著

日本化学会編化学同人

加藤尚志、坂本明彦、船津高志、宮崎洋

pp.129-135 (2012)「巨核球・血小板産生における TPO-c-Mpl

系の分子動態」日本血栓止血学会誌、23 巻 6 号、pp.544-551 (2012)3)

飯塚 怜：学術集会報告（第 49 回日本生物物理学会年会）、酵素工学ニュース、第 67 号、pp.42-43 (2012)4)飯塚 怜：学術集会報告（第 50 回日本生物物理学会年会）、酵素工学ニュース、第 68 号、

－107－
目次へ

pp.40-41 (2012)5)角田 誠 「化学発光検出法を用いた生体アミン分析」試料分析講座、アミノ酸・生体ア
ミン分析、日本分析化学会編、丸善出版 pp.103-112 (2012)6)

内山聖一、岡部弘基、稲田のりこ 「蛍光寿命測定による細胞内温度分布イメージング」
光化学、Vol. 43、 pp.24-27 (2012)7)

角田 誠、生物学辞典

8)

岡部弘基

第 5 版、岩波書店、執筆者「生きた細胞内の温度イメージング」生物物理、52 (5)、236-238 (2012)

招
1)

待

講

演

船津高志「細胞膜上におけるトロンボポエチン受容体の一分子ダイナミクス」第13回
Pharmaco-Hematology Symposium～血液からの創薬を考える～、2012年6月15日～16日、日本薬学会長井記念ホール、渋谷区、東京都

2)

岡部弘基、船津高志「生細胞イメージングによる生命機能解明」日本バイオイメージン
グ学会第21回学術集会、2012年8月27日～28日、国立京都国際会館、京都市、京都府

3)Taro Ueno, Takashi Funatsu “Label-free quantification of diagnostic biomolecules of microRNAs
using ligase-assisted sandwich hybridization on a DNA microarray” 2nd World Congress on
Cancer Science & Therapy, September 10-12, 2012, Hilton San Antonio Airport, Texas, USA

4)

Kohki Okabe, Seiichi Uchiyama, Noriko Inada, Yoshie Harada, Takashi Funatsu “Imaging oftemperature distribution in a living cell” 第 50 回日本生物物理学会年会、2012 年 9 月 22
日～24 日、名古屋大学東山キャンパス、名古屋市、愛知県

5)

船津高志「シャペロニン GroEL-GroES の反応サイクルに対する再検討」大阪大学蛋白質研究所セミナー「分子シャペロンの機能発現の新展開と細胞制御」2012 年 11 月 15 日～
16 日、大阪大学吹田キャンパス蛋白質研究所１階講堂、吹田市、大阪府

6)

岡部弘基、内山聖一、稲田のりこ、原田慶恵、船津高志「生きた細胞内の温度イメージン
グ」第 85 回日本生化学会大会、2012 年 12 月 14 日～16 日、福岡国際会議場・マリンメッ
セ福岡、福岡県

社会への貢献
船津高志：
早稲田大学

生命医療工学研究所

日本バイオイメージング学会

招聘研究員

理事

日本生物物理学会委員

日本生物物理学会

分野別専門委員

独立行政法人日本学術振興会

科学研究費委員会専門委員

財団法人神奈川科学技術アカデミー
岡部研究課題評価委員会委員

弘基：

日本薬学会『ファルマシア』誌トピックス
独立行政法人科学技術振興機構

編集小委員

研究者
－108－
目次へ

◆ 生命物理化学教室 ◆
教

授

嶋田

一夫（しまだいちお)

昭和 53 年東京大学卒、昭和 55 年同大学大学院理学系研究科修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、理学博士
併任：独立行政法人産業技術総合研究所、センター長

助

教

大澤

匡範（おおさわまさのり）

平成４年３月東京大学卒、平成６年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了、平成 11 年筑波大学農学研究科博士後期課程修了
前職：University of Maryland Biotechnology Institute 博士研究員、博士（学術）

助

教

上田

卓見（うえだたくみ）

平成 12 年３月東京大学卒、平成 17 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：バイオ産業情報化コンソーシアム特別研究職員、薬学博士

助

教

西田

紀貴（にしだのりたか）

平成 11 年３月東京大学卒、平成 16 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：NEDO 特別講座特任教員、薬学博士

研究の概要
蛋白質は生命現象のさまざまな局面において重要な役割を果たしている。例えば、生体内に導入された薬物も、多くの場合、受容体蛋白質と特異的な相互作用を行うことによって、薬理作用を発現している。一方、ヒトなど様々な生物種のゲノムプロジェクトは、われわれに飛躍的に充実した遺伝子配列データ－ベースを提供し、生命現象を鳥瞰的に捉えることの可能性を示した。
すなわち、分子生物学的、細胞生物学的および構造生物学的手法により、遺伝子産物でありかつ生体機能発現の実体である蛋白質の機能解明を行うことが今後の生命科学研究、創薬研究において必須である。
核磁気共鳴法は（ＮＭＲ）は、水溶液中の蛋白質の立体構造を研究する唯一の物理化学的手法である。ＮＭＲ法の特徴は、蛋白質、核酸、糖などの生体高分子の静的および動的構造情報を、
原子レベルの分解能で抽出できる点にある。したがって、生体高分子全体を対象にして、ＮＭＲ
による徹底的な解析を行えば、その立体構造ならびにその機能発現機構を明らかにすることが可能である
当研究室では構造生物学的アプローチにより、蛋白質による分子認識と情報伝達の分子機構の解明を進めている。
(1)蛋白質による分子認識
蛋白質の機能発現にあたり、初期のそして極めて重要な事象は、分子認識である。蛋白質がいかにして対象を認識し、その結果何が誘発されるか、そして他の生体物質とどのような生体内ネットワークを構築しているか、この問いに答えることが、生命現象の理解につながると考える。
－109－
目次へ

我々は、ＮＭＲ法によるアプローチに加え、分子生物学的手法を導入し、蛋白質の分子認識を理解することを目指している。
(2)生命現象の構造生物学的理解
ＮＭＲの進歩により、溶液中における生体分子の立体構造を基盤として生命現象を語ることができる様になった。我々は、ディスタンスジオメトリー法により生理活性蛋白質および免疫系蛋
白質の水溶液中における動的立体構造を決定し、その構造と機能の相関を解明している。また、
従来、構造解析の対象として困難であった膜蛋白質に対しても、ＮＭＲ測定法および膜蛋白質精製法の開発・改良を通し、膜蛋白質・リガンド相互作用解析戦略の確立を目指している。
(３)ＮＭＲによる研究法の開拓
ポストゲノムにおける最重要研究テーマは、遺伝子産物である蛋白質がいかにして他の蛋白質
および核酸などの生体高分子と相互作用し機能発現しているかを原子レベルの精度で解明することである。そこで、蛋白質－蛋白質、蛋白質－核酸、蛋白質－糖および蛋白質－生体膜間相互作用解明のためのＮＭＲ測定・解析法の開発を行っている。

教育の概要
生命物理化学教室は、学部の講義として「物理化学１」のすべてと、「構造分子薬学」、「医療科学２」の一部を担当している。
「物理薬学１」では、薬学部進学内定者に対して、主として分光学の基礎となる量子化学の講義を行っている。また、「構造分子薬学」では、薬学部進学者に対して
構造生物学の主要な手法の一つである核磁気共鳴法の原理および応用を、また、「医療科学２」では、薬学領域で繁用される種種の分光法を講義している。また、大学院の講義として「生命物理化学特論」を受け持ち、構造生物学の先端的研究内容の紹介などを行っている。
研究室員は与えられた研究テーマを通して、分子生物学・生化学的手法および核磁気共鳴法をはじめとした分光法による構造生物的手法を習得し、生命現象を分子および原子レベルで捉え考察できるようなる。研究室セミナーでは、研究報告および文献紹介を行っている。セミナーの目
的は、主として論理的思考能力および研究内容の表現能力の向上である。また、研究により得られた成果は、国内外の学会および国際誌に発表し、その評価を仰ぐとともに、各人がサイエンスの向上に貢献することを目指している。
研究室出身者は、研究機関、大学、企業、公官庁に就職し、活躍している。

－110－
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自己点検･評価
本研究室では、生命現象の解明と創薬研究への応用を目指し、構造生物学的手法の一つである、
核磁気共鳴法を用いて、手法の開発および応用を行っている。本年度は創薬の重要な標的タンパク質である G タンパク質共役型受容体（GPCR）の機能発現機構の解明に成功した。
G タンパク質共役型受容体（GPCR）は、共通の 7 回膜貫通構造をもつ、膜タンパク質ファミリーの 1 つであり、創薬のターゲットとして注目されている。GPCR に結合するリガンドは、G タン
パク質などのエフェクターを介したシグナル伝達を活性化または不活性化するが、その程度はリ
ガンドによって異なる。これを efficacy と呼び、リガンドは efficacy の違いによって、full agonist（完全作動薬）、partial agonist（部分作動薬）、neutral antagonist（阻害剤）、inverse agonist（逆作動薬）に分類される。このような efficacy の違いは薬効に影響することが知られており、例えば、
2-アドレナリン受容体（2AR）の場合には、full agonist は partial agonist よりも急性の喘息に対してより有効である。
これまでに様々なリガンドに結合した GPCR の結晶構造が明らかになっているにもかかわらず、
リガンドごとに efficacy が異なる機構は明らかではない。そこで、2AR を解析対象とし、シグナ
ル伝達に直接関与する膜貫通領域の構造を、様々なリガンド存在下で解析することで、efficacy の違いが生じる機構を明らかにすることを目的として、研究をおこなった。1)【方法】
2AR は、バキュロウイルス発現系を用い、昆虫細胞 expresSF+ により発現した。メチオニンメ
チル基選択的 13C 標識は、バキュロウイルス感染直前にメチオニン欠乏培地に交換し、感染後 16
時間で 200 mg/L の [methyl-13C] メチオニンを添加することによりおこなった。膜画分を調製した
後、界面活性剤ドデシルマルトシドにて可溶化し、コバルトアフィニティーカラムおよびリガン
ドアフィニティーカラムにより精製した。このようにして調製した [methyl-13C-Met]2AR を用いて、inverse agonist（carazolol）、neutral antagonist（alprenolol）、partial agonist（tulobuterol、clenbuterol）、
full agonist（formoterol）存在下で、1H-13C SOFAST-HMQC スペクトルを測定した。
【結果】
1. の調製
上述のように調製した 2AR を、SDS-PAGE により解析したところ、精製度は 95 %以上、収量は約 0.5 mg/L culture であった。RI リガンド結合アッセイにより解析したところ、活性割合は 80 %以上であった。活性化にともない大きく構造変化することが知られている第 3 細胞内ループ（ICL3）の C265 を蛍光修飾した 2AR を用いて、リガンド依存的な蛍光スペクトルの変化を解析した。その結果、先行報告 2) と同様に full agonist 結合にともなう蛍光強度の低下と蛍光波長のシフトが観測された（Fig 1）。このことから、調製した 2AR が full agonist 結合にともない、シグナル伝達に必要な細胞内の構造変化を引き起こすことがわかった。以上により、リガンド依存的な構造変化を NMR により解析する上で、十分な純度および活性を保持した 2AR を調製することができたと結論した。
－111－
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NMR 解析をおこなう間の 2AR の安定性を解析するため、
full agonist を含む様々なリガンド存在下で、インキュベー
トした前後の試料を SDS-PAGE および RI リガンド結合アッセ イ に よ り 解 析 し た （ Fig 2 ） 。 そ の 結 果 、 full agonist（formoterol）存在下にて、25 ℃で 24 時間インキュベート
した後にも、デグラデーションはほとんど観測されず、RI
リガンド結合活性もインキュベート前の 90 % 程度であった。他のリガンド存在下においても、ほぼ同様の結果が得られたことから、調製した 2AR は、NMR 解析をおこなうに十分な安定性を有していると結論した。

Fig 1. 蛍光プローブを用いた 2AR の性状解析(a) 蛍光プローブを用いた解析の模式図(b) C265 を monobromobimane（mBBr）で標識した
2AR の formoterol および alprenolol 結合状態の蛍光スペクトルFig 2. 2AR の安定性の解析(a) 調製直後および 25℃、24 時間インキュベーション後の SDS-PAGE(b) 調製直後および 25℃、24 時間インキュベーション後の RI リガンド結合活性の解析

－112－
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2AR には、9 残基のメチオニンが広く分布しており、そのうち、M82、M215、M279 は活性化にともない大きく構造変化することから（Fig 3）3), 4)、メチオニンメチル基をプローブとして NMR
解析をおこなうこととした。チオレドキシンをモデルタンパク質として、昆虫細胞発現系において、90 % 程度の標識率でメチオニンのメチル基を選択的に 13C 標識する方法を確立した。

Fig 3. 2AR の構造におけるメチオニンの分布
inverse agonist（carazolol）結合状態の構造（灰・シアン） 3) とfull agonist（BI-167107）および G タンパク質結合状態の構造（青・オレンジ）4) の重ね合わせ

2. inverse agonist および full agonist 結合状態の2AR のスペクトル
carazolol（inverse agonist）結合状態の [methyl-13C-Met] 2AR のスペクトルでは、概ねメチオニ
ン 9 残基に対応する数のシグナルが観測された（Fig 4a）。このことは、2AR のメチオニンが、膜貫通領域を含めて観測可能であることを示している。一方、formoterol（full agonist）結合状態のスペクトルでは、carazolol 結合状態と比較して、いくつかのシグナルの化学シフト変化および消失が観測された（Fig 4b）。
著しいシグナルの重なりを解消するため、溶媒または膜に面した 4 残基のメチオニンを同時に変異した、M96T/M98T/M156L/M171S 変異体（以降 4Met 変異体）を作成した。この 4Met 変異体の carazolol および formoterol 結合状態のスペクトルでは、強度の大きい 4 個のシグナルが消失した（Fig 4c,d）。一方で、変異を導入した 4 残基以外のシグナルについては、変異前後で化学シフトに変化はなかった。このことは、変異導入による 2AR の構造への影響はほとんどないことを意味している。この 4Met 変異体を用いることにより、各シグナルが分離して観測することが可能となり、リガンド依存的なシグナルの化学シフト変化および消失が明確に観測可能となった。
－113－
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Fig 4. メチオニンメチル基を選択的に 13C 標識した 2AR の 1H-13C HMQC スペクトル(a,b) 野生型 (c,d) M96T/M98T/M156L/M171S（＝4Met）変異体 (e,f) 4Met/M82V 変異体(a,c,e) inverse agonist (carazolol) 結合状態 (b,d,f) full agonist (formoterol) 結合状態 （*は不純物由来）

シグナルの帰属は、4Met 変異体をベースに、さらにメチオニンを変異することによりおこなっ
た。例えば、M82 由来のシグナルの帰属には、4Met/M82V 変異体のスペクトルを取得し、4Met変異体のスペクトルを比較することによりおこなった。carazolol 結合状態の 4Met/M82V 変異体のスペクトルでは 2 個のシグナルが消失していたことから、M82 は carazolol 結合状態で、2 個のシ
グナルを与えることがわかった（Fig 4e）。以降、これらのシグナルを、M82D および M82U と呼ぶ。
一方、formoterol 結合状態の 4Met/M82V 変異体のスペクトルでは、1 個のシグナルが消失していた（Fig 4f）。このことから、M82 は formoterol 結合状態において、carazolol 結合状態とは異なる
化学シフトに、1 個のシグナルを与えることがわかった。以降、このシグナルを M82A と呼ぶ。
M82 以外のメチオニンについても、同様に 1 残基ずつ変異をおこなうことによりシグナルを帰属した（Fig 4）。各メチオニンのシグナルの特徴について Table 1 にまとめる。
各メチオニンについて、carazolol 結合状態と formoterol 結合状態の化学シフト差をプロットすると、M82、M215、M279 でリガンド依存的に大きな化学シフト変化、またはシグナルの広幅化による消失が観測されることがわかった（Fig 5）。M82、M215、M279 は結晶構造解析において、活性化にともない大きく構造変化する領域に位置する残基である（Fig 3）。このことは、今回観測されたリガンド依存的なスペクトル変化が、活性化にともなう 2AR の構造変化を反映することを意味している。このうち、M82 は formoterol 結合状態でも、高感度でシグナルが観測されたことから、まず M82 に注目することとした。

－114－
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Table 1. 2AR のメチオニンシグナルの挙動
M36

M40

M82

M96

M98

M156

M171

M215

M279

2 次構造ユニット

TM1

TM1

TM2

TM2

ECL1

TM4

TM4

TM5

TM6

細胞外側 (E)

E

E

E

E

E

I

E

I

I

No

No

Yes

No

No

No

No

Yes

Yes

carazolol

1

0

2

1

1

1

1

1

1

alprenolol

1

0

2

1

1

1

1

1

1

tulobuterol

1

0

1

1

1

1

1

1

1

clenbuterol

1

0

1

1

1

1

1

1

1

formoterol

1

0

1

1

1

1

1

0

0

No*1

-

Yes

No*1

No*1

No*1

No*1

Yes

2AR の構造上の位置

または細胞内側 (I)
活性化による構造変化観測されたシグナル数

efficacy 依存的な変化
化学シフト
シグナル強度

No

-

Yes*

2

No

No

No

No

Yes*

Yes
3

Yes*3

*1 化学シフト変化 < 0.1 p.p.m.
*2 平衡に依存した複雑な変化*3 carazolol > alprenolol > tulobuterol > clenbuterol

Fig 5. full agonist 結合状態と inverse agonist 結合状態の化学シフト差
full agonist (formoterol) 結合状態と inverse agonist (carazolol) 結合状態の各メチ
オニンメチルシグナルの化学シフト差を ={(1H)2+(13C/3.5)2}0.5 で算出した。
M215 と M279 は full agonist 結合状態で観測されなかったが、inverse agonist とpartial agonist（clenbuterol）結合状態の化学シフト差は 0.1 p.p.m. 以上であった。

－115－
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3. neutral antagonist および partial agonist 結合状態の M82 由来シグナルの変化
リガンドにより efficacy が異なる機構を明らかにするため、さらに alprenolol（neutral antagonist）、
tulobuterol、clenbuterol（いずれも partial agonist）結合状態について、M82 のシグナルの変化を解析した（Fig 6a,b）。その結果、これらの状態では、carazolol 結合状態と formoterol 結合状態の中間的な化学シフトに、シグナルが観測された。また、今回解析したリガンドの efficacy の順は、
carazolol < alprenolol < tulobuterol < clenbuterol < formoterol であるが、M82 のシグナルもこの順に連続的な化学シフトを与えることがわかった。

Fig 6. 様々な efficacy を有するリガンド結合状態での M82 のシグナルの変化(a,b) 298 K および (c) 283 K における各リガンド存在下での 4Met 変異体の 1H-13C HMQC スペクトル（M82 を含む領域のみ、(a) は各リガンドスペクトルの重ね合わせ） （*は不純物由来）（黒）carazolol（シアン）alprenolol（緑）tulobuterol（紫）clenbuterol（赤）formoterol

－116－
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この M82 のリガンド依存的なシグナル変化は、
4Met 変異体を入れていない 2AR においても観測された（Fig.7）。このことから、観測された
シグナル変化に対する 4Met 変異の影響はなく、野生型 2AR の efficacy を反映して M82 の化学シフトが変化すると結論した。
このような M82 のリガンド依存的なシグナル
変化が、化学シフトの異なる複数の状態の交換により生じている可能性について解析するため、測定温度を 298 K から 283 K に下げて、各リガ
ンド結合状態の NMR スペクトルを測定した。その結果、特に partial agonist 結合状態について、
温度依存的な M82 の化学シフト変化が顕著に観測された（Fig 6c）。このことは、少なくともこ
れらの状態において、M82 のシグナルが化学シ
フトの異なる複数の状態の交換の影響を受けていることを示している。
4. M215 および M279 由来シグナルのリガンド依存的な変化細胞内側に近い領域に存在する M215 は、
carazolol、alprenolol、tulobuterol、clenbuterol 結合状態では 1 個のシグナルを与える一方で、
formoterol 結合状態では、広幅化により観測されなかった（Fig 8a,b）。観測されたシグナルは、
efficacy の順に連続的な化学シフトを与えており、また、efficacy が高いほど、そのシグナル強度は低かった（carazolol > alprenolol > tulobuterol Fig 7. 4Met 変異を有さない 2AR のスペクトル1
13> clenbuterol）。温度を 298 K から 283 K に下げ 298 K における H - C HMQC スペクトル

るにともない、carazolol および alprenolol 結合状 （M82 を含む領域のみ） （*は不純物由来）
態の M215 のシグナルが有意に化学シフト変化 （ 黒 ） carazolol （ シ ア ン ） alprenolol （ 緑 ） tulobuterol （ 紫 ）したことから（Fig 9）、M215 のシグナルについ clenbuterol（赤）formoterolても、化学シフトの異なる複数の状態間の交換が影響していることが示唆された。
M215 の近傍に存在する M279 についても、M215 と同様の傾向が観測された（Fig 8c）。

－117－
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Fig 8. 様々な efficacy を有するリガンド結合状態での M215・M279 のシグナルの変化(a,b) 298 K における各リガンド存在下での 4Met 変異体の 1H-13C HMQC スペクトル(a,b) M215 を含む領域 (c) M279 を含む領域 （(a) は formoterol を除く各リガンドスペクトルの重ね合わせ）（黒）carazolol（シアン）alprenolol（緑）tulobuterol（紫）clenbuterol（赤）formoterol

Fig 9. M215・M279 由来 NMR シグナルの温度依存的な変化(a) carazolol (b) alprenolol 結合状態の 4Met 変異体の 1H-13C HMQC スペクトル（黒）298 K （マゼンタ）283 K のスペクトルの重ね合わせ【考察】
1. M82D・M82U・M82A の化学シフトに対応する 2AR の conformation
メチオニン methyl の 1H の化学シフトは、環電流効果を含む周囲の環境と、3-二面角に強く依存することが知られている 5)。一方で、メチオニン methyl の 13C の化学シフトは、3-二面角に強く依存し、3 が約±60 度（gauche）のときは約 16 p.p.m.、3 が約 180 度（trans）のときは約 19 p.p.m.、
両方をとりうる場合はその量比に応じて中間的な化学シフトをとることが知られている 6), 7)。今回、観測された M82 の 1H および 13C の化学シフトの特徴を、既知の結晶構造と比較すると、M82U は
－118－
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inverse agonist である carazolol 結合状態の結晶構造の特徴に、M82D は別の inverse agonist である
timolol 結合型の結晶構造の特徴に、それぞれよく一致することがわかった（Table 2 の 2,3 列目）。
一方、M82A の化学シフトの特徴は、full agonist および G タンパク質結合状態の結晶構造のに対応することがわかった（Table 2 の 4 列目）。このことから、M82D および M82U は G タンパク質を活性化できない不活性化状態に、M82A は G タンパク質を活性化できる活性化状態に対応すると結論した。
Table 2. 2AR の結晶構造における M82 周辺の特徴と観測された M82 の化学シフトの対応
2AR/timolol

2AR/carazolol

2AR/BI-167107/Gs

PDB code

3D4S (文献 8)

2RH1 (文献 3)

3SN6 (文献 4)

リガンド

inverse agonist

inverse agonist

agonistconformation

inactiveinactive

activeM82 の 3 二面角 (度)165 (trans)-55 (gauche)

63 (gauche)

M82 メチル基の相互作用残基

D1133.32 (O),V1173.36 (H),W2866.48 (H),Y3167.43 (H, H)

Y3167.40 (H, H),S3197.46 (H)C1163.35 (O, H),S3197.46 (H, O)

構造から計算した M82 の1
H 化学シフト値*12.66 p.p.m.

2.35 p.p.m.

2.25 p.p.m.

対応する M82 由来シグナルの観測された 1H 化学シフト値

2.4 p.p.m.
(M82D)

2.3 p.p.m.
(M82U)

2.1 p.p.m.
(M82A)

対応する M82 由来シグナルの観測された 13C 化学シフト値

18.5 p.p.m.
(主に trans)(M82D)

17.6 p.p.m.
(gauche/trans の両方)
(M82U)

16.8 p.p.m.
(主に gauche)(M82A)*1 環電流効果の影響をメチオニンの標準的な化学シフト（2.13 p.p.m.）に加えたもの

2. M82 由来シグナルのリガンド依存的な変化と 2AR の構造平衡
今回、解析した efficacy の異なる 5 種類のリガンドについて、膜貫通領域中央部の M82 の methyl
シグナルの化学シフトは、efficacy 依存的に連続的に変化した（Fig 6a,b）。また、partial agonist
結合状態について、温度依存的な化学シフト変化が観測された（Fig 6c）。このことを合わせると、
M82D、M82U、および M82A に対応する 3 つの conformation の間に平衡が存在し、その平衡が、リガンド依存的に変化していると考えるのが妥当である。
そこで、M82D、M82U、および M82A に対応する 3 つの conformation 間の交換を仮定した上で、今回観測されたスペクトルが再現できるかを、シミュレーションすることとした。その結果、リガンド依存的な変化（Fig 10）および温度依存的な変化（Fig 11）について、シミュレーションのスペクトルの特徴は、実際に観測されたスペクトルと非常によく一致した。このことは、観測された M82 由来シグナルのリガンド依存的、温度依存的な変化が M82D、M82U、および M82A に対応
する 3 つの conformation 間の平衡を反映していることを強く支持する。
－119－
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Fig 10. M82 由来シグナルのリガンド依存的変化のシミュレーション(左パネル) 実際に観測された 4Met 変異体の 1H-13C HMQC の切り出し（1H と 13C の両方の化学シフトを反映するように表示した）(右パネル) M82D、M82U、M82A に対応する conformation の平衡を仮定してシミュレーションしたスペクトル（黒）carazolol（シアン）alprenolol（緑）tulobuterol（紫）clenbuterol（赤）formoterol

3. M215・M279 由来シグナルのリガンド依存的な変化と 2AR の構造平衡
細胞内側に近い領域に存在する M215 および M279 についても、efficacy 依存的な化学シフト変化およびシグナル強度変化が観測されていること、また、M215 に温度依存的な化学シフト変化が観測されていることから、細胞内領域にも M82 近傍と同様な複数の conformation 間の平衡が存在するといえる。
そこで、上述の M82 由来シグナルのシミュレーションと同じパラメータを仮定した上で、M215のシグナルのシミュレーションをおこなった。その結果、リガンド依存的な変化（Fig 12）および
温度依存的な変化（Fig 13）の特徴は、いずれも実際に観測されたスペクトルとよく一致した。このことは、M215 のリガンド依存的、温度依存的なシグナル変化も、M82D、M82U、および M82A に対応する 3 つの conformation 間の平衡で説明可能であることを意味する。したがって、M82 のシ
グナルで観測されたこの平衡は、M82 周辺領域だけでなく、シグナル伝達に重要な細胞内領域を含めた 2AR 分子全体にわたると考えるのが妥当である。

－120－
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Fig 11. M82 由来シグナルの温度依存的変化のシミュレーション(左パネル) 実際に観測された 4Met 変異体の 1H-13C HMQC
(右パネル) M82D、M82U、M82A に対応する conformation の平衡を仮定してシミュレーションしたスペクトル
各リガンド結合状態における（黒）298 K （マゼンタ）283 K のスペクトルの重ね合わせ
矢印は温度を低下させたときの化学シフト変化の方向を示す

－121－
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Fig 12. M215 由来シグナルのリガンド依存的変化のシミュレーション(左パネル) 実際に観測された 4Met 変異体の 1H-13C HMQC
(右パネル) M82D、M82U、M82A に対応する conformation の平衡を仮定してシミュレーションしたスペクトル（黒）carazolol（シアン）alprenolol（緑）tulobuterol（紫）clenbuterol（赤）formoterol

Fig 13. M215 由来シグナルの温度依存的変化のシミュレーション(左パネル) 実際に観測された 4Met 変異体の 1H-13C HMQC
(右パネル) M82D、M82U、M82A に対応する conformation の平衡を仮定してシミュレーションしたスペクトル
各リガンド結合状態における（黒）298 K （マゼンタ）283 K のスペクトルの重ね合わせ

M215 および M279 は inverse agonist 結合状態で 1 個のシグナルのみを与えることから、M82D お
よび M82U に対応する conformation の違いは、M82 周辺を含む 2AR 分子の一部に限られている。
一方で、M215 および M279 のシグナルは full agonist 結合状態で観測されていないことから、M82Aに対応する活性型の conformation においては、細胞内側にミリ秒スケールで運動する複数の状態
－122－
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間の交換が存在することがわかる。2AR を含む GPCR は、細胞内側において、G タンパク質、Gタンパク質受容体キナーゼ、アレスチンなどの複数のシグナル伝達タンパク質と相互作用することが知られている。この活性型 conformation における細胞内側の運動性は、様々なシグナル伝達タンパク質と相互作用する上で重要な役割を果たしていると考えることができる。
4. リガンドごとに efficacy が異なる機構
今回の NMR 解析の結果から、リガンドごとに efficacy が異なる機構を、以下のように説明することができる。full agonist 結合状態では、2AR はほぼ M82A に対応する活性型 conformation にあり、最大のシグナル伝達活性を示す（Fig14a）。partial agonist 結合状態では、主に M82U に 対 応 す る 不 活 性 型
conformation と、M82A に対応する活性型
conformation の平衡にあり、後者の割合が高いほど、より高いシグナル伝達活性を示す（Fig 14b）。neutral antagonist 結合状態では、M82D、M82U、M82A に対応
する 3 つの conformation の平衡にあり、わずかに存在する活性型 conformation
によって、basal 活性と呼ばれる弱いシ
グナル伝達活性が発揮される（Fig 14c）。
inverse agonist 結合状態では主に M82D、M82U に対応する不活性型 conformation
をとり、ほとんどシグナル伝達活性を示さない（Fig 14d）。実際に上述のシミュレーション解析により見積もられた、各リガンド結合状態における M82A に対応する活性型 conformation の割合は、実験的に求められたシグナル伝達活性 9)とよく相関していた（Fig 15）。このこと は 、 M82A に 対 応 す る 活 性 型
conformation の割合により、各リガンドの efficacy が決定されていることを示している。

Fig 14. リガンドごとに efficacy が異なる機構(a) full agonist (b) partial agonist (c) neutral antagonist (d) inverse
agonist 結合状態の 2AR における M82D 、M82U 、M82A に対応する
conformation の平衡を模式図で示した。

－123－
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Fig 15. M82A に対応する conformation とシグナル伝達活性の相関
横軸にシミュレーションから見積もられた M82A に対応する conformation の割
合を、縦軸に細胞を用いたアッセイで見積もられたシグナル伝達活性の強度をプロットした。

これまでに、partial agonist および neutral antagonist 結合状態で、inverse agonist と full agonist の中間のシグナル伝達活性が発揮される機構として、(1) 活性化状態と不活性化状態の平衡と (2)partial agonist 結合状態などに特有の conformation の存在、の 2 とおりの機構が提唱されていた。
本研究は、2AR の膜貫通領域の運動性を NMR により直接解析することにより、2AR が M82D、M82U に対応する不活性化状態と、M82A に対応する活性化状態の間の平衡にあることを示した。これにより、inverse agonist、neutral antagonist、partial agonist、full agonist のシグナル伝達活性の違いは、平衡における活性化状態の割合の違いに起因することが明らかとなった。
【今後の展望】
今回、M82・M215・M279 をプローブとして解析した膜貫通領域の構造変化様式は、アデノシン
A2A 受容体やロドプシンなど、他の GPCR でも共通していることが結晶構造解析により明らかとされている 10)。したがって、本研究で明らかにした、不活性型および活性型 conformation の平衡により、efficacy が決定される機構は他の多くの GPCR についても共通していると考えるのが妥当である。
本研究では、昆虫細胞発現系を用いてメチオニンメチル基選択的な 13C 標識をおこない、2ARの膜貫通領域のメチオニンメチル基を NMR により観測する方法を確立した。メチオニン残基は、GPCR において活性化にともない大きく構造変化する第 3/5/6 膜貫通ヘリックスに多く存在しており（Fig 16）、例えば、M215 に対応するメチオニンは、嗅覚受容体を除いた 293 個のクラス A GPCRのうち、約 30 % で保存されている。このようなプローブを利用して、同様の方法により解析をおこなうことで、他の GPCR についても、efficacy 依存的な conformation の違いを解析することや、
未知のリガンドの efficacy を定量的に解析することが可能となると期待できる。

－124－
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Fig 16. GPCR におけるメチオニンの出現頻度
嗅覚受容体を除く 293 個のクラス A GPCR について、各位置のメチオニンの出現頻度を解析し、5 % 以上で出現する位置を青、10 % 以上で出現する位置を緑で示した。数字は Ballosteros-Wenistein 番号（各ヘリック
ス で 最 も 保 存 さ れ た 残 基 を x.50 で 表 し た も の ） を 示 す 。 デ ー タ は GMOS web interface（http://lmc.uab.cat/gmos）にて算出。

【参考文献】
1)

Kofuku Y. et al., Nat. Commun. 3:1045 (2012)2)

Rosenbaum D. M. et al., Science 318. 1266-1273 (2007)3)

Rasmussen S. G. et al., Science 318. 1258-1265 (2007)

4)

Rasmussen S. G. et al., Nature 477. 549-555 (2011)5)

Perkins S. J. & Wüthrich K. Biochim. Biophys. Acta 576. 409-423 (1979)

6)

London R. E. et al., J. Am. Chem. Soc. 130. 11097-11105 (2008)

7)

Butterfoss G. L. et al., J. Biomol. NMR 48. 31-47 (2010)8)

Hanson M. A. et al., Structure 16. 897-905 (2008)

9)

Baker J. G. Br. J. Pharmacol. 160. 1048-1061 (2010)10)

Deupi X. & Standfuss J. Curr. Opin. Struct. Biol. 21. 541-551 (2011)

学

術

論

文

1) An NMR method to study protein-protein interaction
Noritaka Nishida, Ichio Shimada
Methods Mol. Biol. (2012) 757, 129-37.
2) Isotopic labeling of heterologous proteins in the yeast Pichia pastoris and Kluyveromyces lactis

－125－
目次へ

Toshihiko Sugiki, Osamu Ichikawa, Mayumi Miyazawa-Onami, Ichio Shimada, and Hideo Takahashi
Methods Mol. Biol. (2012) 831, 19-36..
3) An Accurate Pharmacophore Mapping Method by NMR
Yumiko Mizukoshi, Aya Abe, Takeshi Takizawa, Hiroyuki Hanzawa, Yoshifumi Fukunishi, Ichio Shimada, andHideo Takahashi
Angew. Chem. In Ed Engl. (2012) 51, 1362-5.
4) Segmental isotopic labeling of a 140 kDa dimeric multi-domain protein
CheA from Escherichia Coli by Expressed Protein Ligation and Protein
Trans-Splicing
Yuichi Minato, Takumi Ueda, Asako Machiyama, Ichio Shimada, and Hideo IwaïJ. Biomol. NMR (2012) 53, 191-207.
5) Backbone resonance assignments for the cytoplasmic region of the Mg2+ transporter MgtE in the
Mg2+-unbound state
Tatsuro Maruyama, Shunsuke Imai, Masanori Osawa, Motoyuki Hattori, Ryuichiro Ishitani, Osamu Nureki,
Ichio Shimada
Biomol. NMR Assign., (2012) in press.
6) Atypical membrane-embedded PI(3,4)P2 binding site on p47phox PX domain revealed by NMR
Pavlos Stampoulis, Takumi Ueda, Hiroaki Terasawa, Hideki Sumimoto, and Ichio Shimada
J. Biol. Chem. (2012) 287, 17848-59..
7) Backbone resonance assignments for G protein α(i3) subunit in the GTP-bound state.
Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Masanori Osawa, and Ichio Shimada
Biomol. NMR Assign., (2012) 6, 217-20.
8) Structural basis for the modulation of the gating property of G protein-gated inwardly rectifying potassium ion
channel (GIRK) by G protein α subunit in the i/o-family (Gαi/o)
Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Masanori Osawa, and Ichio Shimada
J. Biol. Chem. (2012) 287, 19537-49.
9) NMR study of ligand release from asialoglycoprotein receptor under solution conditions in early endosomes
Takuo Onizuka, Hiroyuki Shimizu, Yuka Moriwaki, Takayuki Nakano, Shozo Kanai, Ichio Shimada and Hideo
Takahashi
FEBS J. (2012) 279, 2645-56..
10) Spatial distribution of cytoplasmic domains of the Mg2+-transporter MgtE, in a solution lacking Mg2+,

－126－
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revealed by paramagnetic relaxation enhancement
Shunsuke Imai, Tatsuro Maruyama, Masanori Osawa, Motoyuki Hattori, Ryuichiro Ishitani, Osamu Nureki, andIchio Shimada
Biochim Biophys Acta (2012) 1824, 1129-35..
11) Biological Role of the Two Overlapping Poly(A)-binding Protein Interacting Motifs 2 (PAM2) of a
Eukaryotic Releasing Factor, eRF3, in mRNA Decay
Masanori Osawa, Nao Hosoda, Tamiji Nakanishi1, Naoyuki Uchida, Tomomi Kimura,Shunsuke Imai, Asako Machiyama, Toshiaki Katada, Shin-ichi Hoshino, and Ichio Shimada
RNA (2012) 18, 1957-67.
12) Functional dynamics of proteins revealed by solution NMR
Masanori Osawaa, Koh Takeuchib, Takumi Uedaa, Noritaka Nishidaa, and Ichio Shimada
Curr. Opin. Struct. Biol. (2012) 22, 660-9.
13) Efficacy of the 2-adrenergic receptor is determined by conformational equilibrium in the transmembraneregionYutaka Kofuku, Takumi Ueda, Junya Okude, Yutaro Shiraishi, Keita Kondo, Masahiro Maeda, Hideki Tsujishita,
and Ichio Shimada
Nature Commun. (2012) 3, 1045, doi: 10.1038/ncomms2046.
14) Structural basis of ER to Golgi ceramide transport driven by the pleckstrin homology domain of CERT
Toshihiko Sugiki, Koh Takeuchi, Yuji Tokunaga, Hiroaki Terasawa, Keigo Kumagai, Miyuki Kawano,
Masahiro Nishijima, Kentaro Hanada, Hideo Takahashi, and Ichio Shimada
J. Biol. Chem. (2012) 287, 33706-18.
15) Structural basis of the efficient electron transport between photosynthetic membrane proteins andplastocyanin using transferred cross-saturation method
Takumi Ueda, Naoko Nomoto, Masamichi Koga, Hiroki Ogasa, Yuuta Ogawa, Masahiko Matsumoto, Pavlos
Stampoulis, Hiroshi Sode, Hiroaki Terasawa, Ichio Shimada
Plant Cell (2012) 10, 4173-86.
16)Functional Equilibrium of the KcsA Structure Revealed by NMR
Shunsuke Imai, Masanori Osawa, Kenichiro Mita, Shou Toyonaga, Asako Machiyama, Takumi Ueda, Koh
Takeuchi, Shigetoshi Oiki, and Ichio Shimada
J. Biol. Chem. (2012) 287, 39634-41.

その他
なし
－127－
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◆ 衛 生 化 学 教 室 ◆教 授

新井 洋由（あらい・ひろゆき）

昭和54年東京大学薬学部卒、昭和59年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、薬学博士

准教授

有田 誠（ありた・まこと）

平成４年東京大学薬学部卒、平成９年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：ハーバード大学医学部インストラクター、薬学博士

助 教

河野 望（こうの・のぞむ）

平成14年東京大学薬学部卒、平成19年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

特任助教

内田 安則（うちだ・やすのり）

平成19年東京大学薬学部卒、平成24年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

研究の概要
生体膜脂質の生物学
１. 生体膜脂質の生合成・リモデリング・修復
２. 生体膜ダイナミクス（細胞分裂・膜輸送等）における脂質の役割
３. 生体膜脂質による膜結合タンパク質の制御
４. 新規生理活性脂質の探索および生理機能５. 抗炎症性脂質メディエーター産生細胞の探索および生理機能
生体膜は、リン脂質二重層とほぼ同量の蛋白質によって形成されており、細胞を外界と区別する
障壁のみならず、細胞内の様々なオルガネラを形成する非常に重要な構造物である。衛生化学教室
は、細胞の基本構造の一つである「生体膜」の新しい生理機能の解明を目指している。特に、生体膜の主要構成成分であるリン脂質およびコレステロールを中心に、その合成・維持および修復の分子機構、生理活性脂質（脂質性メディエーター）の産生における生体膜脂質の役割、生体膜のダイ
ナミックな活動（細胞分裂・膜輸送・ドメイン形成等）における生体膜脂質の役割、膜結合性蛋白質の生体膜脂質による制御、といった観点から研究を展開している。
脂質は水にほとんど溶けず、かつ遺伝子から直接翻訳されて産生される物質ではないため、研究対象としては扱いにくい物質であるが、ポストゲノム時代において非常に重要な研究対象である。
我々は脂質の特性を克服する技術を長年にわたり蓄積してきており、これを武器にオリジナリティ
ーの高い研究を目指している。
大腸菌・酵母・ショウジョウバエ等のモデル生物は高度不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acid:
PUFA）を持っていないが、線虫 C. elegans は高等動物に近い脂肪酸組成を有しており、PUFA を有する。我々は線虫を用いた遺伝学と生化学を融合させたユニークなアプローチにより、PUFA の
生物学的意義の解明を目指している。

－128－
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また、高等動物にユニークな PUFA の機能として、PUFA が酵素的な酸化反応などによって様々な生理活性脂質へと変換され、急性炎症反応を正や負に制御することが知られている。我々は質量分析計を用いてそれら脂肪酸代謝物の一斉定量を行う系を独自に構築しており、それを用いること
で急性炎症反応の制御に重要な代謝パスウェイの同定や、新規生理活性脂質の探索を行っている。
さらに、それらの脂肪酸代謝酵素の遺伝子改変マウス等を用いることで急性炎症反応を制御する脂肪酸代謝物の生理機能の解明を目指している。
2012 年における主な研究成果を以下に述べる。
1. ホスファチジルイノシトール特異的脂肪酸転移酵素（LPIAT）の機能解析
ホスファチジルイノシトール（PI）は、イノシトール環のリン酸化により PI 結合タンパク質を
時空間的に制御し、細胞の増殖、遊走、細胞骨格制御、小胞輸送など様々な生命現象に関与するリン脂質である。PI は極性頭部だけでなく脂肪酸鎖についても特徴的な構造を持つことが知られており、その大部分は sn-1 位にステアリン酸（18:0）、sn -2 位にアラキドン酸（20:4）を有する（図1）。しかしながら、PI がなぜこのような特徴的な脂肪酸組成を持つのか、その生物学的意義はこれまで全く明らかになっていない。
我々は最近、線虫 C. elegans を用いた RNAi スクリーニン
グにより、PI に高度不飽和脂肪酸を導入する脂肪酸転移酵素、

mboa-7/LPIAT (Lysophosphatidylinositol acyltransferase)を同定した。mboa-7 変異体では、PI にアラキドン酸などの高度不飽和脂肪酸を導入する活性が消失しており、PI における高度不飽和脂肪酸の含量が大きく減少していた（Lee et al, Mol Biol

Cell, 2008）。
今回我々は、哺乳動物における PI 脂肪酸分子種の生物学的意義を明らかにするため、マウスにおける mboa-7/LPIAT の相同分子に着目し、LPIAT 欠損細胞ならびに LPIAT 欠損マウスを用いて、機能解析を行った。
1-1. LPIAT 欠損マウスの樹立
LPIAT の生理機能を明らかにするため、LPIAT 欠損マウスを作製した。開始メチオニンを含む第2 エキソンから第 4 エキソンをネオマイシン耐性遺伝子で置換したターゲティングベクターを作製し、定法に従い、LPIAT 欠損マウスを樹立した。LPIAT 欠損マウスの臓器（脳、肝臓）では、アラキンドン酸を PI に導入する活性が完全に消失したことから、本酵素はマウスにおいても LPIAT 活
性を担う主要な酵素であることが分かった。
1-2. LPIAT1 欠損マウスの脳は PI および PIPs の脂肪酸組成が変化する
LPIAT1 欠損マウスでは各臓器においてアラキドン酸を PI へ導入する脂肪酸転移活性が完全に欠失している。そこで、表現型が強く見られる脳に着目し（後述）、PI の脂肪酸組成が変化している
か、ガスクロマトグラフィーおよびマススペクトロメトリーを用いて詳細に調べた。

－129－
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その結果、LPIAT1 欠損マウスの脳では野生型に比べてPI 中のアラキドン酸 (20:4n-6)の量が有意に減少しており、不飽和度の低い脂肪酸やドコサヘキサエン酸 (DHA;
22:6) を持つ分子種に置き代わっていた (Fig. 2)。また、
LPIAT1 欠損マウスの脳における PIPs の脂肪酸組成についても調べた結果、アラキドン酸量が減少しており、PI と同様の脂肪酸組成の変化が起こっていた。以上の結果から、LPIAT1 欠損マウスの脳では、PI に加えて PIPs の脂肪酸組成も変化していることが分かった。
1-3. LPIAT1 欠損マウスは脳構造に異常を示す
LPIAT1 のヘテロマウス同士を交配したところ、ホモマウスはメンデル則では得られず、胎生期
や出生の段階で一部が致死になると考えられた。また、出生したホモマウスは体が小さく、ほとん
どの個体が 30 日以内に致死となった。LPIAT1 は胎生期において神経系に強く発現していたことから、胎仔（E18.5）における脳の形態を調べた
ところ、大脳や海馬が萎縮しており、形態に異常が生じることが分かった（Fig. 3）。さらに、各神経細胞マーカー（Tbr1, Brn1, MAP2）を用いて脳の抗体染色を行ったところ、ホモマウスの大脳皮質では層構造が乱れており、神経細胞の突起伸展や細胞移動に異常を生じている可能性が示唆された。
1-4. LPIAT1 欠損マウスは大脳皮質の層構造形成に異常を示す
大 脳皮 質の層 構造 の異常 の原 因とし て 、
LPIAT1 欠損マウスにおいて神経細胞の移動が異常である可能性が考えられた。そこで、胚発生後期である E15.5 に生じる神経細胞を BrdU
で標識し、E18.5 における BrdU ポジティブな細胞の大脳皮質における分布を調べた。その結果、LPIAT1 欠損マウスの大脳皮質では BrdU
ポジティブな細胞が野生株に比べ、より脳室側に多く分布しており、神経細胞の移動が遅延していることが分かった (Fig. 4, A and B)。
大脳皮質の萎縮の原因として、LPIAT1 欠損
マウスの大脳皮質において、①神経細胞の分化が異常である可能性、および、②神経細胞の細胞死が亢進している可能性、が考えられる。神経細胞への分化についてマーカー分子（Tbr1, Brn1, MAP2）の抗体染色から、LPIAT1 欠損マウスでは

－130－
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神経細胞の分化自体は正常であった。また、BrdU ポジティブな細胞の数には顕著な差はなかったことから (Fig. 4A)、LPIAT1 の欠損は神経細胞の増殖には影響していないと考えられた。次に、TUNEL アッセイを行った結果、LPIAT1 欠損マウスの大脳皮質ではアポトーシスが過剰に起こっていることが分かった (Fig. 4C)。以上のことから、LPIAT1 欠損マウスの大脳皮質では神経細胞移動の異常により層構造の乱れが、アポトーシスの亢進により萎縮が引き起こされることが示唆された。
1-5. LPIAT1 欠損により神経突起が減退する
LPIAT1 欠損マウスの神経系における異常を細胞レベルで解析するため、初代培養神経細胞の形態を観察した。その結果、LPIAT1 欠損マウス由来の神経細胞
では神経突起を持つ細胞の割合が有意に減少している
ことが分かった (Fig. 5, A and B)。また、野生株由来の神経細胞に比べ、神経突起の長さが有意に短いことが分かった (Fig. 5C)。このことから、神経細胞の突起伸展の異常が LPIAT1 欠損マウスの大脳皮質の形態異常の一因である可能性が示唆された。
本研究において我々は、哺乳動物 LPIAT が PI へのアラキドン酸導入に寄与しており、生体膜における PI、及び PIPs の脂肪酸組成を規定すること、また、LPIAT が個体の生存、発達に必須の分子であることを明らかにした。さらに LPIAT 欠損マウスは、特に脳において著しい形態異常を示し、初代培養神経細胞においても突起伸展に異常が観察された。このことは、PI や PIPs における
特徴的な脂肪酸組成が、神経機能において重要な意味を持つことを示している。PIPs の中でも、PI3P はエンドサイトーシスなどの小胞輸送やオートファジーに重要な役割を担うとして知られている。線虫の LPIAT1 欠損変異体において mtm-3 (PI3P 3-phosphatase) を発現抑制すると、顕著に成長が抑制されるという結果を得ており、LPIAT1 の欠損によって PI3P の増加に高感受性になっていることが示唆される。一方、最近 PI の PI3P へのリン酸化を担うキナーゼである Class III PI 3-キ
ナーゼの欠損マウスが大脳皮質の層構造形成に異常を来すという報告がなされている。以上より、
LPIAT1 の欠損によって、PI の脂肪酸組成が変化することで PI3P 量の厳密な制御機構が破綻し、このことが大脳皮質の層構造形成に異常を来す原因なのではないかと考えている。
今後、なぜ PI 及び PIPs の脂肪酸組成変化が脳の表現型と結びつくのかを明らかにすべく、
LPIAT1 欠損マウスや細胞を用いて研究を進めていきたい。
【文献】
LPIAT1 regulates arachidonic acid content in phosphatidylinositol and is required for cortical lamination inmice.
Lee HC, Inoue T, Sasaki J, Kubo T, Matsuda S, Nakasaki Y, Hattori M, Tanaka F, Udagawa O, Kono N,
Itoh T, Ogiso H, Taguchi R, Arita M, Sasaki T, and Arai H.

Mol. Biol. Cell. 23, 4689-4700 (2012)

－131－
目次へ

2. リサイクリングエンドソームにおける脂質の局在・機能解析
リサイクリングエンドソーム（Recycling Endosomes, REs）は、形質膜から取り込まれた分子を再び形質膜に戻すリサイクリング経路、形質膜からゴルジ体へと至る逆行性輸送経路に関与している。我々は昨年、REs がホスファチジルセリン（phosphatidylserine, PS）に非常に富んだオルガネ
ラであること、evectin-2 と呼ばれるタンパク質が PS との結合を介して REs に局在し、REs を介した逆行性輸送を制御していることを見出した（文献 1）2012 年において、我々は① PS の機能をより直接的に検討するため、PS 合成経路に異常を持つ細胞株（PSA-3）を用いて、PS 減少下でどのような異常が見られるか検討した。その結果、PS 減少下では、（1）逆行性輸送に
よってゴルジ体へと運ばれるタンパク質（TGN38）が、ゴルジ体から分散すること、（2）TGN38の逆行性輸送が阻害されることを見出した（文献 2）② 生 化 学 的 解 析 か ら 、 REs に 豊 富 に 存 在 す る 事 が 示 唆 さ れ て い る ス フ ィ ン ゴ ミ エ リ ン（sphingomyelin, SM）に関して、可視化プローブを用いた解析を行い、REs に存在する SM の可視化に成功した（文献 3）
以下、詳細な結果を述べる。
① PS 減少下では TGN38 の逆行性輸送が阻害される
哺乳動物細胞においては、PS はホスファチジルコリン（PC）、及びホスファチジルエタノール
アミン（PE）から合成され、CHO-K1 細胞由来の変異株である PSA-3 では PC から PS を合成する酵素が欠損している（図 1A）。このため、PSA-3 では PSの合成は PE からの経路に依存しており、培地中に PE の前駆体であるエタノールアミン（Eth）が十分に存在する場
合は PS を合成することができるが、培地から Eth を除くと PS が減少する。まず、我々は PSA-3 を Eth 添加条件
（Eth(+)）及び Eth 除去条件（Eth(-)）で 3 日間培養し、細胞内のリン脂質組成を定量した。その結果、Eth 除去条件
で PS が有意に減少することを確認した（図 1B, PSA-3）。
TGN38 は、ゴルジ体と形質膜を巡回しており、逆行性輸送によってゴルジ体に運ばれ、ゴルジ体局在が維持されているタンパク質である（図 2 参照）。我々は PS 減少下で逆行性輸送が影響を受けるか検討するため、まず TGN38 の局在を観察した。Eth 添加条件では、TGN38 はゴルジ体に局在し、ゴルジ体マーカー（GM130）と共局在した。しかし、Eth 除去条件では、TGN38 は細胞質中に強く分散した。この結果から、PS 減少下では TGN38のゴルジ体への逆行性輸送に異常が生じている可能性が考えられた。

－132－
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次に、PS 減少下で実際に TGN38 の逆行性輸送が阻害されるか、輸送アッセイにより検討した。
PSA-3 細胞にラット TGN38 タンパク質を発現させ、Eth 添加条件、Eth 除去条件で 3 日培養した。
氷上で形質膜上の TGN38 を抗体によりラベルした後、細胞を 37℃に戻しラベルした TGN38 を細胞に取り込ませた。45 分後に固定し、取り込まれた TGN38 を蛍光色素付きの 2 次抗体で検出、どのオルガネラまで運ばれているかを検討した（図 2A）。その結果、
Eth 添加条件では TGN38 はゴルジ体まで運ばれ、ゴルジ体マーカー（Syntaxin5）と共局在した（図 2B、Eth(+)、矢印）。一
方、Eth 除去条件ではゴルジ体への輸送が阻害され、細胞質中に点状に局在した（図 2B、Eth(-)）。このことから、PS 減
少下では確かに TGN38 の逆行性輸送が阻害されており、その結果 TGN38 がゴルジ体から分散したものと考えられた。
② Equinatoxin II (EqtII)を用いた細胞内 SM の可視化
生化学的解析から、細胞膜や REs には SM が多い事が示唆されているものの、SM のオルガネラ
レベルでの局在性はほとんど解析されていない。SM のプローブとして汎用されている lysenin は、生体膜上でクラスターを形成している SM のみを認識し、クラスター化していない SM は検出できないという問題点があった。最近発見された Equinatoxin II (EqtII)は、SM の headgroup を認識して特異的に結合するイソギンチャク由来毒素であり、新規の SM プローブとしての利用が期待される。
そこで本研究では COS-1 細胞で細胞膜及び細胞内膜系の染色を行い、EqtII と lysenin の染色像の比較を行った。また、SM 分解酵素（SMase）処理を行うことで、EqtII による細胞の染色像が SMに特異的であるかを検討した。さらに細胞内膜系の染色では各種オルガネラマーカーとの共染色を行い、lysenin と EqtII によってそれぞれ染色されるオルガネラを比較した。
大腸菌で発現、精製した GFP-lysenin と EqtII-GFP を用いて、それぞれ細胞膜の単染色を行った。
GFP-lysenin では染色が点状であるのに対し、EqtII-GFP では
細胞膜全体が滑らかに染色された（図 3, control）。また、
GFP-lysenin と EqtII-GFP による染色は SMase 処理によって著しく減弱した（図 3, SMase）。これらの結果から、EqtII がlysenin と同様に細胞膜の SM を認識することが明らかになった。
膜透過後に GFP-lysenin 染色を行ったところ、主に後期エンドソーム（LEs）に染色が見られた。一方、EqtII-GFP 染色では LEs の他に REs のマーカーであるトランスフェリン受容体（TfnR）との共局在が見られた。その一方で、GFP-lysenin
染色は TfnR との共局在が見られなかった（図 4）
。これらの

－133－
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結果によって、EqtII-GFP により REs の SM が可視化できる
こと、さらに SM が存在している膜の環境が、REs と LEs で異なる可能性が示唆された。
今後も PSA-3 細胞やプローブを用いた解析から、エンド
ソームにおける脂質の局在、機能について PS, SM を軸に解析を進めていく予定である。

【文献】（1） Intracellular phosphatidylserine is essential for retrograde membrane traffic through endosomes.
Uchida Y, Hasegawa J, Chinnapen D, Inoue T, Okazaki S, Kato R, Wakatsuki S, Misaki, R, Koike,
M, Uchiyama, Y, Iemura S, Natsume T, Kuwahara, R, Nakagawa, T, Nishikawa K, Mukai K,
Miyoshi E, Taniguchi N, Sheff D, Lencer, WI, Taguchi T, and Arai H. Proc Natl Acad Sci U S A.
108, 15846-15851 (2011)（2） Impaired retrograde membrane traffic through endosomes in a mutant CHO cell defective inphosphatidylserine synthesis. Lee S, Uchida Y, Emoto K, Umeda M, Kuge O, Taguchi T, and Arai
H. Genes Cells. 17, 728-736 (2012)（3） Subcellular localization of sphingomyelin revealed by two toxin-based probes in mammalian cells.
Yachi R, Uchida Y, Balakrishna BH, Anderluh G, Kobayashi T, Taguchi T, and Arai H. Genes

Cells. 17, 720-727 (2012)

教育の概要
衛生化学教室では、薬学部の講義として４、５学期に行われる「バイオサイエンスの基礎」、６学期に行われる「疾患代謝学」、および７学期に行われる「衛生化学」を担当している。
「バイオサ
イエンスの基礎」に関しては、生物系各研究室（生理化学、微生物薬品化学、生体異物学 各教室）と連携して、生物薬学の基礎研究者に留まらず、基礎医学、さらには 21 世紀のバイオサイエ
ンスの担い手となる人材の育成を意識した講義を行っている。「疾患代謝学」においては、蛋白質代謝学教室と連携して、生体構成成分の基本的な代謝とその破綻によっておきる代謝性疾患について講義を行った。薬学的に重要と考えられる代謝性疾患を基本的な代謝と合わせて解説することにより、代謝経路に関する知識の定着と代謝性疾患のより深い理解を与えることを目指している。また衛生化学に関しては、6 年生コースの設立にともない、薬剤師の人材育成を意識した講義に変更している。学生からのフィードバックを参考に、より良い講義内容になるように努めている。
大学院講義としては、基礎薬科学特論の中で「蛋白質の取り扱いと精製法」について集中的に講義を行っている。生物系大学院生の殆どは、リコンビナントおよび細胞・組織から抽出したものを含めて、何らかの蛋白質を扱っている。しかしながら、その基本的扱い方を殆ど知らない。そこで、本講義では、蛋白質はなぜ失活するのか、それをどのように食い止められるのか、という内容を、

－134－
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酸化、蛋白質分解、カオトロピック効果等の基本的原理を紹介しながら講義を行っており、受講した大学院生から非常に良い反響を得ている。
衛生化学教室では「世界に通用する高いオリジナリティーを持つ研究」を目指している。単に既存の研究の模倣ではなく、常に独創性の高い研究を行うことは容易ではない。そのために研究室での教育としては、最先端の情報に敏感であることはいうまでもなく、「各個人が自分の考えをはっきりと持つ」ことを重要視している。大学院の研究生活では生体成分の取り扱い方、生化学、分子生物学、遺伝学など様々な技術を習得することになるが、「単にテクニックを学ぶだけではなく、しっかりとした研究に対する考え方を持てる人材」の育成を目指している。
さらに、国際的に通用するサイエンティストを養成する一環として、衛生化学教室の大学院生を対象として、外国人講師を招いた英会話教室を開いている。週一回のペースであるが、大学院生が積極的に英会話を習得しようとする機会を与えられたと考えている。

自己点検･評価
本年度の研究成果として我々は、哺乳動物 LPIAT1 が PI へのアラキドン酸の導入に寄与しており、生体膜における PI の脂肪酸組成を規定すること、また本酵素の欠損が神経細胞の移動や細胞死、突起伸展に異常を来たし、その結果、個体レベルで脳において著しい形態異常を示すことを明らかにした。これまで PI に関しては、極性頭部のイノシトール環がリン酸化されることによるシグナリング経路が注目され世界中で研究されてきている。一方、他の生体膜脂質とは大きく異なり、PI の脂肪酸鎖はほとんどが、sn-1 位にステアリン酸(18:0)、sn-2 位にアラキドン酸(20:4)をもつ。
しかしその生物学的意義に関してはほとんど研究されていなかった。本研究の成果は PI の脂肪酸組成が変化した際の個体レベルでの影響を世界で初めて明らかにしたものであり、今後分子機構の解析を進めることで、PI の特徴的な脂肪酸鎖の生理的意義が明らかになることが期待される。
また、我々は脂質の細胞内機能について、特に膜輸送の観点から研究を展開している。本年度においては、脂質合成酵素の変異細胞を用いた解析から、ホスファチジルセリン（PS）が細胞膜からエンドソームを経由してゴルジ体へと至る輸送系（逆行性輸送）に必要であることを明らかにした。さらに、可視化プローブを用いてスフィンゴミエリン（SM）の局在性を解析し、リサイクリ
ングエンドソームの SM の可視化に初めて成功した。これらの実験系・結果を基盤とし、今度もエンドソームを軸として、脂質による膜輸送制御機構を明らかにしていきたいと考えている。

学 術 論 文1.

Regulation of peroxisomal lipid metabolism by the catalytic activity of the tumor suppressor Hrev107.
Uyama, T., Ichi, I., Kono, N., Inoue, A., Tsuboi, K., Jin, X.H., Araki, N., Aoki, J., Arai, H. andUeda, N.

J. Biol. Chem., 287, 2706-2718 (2012)

－135－
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2.

A novel role for alpha-tocopherol transfer protein (alpha-TTP) in protecting against chloroquine
toxicity.
Shichiri, M., Kono, N., Shimanaka, Y., Tanito, M., Rotzoll, D.E., Yoshida, Y., Hagihara, Y., Tamai,
H. and Arai, H.

J. Biol. Chem., 287, 2926-2934 (2012)3.

Deficiency of cardiolipin synthase causes abnormal mitochondrial function and morphology in germ
cells of Caenorhabditis elegans.
Sakamoto, T., Inoue, T., Otomo, Y., Yokomori, N., Ohno, M., Arai, H. and Nakagawa, Y.

J. Biol. Chem., 287, 4590-4601 (2012)
4.

LYCAT, a homologue of C. elegans acl-8, acl-9 and acl-10, determines the fatty acid composition ofphosphatidylinositol in mice.
Imae, R., Inoue, T., Nakasaki, Y., Uchida, Y., Ohba, Y., Kono, N., Nakanishi, H., Sasaki, T., Mitani,S. and Arai, H.

J. Lipid Res., 53, 335-357 (2012)5.

Identification and Structure Determination of Novel Anti-inflammatory Mediator Resolvin E3, 17,18Dihydroxyeicosapentaenoic Acid.
Isobe, Y., Arita, M., Matsueda, S., Iwamoto, R., Fujihara, T., Nakanishi, H., Taguchi, R., Masuda,K., Sasaki, K., Urabe, D., Inoue, M. and Arai, H.

J. Biol. Chem., 287, 10525-10534 (2012)
6.

Structural basis of the strict phospholipid binding specificity of the pleckstrin homology domain ofhuman evectin-2.
Okazaki, S., Kato, R., Uchida, Y., Taguchi, T., Arai, H. and Wakatsuki, S.

Acta. Crystallogr. D. Biol. Crystallogr., 68, 117-123 (2012)
7.

Vitamin E decreases bone mass by stimulating osteoclast fusion.
Fujita, K., Iwasaki, M., Ochi, H., Fukuda, T., Ma, C., Miyamoto, T., Takitani, K., Negishi-Koga, T.,
Sunamura, S., Kodama, T., Takayanagi, H., Tamai, H., Kato, S., Arai, H., Shinomiya, K., Itoh, H.,
Okawa, A. and Takeda, S.

Nat. Med., 18, 589-594 (2012)8.

Spatiotemporal localization of D-amino acid oxidase and D-aspartate oxidases during thedevelopment in Caenorhabditis elegans.
Saitoh, Y., Katane, M., Kawata, T., Maeda, K., Sekine, M., Furuchi, T., Kobuna, H., Sakamoto, T.,
Inoue, T., Arai, H., Nakagawa, Y.and Homma, H.

Mol. Cell. Biol., 32, 1967-1983 (2012)

－136－
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9.

Saturated Fatty Acid and TLR Signaling Link β Cell Dysfunction and Islet Inflammation.
Eguchi, K., Manabe, I., Oishi-Tanaka, Y., Ohsugi, M., Kono, N., Ogata, F., Yagi, N., Ohto, U.,
Kimoto, M., Miyake, K., Tobe, K., Arai, H., Kadowaki, T. and Nagai, R.

Cell Metab., 15, 518-533 (2012)
10. Subcellular localization of sphingomyelin revealed by two toxin-based probes in mammalian cells.
Yachi, R., Uchida, Y., Balakrishna, B.H., Anderluh, G., Kobayashi, T., Taguchi, T., and Arai, H.

Genes Cells, 17, 720-727 (2012)
11. Impaired retrograde membrane traffic through endosomes in a mutant CHO cell defective inphosphatidylserine synthesis.
Lee, S., Uchida, Y., Emoto, K., Umeda, M., Kuge, O., Taguchi, T., and Arai, H.

Genes Cells, 17, 728-736 (2012)
12. Depletion of mboa-7, an enzyme that incorporates polyunsaturated fatty acids into
phosphatidylinositol (PI), impairs PI 3-phosphate signaling in Caenorhabditis elegans.
Lee, H.C., Kubo, T., Kono, N., Kage-Nakadai, E., Gengyo-Ando, K., Mitani, S., Inoue, T., Arai, H.

Genes Cells, 17, 748-757 (2012)
13. LPIAT1 regulates arachidonic acid content in phosphatidylinositol and is required for corticallamination in mice.
Lee, H.C., Inoue, T., Sasaki, J., Kubo, T., Matsuda, S., Nakasaki, Y., Hattori, M., Tanaka, F.,
Udagawa, O., Kono, N., Itoh, T., Ogiso, H., Taguchi, R., Arita, M., Sasaki, T., and Arai, H.

Mol. Biol. Cell, 23, 4689-4700 (2012)
14. Mediator lipidomics in acute inflammation and resolution.
Arita, M.

J. Biochem., 152, 313-319 (2012)
15. Emerging roles of eosinophils and eosinophil-derived lipid mediators in the resolution of inflammation.
Isobe, Y., Kato, T., and Arita, M.

Front. Immunol., 3, 270 (2012)

総 説・著 書1.

｢飽和脂肪酸による炎症・ストレス応答とインスリン抵抗性」
河野望, 新井 洋由
Surgery Frontier, Vol. 19, No. 4, p432-435 (2012)2.

｢ω3/ω6系脂肪酸バランスと炎症の制御」

－137－
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有田誠
Surgery Frontier, Vol. 19, No. 4, p428-430 (2012)3.

｢細胞内ホスファチジルセリン(PS)が制御する膜輸送経路」
田口 友彦, 新井 洋由
生化学, 84, 844-848 (2012)

4.

｢α-トコフェロール輸送蛋白質とビタミンE欠乏症」
河野望, 新井 洋由
内分泌・糖尿病・代謝内科, Vol. 34, No. 3, p254-259 (2012)5.

｢メタボローム新技術が切り拓くこれからの脂質バイオロジー研究」
有田誠, 斎藤 嘉朗, 田口良, 西島 正弘
実験医学, Vol. 30, No. 3, p446-454 (2012)6.

｢リン脂質の飽和／不飽和バランスと小胞体ストレス応答」
河野望, 新井 洋由
実験医学, Vol. 30, No. 3, p429-434 (2012)7.

｢多価不飽和脂肪酸の代謝と炎症の制御」
磯部 洋輔, 有田誠
実験医学, Vol. 30, No. 3, p423-428 (2012)8.

｢脂肪酸の質の違いについて考える」
有田誠
実験医学, Vol. 30, No. 3, p406-411 (2012)

－138－
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◆ 生 理 化 学 教 室 ◆
教

授

堅田

利明（かただ・としあき）

昭和 49 年北海道大学薬学部卒
前歴：東京工業大学生命理工学部 教授、薬学博士

准教授

紺谷

圏二（こんたに・けんじ）

平成７年東京工業大学大学院生命理工学研究科博士課程修了
前歴：東京大学大学院薬学系研究科 助手、博士(理学)

助

教

福山

征光（ふくやま・まさみつ）

平成８年京都大学大学院農学研究科修士課程修了
平成 14 年米国カリフォルニア大学サンタバーバラ校 Ph.D.プログラム修了
前歴：米国ミネソタ大学 博士研究員、修士（農学）、Ph.D.

助

教

梶保

博昭（かじほ・ひろあき）［平成 24 年６月 30 日辞職］

平成 16 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前歴：（株）ファイザー 中央研究所 研究員、博士(薬学)
異動先：イタリア・IFOM Foundation 博士研究員

助

教

齋藤

康太（さいとう・こうた）

平成 17 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前歴：スペイン CRG バルセロナ研究所 博士研究員、博士（薬学）

研究の概要
生理化学教室が対象とする研究領域は、いうまでもなく生理化学であり、生体における種々の生理応答を、生化学、分子生物学、細胞生物学、分子遺伝学などの幅広い手法を用いて研究しています。生理応答とは生体を構成する個々の細胞機能が合目的性をもって発揮される結果であり、これは細胞に常時与えられる外界からの刺激（シグナル）に対して細胞が適切に応答することによって可能となります。生理応答の乱れは、多くの疾病の原因となり、治療に用いられる薬はこの乱れを正常化すべきものです。当教室が研究対象としている細胞のシグナル受容と応答のプロセス（シグナル伝達機構）は、生命科学の中でも最も重要な研究分野の１つとして、国際的にも広範な研究の対象となっています。
これまでに当教室では、独自の研究成果である GTP 結合性制御タンパク質（Ｇタンパク質）、
特に百日咳毒素によって ADP リボシル化される三量体（αβγサブユニットからなる）構造のＧ
タンパク質 Gi ファミリーを中心に、細胞のシグナル伝達系に介在する分子基盤の解明を主要な研究テーマとしてきました。こうした研究から、細胞膜を７回貫通しＧタンパク質と共役する受容体（G protein-coupled receptor: GPCR）にアゴニストが結合すると、そのシグナルはＧタンパク質を介して伝達され、細胞内でシグナル分子を産生する酵素やイオンチャネルの活性を制御するという基本的な概念が確立しました。この作用様式はホルモン受容、神経伝達、さらに細胞の増殖
あるいは分化などの広範な細胞機能の発現に介在することが明らかにされてきました。
薬学を含むこうした最近の基礎生命科学領域の進展によって、細胞におけるシグナル伝達経路とその調節機構に関わる理解が進み、創薬の標的と評価系の開発という課題に対して、様々な視点でのアプローチが可能になっています。これまでは、それぞれの研究分野で個別に見出された
－139－
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知見がより広く適用可能な普遍的概念として定着していく、「個別化」から「普遍化」への流れが強い傾向にありました。しかしながら、ヒトを含む多くの生物種の遺伝子が解読され、ゲノム情報の成果を活かした新しいスタイルによる研究の展開も進んでいます。ポスト・ゲノムシークエ
ンスのこれからは、個々の細胞の生理機能に再び立脚した「差別化」された研究も必要です。当生理化学教室では、三量体Ｇタンパク質に関わるこれまでの研究成果を踏まえて、この間 mRNAの動態制御に登場した eRF3 ファミリー、さらに独自に同定したアティピカルな新奇Ｇタンパク質群を含む低分子量Ｇタンパク質が介在するシグナル伝達系へと生理機能の解明を進めています（図１）。こうしたＧタンパク質が介在する広範な細胞内シグナル伝達系の研究から、諸種のＧタ
ンパク質ファミリー間で共通あるいは相違する制御機構を新しく概念化し、細胞機能の発現に向けてＧタンパク質が特異性と多様性をもたらすメカニズムの解明が期待できます。Ｇタンパク質とその制御因子の遺伝子変異に起因した疾病も多く、Ｇタンパク質シグナルの研究は、疾病の発症メカニズムの理解と創薬研究にも大きく貢献します。今後はより具体的な個々の細胞機能との関わりから、シグナル伝達系の制御機構と生理的役割を解明する必要があり、それらのシグナル伝達経路を対象として、創薬に向けた新しい利用技術を開発することも重要と考えます。以下に、当教室で進めている最近の研究テーマ：Ｇタンパク質が介在する細胞内シグナル伝達系を紹介します。

１．アティピカルＧタンパク質の機能解析
低分子量Ｇタンパク質には、多彩なファミリーが存在し、その中には、未だに機能が全く不明なものもあります。また、他の多くのＧタンパク質とは生化学的性状や組織・細胞内での分布が異なる非典型（アティピカル）なメンバーも存在します。さらに、各サブファミリーが担う細胞機能は必ずしも同一ではなく、それらは個別の役割も果たすことが当教室を含む最近の研究から
－140－
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次第に明らかにされつつあります。当教室では、Ras 類縁のファミリーに属すると考えられるアティピカルな新規低分子量Ｇタンパク質 Di-Ras1,2（ Di stinct subgroup of Ras -family GTPase）、
RRP22（ R as- r elated p rotein on chromosome 22 ）、Rheb1,2（ R as- h omologue e nriched in b rain）、さらに既知の Arf/Arl ファミリーに属するものの新規のサブファミリーを形成する Arl8-A,B（Gie-2,1；novel GTPases indispensable for equal segregation of chromosomes）などの分子群を単離・同定しました（図３）。

多細胞生物種間で良く保存された Di-Ras は、哺乳動物での発現が神経組織に特異的で、その多くが細胞質内で smg–GDS とヘテロ二量体を形成として存在するというユニークな特性を有します。
また Di-Ras の線虫ホモログ（drn-1）も神経細胞特異的に発現することから、Di-Ras が種間を超えて神経細胞において何らかの普遍的な役割を担うことが期待されています。当教室では、線虫

drn-1 変異体を用いた解析から、drn-1 が神経細胞からのシナプス小胞の放出機構に関与する可能性を見出しました。さらに哺乳動物の脳組織を用いた生化学的な解析から、Di-Ras が細胞質画分において smg-GDS と複合体を形成して存在すること、及び smg-GDS の作用によって Di-Ras のグ
アニンヌクレオチド結合親和性が低下することを明らかにし、Di-Ras が smg-GDS と複合体を形成することで、不活性化状態として細胞質に待機している可能性を見出しました。また、RRP22 は増殖抑制作用を有し、癌原遺伝子である Ras とは対照的に癌抑制遺伝子として機能する可能性が示唆されています。さらに Rheb は、ヒト脳のグリア細胞等に特異的な発現パターンを示し、Rheb
を動物細胞に過剰発現すると多層の膜構造をもつ巨大な小胞が形成されることを見出しました。
２．アミノ酸シグナルを伝達するヘテロ二量体型Ｇタンパク質 Rag
他方、Rheb は栄養状態を感知して細胞の成長やタンパク質合成を促進する mTOR（mammaliantarget of rapamycin）経路の上流に位置することが見出されており、Rheb の不活性化因子（GAP）
－141－
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である Tsc（Tuberous sclerosis complex）は、精神遅滞やてんかんを誘発するヒト結節硬化症の原因遺伝子でもあります。また、Rheb と並行して、mTOR を活性化すると考えられている Rag の研究も進行しています。Rag は低分子量 G 蛋白質よりやや大きな分子量をもつ蛋白質で、酵母ではGtr1p と Gtr2p が存在し、ヒトやマウスでは Gtr1p 様の RagA と RagB、Gtr2p 様の RagC と RagD が存在します。酵母やヒトの培養細胞を使った研究により、Gtr1p（または RagA、RagB）と Gtr2p（または RagC、RagD）が異なる機能をもつのではなく、むしろお互いが会合し、ヘテロダイマーを形成して機能するものと考えられていますが、ヘテロダイマー形成の意義やその活性調節機構
は不明です。Gtr1p 様の raga-1 と Gtr2p 様の ragc-1 をもつ線虫は、両者の Rag のノックアウト株が樹立されている唯一の多細胞動物であり、我々はこれらの株を用いて Rag の個体や細胞レベルでの生理機能を解析してきました。これまでに、raga-1 と ragc-1 が、アミノ酸に応答して、幹細胞や芽細胞の増殖や分化を活性化し、ひいては個体の成長を促進することを示唆する知見を得ています。また、raga-1 や ragc-1 の変異体ではリソソーム・後期エンドソームが肥大化していることを見出しています（図４）。近年、培養細胞などを用いた実験などにより、ヒトやショウジョウ
バエの Rag が、アミノ酸シグナルの伝達因子であることが報告されました。また、アミノ酸シグ
ナルの活性化には小胞輸送が重要な働きを担うことが示唆されています。さらに我々はヒト Ragと複合体を形成する p14 という蛋白質が、線虫でも保存されており、線虫の p14 が ragc-1 と相互作用する知見を得ています。これらのことから推察すると、線虫の Rag も他の動物の Rag と同様の機能を担っている可能性が非常に高いと考えられます。そこで、ほ乳動物の Rag を用いて、相互作用因子の探索や細胞生物学的解析を進め、個体レベルでの表現系解析が容易な線虫の遺伝学的研究を並行して行うことによって、個体から細胞や分子のレベルで、Rag の関わるシグナル伝達の機構とその生理機能を探求しています。具体的には、Rag と同様に栄養に応答して芽細胞の増殖や分化を制御していると推測される microRNA を同定しており、Rag や、その他の栄養応答に関わるシグナル伝達経路との関係を調べています。

３．リソソームなどの酸性オルガネラの形成・機能に介在する低分子量Ｇタンパク質 Arl8
一方の Arl8/Gie は、機能未知な低分子量Ｇタンパク質の中で、進化的に最もよく保存されている分子の１つです。Arl8 はヒトの広範な臓器で発現していますが、酵母には存在せず、ショウジ
ョウバエや線虫にはその相同因子が存在することから、多細胞生物において根幹的な機能を司る
－142－
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と考えられます。個体における Arl8 の生理的役割を解析するために、線虫 Arl8 欠失変異体（arl-8変異体）を作出してその表現型を解析した結果、arl-8 変異体は母性胚性致死となることが明らかとなりました。この表現型は、arl-8 変異体にヒト Arl8 遺伝子を導入することにより相補されることから、Arl8 の機能は種間を超えて良く保存されていると考えられます。さらに Arl8 の構造活性相関を調べる目的から、各種の点変異を導入した線虫 Arl8 遺伝子を用いて arl-8 変異体の母性胚性致死性に対するレスキュー実験を行った結果、胚性致死の表現型は野生型及び恒常的活性型（GTP 型）Arl8 でレスキューされ、不活性型と考えられる GDP 型変異体ではレスキューされませんでした。すなわち、正常な線虫の胚発生には Arl8 の活性化が必要であることが示されました。
また、線虫のマクロファージ様細胞である coelomocyte においては、Arl8 はリソソームに局在し、

arl-8 変異体の coelomocyte では、小型化したリソソームが多数形成されることを見出しました（図５）。arl-8 変異体ではエンドソームなどの他の細胞内膜オルガネラの形状に大きな異常は認められないことから、Arl8 は多細胞生物において、主にリソソームに局在し、その形成を制御するＧ
タンパク質と考えられます。さらに arl-8 変異体ではファゴサイトーシスによって取り込まれたア
ポトーシス細胞の分解が非常に遅延していることを見出しました。線虫生殖腺においてアポトー
シスを起こした生殖細胞は、sheath cell と呼ばれる貪食細胞に取り込まれて分解されることが知られています。この分解過程には、アポトーシス細胞を含むファゴソームと、多数の分解酵素を含むリソソームとの融合が必要ですが、最近私達は arl-8 変異体の sheath cell においてファゴソーム
とリソソームの融合が殆ど進行しないことを見出しました。私達はこれまでに coelomocyte における後期エンドソームとリソソームの融合に Arl8 が関与することも見出しており、Arl8 がリソソー
ムの融合が介在する様々な生命現象に関与する可能性が考えられます。Arl8 のリソソーム融合における機能的役割を明らかにする目的で、arl-8 変異体と同様の表現型を示す線虫変異体を RNAi
スクリーニングにより探索したところ、HOPS 複合体の構成因子である VPS-39, VPS-41 の機能低下変異体が同様の表現型を示すことが分かりました。さらに、リコンビナントタンパク質を用いた解析から、Arl8 の活性化型が VPS-41 と結合することを見出し、VPS-41 が Arl8 のエフェクターである可能性が考えられました。酵母においては、HOPS 複合体は液胞融合の際に tethering factorとして機能すると考えられていることから、多細胞生物種においては Arl8 が HOPS 複合体をリソ
ソームにリクルートすることにより、リソソームと他の膜オルガネラとの融合促進に寄与している可能性が考えられます。
また海外のグループとの共同研究により、arl-8 変異体の神経細胞においては、微小管依存的なシナプス小胞の輸送に異常が生じており、シナプス小胞が本来局在すべき神経筋接合部に到達せず、神経伝達物質の放出能が低下するという興味深い表現型を示すことを見出しました。近年の膜オルガネラ・プロテオミクスの知見から Arl8 はリソソームだけでなく、各種のリソソーム関連
オルガネラやシナプス小胞といった多様な酸性オルガネラに存在することが示唆されており、Arl8が酸性オルガネラ全般の形成や機能に関与する可能性が考えられます。

－143－
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４．マルチ・ドメイン構造を有するＧタンパク質
これらのＧタンパク質に加えて、最近では低分子量Ｇタンパク質ドメインと他の機能ドメイン
を合わせもつユニークな構造の新奇Ｇタンパク質に着目した研究も行っています。低分子量Ｇタ
ンパク質は一般に分子量 20〜30 kDa ですが、当研究室で同定した Rab45 は、C 末端に存在する
Rab 相同領域に加えて、N 末端に EF-hand を有するというアティピカルな約 85 kDa のＧタンパク質です（図６）。私達は極性上皮細胞を用いた解析から、Rab45 が主にアピカルリサイクリングエ
ンドソームに局在し、VAC（Vacuolar apical compartment）と呼ばれる上皮細胞に特有な膜構造体の形成に関与する可能性を見出しました。VAC は極性上皮細胞が脱極性化した際に形成される、
アピカル膜蛋白質を含む小胞の凝集体であり、極性が再形成される際にはエキソサイトーシスされてアピカル膜の速やかな形成に重要な役割を果たすと考えられています。私達は、Rab45 の過剰発現により VAC の形成が促進されること、及び、極性再形成時の VAC の消失や極性形成のタイミングが遅延することを見出しました。現在までに知られている Rab ファミリー蛋白質（ヒトでは 60 種類以上）の中で Rab45 は、VAC に局在することが示された初めての Rab ファミリー蛋
白質であり、Rab45 のユニークな一次構造を介した膜輸送系が、上皮細胞の極性形成を制御している可能性が考えられます。

－144－
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繊毛は細胞膜から突出した特徴的な構造体であり、哺乳動物においては多様な組織の細胞に存在し、細胞外環境の感知や水流の発生において重要な役割を果たしています。近年、繊毛の形成不全や機能異常に起因する Bardet-Biedle 症候群や Joubert 症候群などの遺伝性疾患が報告され、繊毛の形成・機能の制御機構に関する研究が進展しています。Arf/Arl ファミリーＧタンパク質に属する Arl13b は、その N 末端に存在する Arf/Arl 相同領域に加え、C 末端にコイルドコイルや Proに富む領域をし、その性状はアティピカルです（図７）。Arl13b が哺乳動物細胞の繊毛に限局して存在し、その局在化には各機能ドメインや膜との相互作用が重要であること、また、Arl13b の発現抑制は、中心体の成熟に影響を与えないが、繊毛形成率を著しく低下させることを見出しました。さらに最近、ヒト Arl13b の変異が Joubert 症候群を誘起することも報告され、Arl13b が繊毛形成・機能に重要な役割を果たすＧタンパク質であることが示されています。また Bardet-Biedle症候群の原因遺伝子産物として報告されている別種のＧタンパク質に Arl6 もあり、Bardet-Biedle症候群の患者で同定された Arl6 の変異は、細胞内の Arl6 の安定性を低下させ、プロテアソームにより分解されて発現量が低下することを明らかにしました。

５．Ｇタンパク質を介した小胞体からのコラーゲン分泌機構
コラーゲン分子は複雑な折りたたみ機構によって合成されますが、その輸送も他のタンパク質と比べて特殊であることが知られています。コラーゲンは小胞体で合成されますが、その形成する複合体が非常に巨大なため、一般のタンパク質輸送に関与する分泌小胞には入りきれないと考えられています。しかし、どのようなメカニズムでコラーゲン分子の分泌が担われているかは未解明です。当研究室では、コラーゲン分子の輸送に関与するタンパク質として新たに cTAGE5 を見出し、この因子が小胞体から分泌小胞が出芽する領域である ER Exit site に特異的に局在化していることを見出しました（図８）。また、cTAGE5 はコラーゲン分泌に関わることが最近報告された因子 TANGO1 と直接結合し、協調的にコラーゲン輸送を担っていることが考えられました。
cTAGE5/TANGO1 複合体は、分泌小胞の形成を司る因子である Sec23/24 とも直接結合することから、コラーゲン分子の積み荷受容体として機能することが考えられました。

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一方で、分泌小胞の小胞体からの出芽は Arf ファミリーに属する低分子量Ｇタンパク質である
Sar1 が制御していることは既に知られています。最近当研究室では、Sar1 のグアニンヌクレオチドの活性化型への交換を促進する因子である Sec12 が、cTAGE5 と結合することを見出しました。
Sec12 は ER exit site へ局在化しますが、その局在化には cTAGE5 と結合することが必要です。さらにこの結合がコラーゲンの輸送を制御している可能性を見出しています。
このことはコラーゲン分泌の際に、低分子量Ｇタンパク質 Sar1 の活性化状態が、より厳密に制御されていることを示唆しています。現在、当研究室では Sar1 と cTAGE5/TANGO1 複合体がどのように協力的に作用することでコラーゲン輸送を担っているのか、その分子メカニズムをさらに解析しております。

教育の概要
生理化学教室では、学部講義として、第４学期に「バイオサイエンスの基礎Ⅰ〜Ⅲ」（必修科目）の一部と第５学期に「分子生理化学」（選択科目）を担当しています。「バイオサイエンスの基礎Ⅰ〜Ⅲ」では、エネルギー獲得の基礎となる物質代謝系について、特に糖質代謝を中心に、細胞・臓器・個体といったレベルで解説します。物質代謝はホルモンなどの様々な細胞外シグナルにより調節されているので、個体におけるシグナル伝達のネットワーク、さらに薬が作用する場としてのシグナル伝達系を概説します。第５学期の「分子生理化学」は、第４学期の「バイオサイエ
ンスの基礎Ⅰ〜Ⅲ」の続編としての位置付けで行っており、先ず実験科学（Experimental Sciences）
で対象とする実験の系について概説し、引き続きホルモンなどの細胞外シグナル分子について、その発見の経緯、エピソードを交えながら、また各種の内分泌疾患との関わりを解説します。その後、細胞外シグナル分子が細胞膜においてどのように識別・受容され、そのシグナルを細胞の内側へと伝達するかの分子機構について解説します。後半は、受容体刺激を介して生理応答の発現へと導く細胞内での普遍的なシグナル伝達経路を中心に解説し、どのような実験から、新しい発見が導かれたかについても紹介します。
大学院講義としては、「基礎薬科学特論Ⅳ」（毎年開講）と「細胞生物学特論」（隔年開講）の一部を担当しています。生物系薬科学分野に含まれる生化学、分子生物学、細胞生物学、分子遺伝
学、疾患生物学等の基礎を学ぶ「基礎薬科学特論Ⅳ」では、定量的な視点を含めて細胞のシグナ
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ル伝達系の基礎について解説します。また、衛生化学教室等と共に担当する「細胞生物学特論」
では、細胞における広範なシグナルの受容と応答に関わる最先端の研究が、当該教室のスタッフと外部講師によって紹介されます。実際に先端領域の研究を推進している若手の研究者から、自身の研究成果やその周辺領域のトピックス、さらに今後の研究動向が解説され、知的興奮が得られるような内容となっています。
研究概要の項で述べたように、生理化学教室では、幅広い手法を用いて細胞のシグナル受容と応答のプロセスに関わる広範な題材を研究の対象としています。教室配属直後の４年次卒業研究
では、個別の研究テーマの開始に先立ち、約１ヶ月間は教室内の全教員によって実施される共通
メニューから、原著論文の読み方や個体・細胞から分子レベルに至る様々な実験手法を幅広く習得する機会が与えられます。この過程で教室の各研究テーマの概要と様々なアプローチを学び、その後の各自の研究テーマの推進にとっても重要である多くの教室員と議論できる環境を養います。
教室のセミナーとしては、全教室員が参加する集談会において研究報告と文献紹介が週 1 回の頻度で行われています。この集談会に加えて、個別の研究グループ単位によるセミナーや教授室でのリトリートも適宜行われており、これらの機会を通じて研究の発表・計画能力が養われるよう指導しています。さらに、教室訪問者や海外留学から帰国した教室出身者による公開セミナー
を適宜開催し、他の先端領域の研究に触れて幅広い視野をもつ機会も設けています。また、大学院生による研究成果の公表においては、学術雑誌への論文掲載に加えて、国内の関連する主要学会（生化学会、分子生物学会、薬学会など）、さらに Gordon、FASEB 会議のような国外での学術集会においても、できるだけ早い時期に発表できる機会を与えています。

自己点検・評価
生理化学教室では、宇井理生教授の定年退官の後、平成５年に東京工業大学生命理工学部より
堅田利明教授が配置換で着任となりましたが、これまでに当教室に在籍した榎本武美、櫨木修の両助教授がそれぞれ東北大学薬学部（平成７年）、広島大学医学部（平成 10 年）教授に昇任し、また多田周右助手は東北大学薬学部（平成 12 年）に転出しました。これらの異動に伴い、平成９年に仁科博史助手が東京工業大学命理工学部より配置換となり（平成 10 年助教授に昇任）、平成10 年に博士研究員の紺谷圏二が助手に採用され、平成 13 年には星野真一助手が講師に昇任しました。平成 14 年４月には紺谷圏二助手が米国に研究出向となり、後任として博士研究員の荒木保弘が同年４月助手に採用されました。平成 16 年４月には、京都大学から浦誠司と当教室を博士課程で修了した渡辺智美が、日本学術振興会の博士研究員（PD）として当教室に加わり、荒木助手が平成 16 年９月から英国に研究出向となりました。平成 17 年１月には仁科助教授が東京医科歯科
大学・難治疾患研究所の教授に、また同年 4 月星野講師が名古屋市立大学・大学院薬学研究科の教授に昇任し、転出となりました。さらに、平成 17 年２月には紺谷助手が研究出向（米国・UCSB）
から復職し（同年 5 月助教授に昇任）、翌 3 月には当教室博士課程修了者の梶保博昭がファイザー
中央研究所より助手に採用され、さらに、同年 10 月に米国ミネソタ大学博士研究員の福山征光が助手に採用されました。平成 18 年 10 月からは、当教室博士課程修了者の小林哲夫が東京女子医科大学医学部（博士研究員）より助手として採用されました。平成 19 年には、博士研究員の浦誠司が４月に東京医科歯科大学・難治疾患研究所の助教として転出し、３月に当教室を博士課程で
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修了した高橋真也と多田稔が、それぞれ日本学術振興会の博士研究員（PD）及び学術研究支援員（リサーチアソシエート）として４月から当教室に加わりました。8 月には研究出向中の荒木助教がドイツでの留学延長のために辞職し、平成 20 年２月には多田学術研究支援員が日本医薬品食品衛生研究所の研究員として転出しました。平成 20 年には、３月に当教室を博士課程で修了した小藤智史が４月に特任研究員として採用され（同年 7 月秋田大学・医学部助教に採用され転出）、6
月に小林助教が米国留学（ニューヨーク大）により辞職しました。平成 21 年３月には、留学から帰国した齋藤康太が助教として採用されました。さらに、この平成 24 年 6 月末には、梶保助教がイタリア留学（IFOM Foundation 博士研究員）により辞職しました。
平成 16〜18 年における教員と博士研究員の多くの異動に伴って、教室の研究テーマは研究概要の項で述べたような新しい課題を中心とした内容になっております。2012 年に公表できた原著論
文数は必ずしも十分ではなく、今後は現在手掛けている新しい課題での研究を急速に発展させ、研究成果を実績として残す努力が急務であると考えております。教室員が苦楽を共有できる新しい体制と魅力あるテーマのもとで、研究のさらなる進展を期待しています。
この 19 年間（平成 6〜24 年）の修士課程修了者総数 90 人の進路内訳は、博士課程進学 50 人（56％）
、
民間会社等への就職 40 人（44％）であり、また博士課程修了者総数 62 人の進路内訳は、博士研究員・助教等のアカデミックポスト 42 人（68％）、民間会社等への就職 20 人（32％）という動向となっています。なお、今年（平成 24 年）度の教室卒業・修了者の進路は、博士課程修了者 1 名：
大鵬薬品工業、修士課程修了者３名：博士課程進学(1 名)、ボストンコンサルタンテンググループ、
楽天、４年薬科学科卒業生３名：本研究科修士課程進学（３名）という状況です。
また、日本学術振興会特別研究員（DC、PD、RA）の採用者は、この間（平成６〜24 年度）生
理化学教室の博士課程に進学した総数 52 人中、26 人（50％）という実績です。これらの採用に加えて、他の博士課程在籍者には全学の学術研究遂行協力費、グローバル COE やリーディング大学
院の RA 支援経費からサポートがあり、当該大学院生にとっては大きな経済的支援となりました。

学
1)

術

論

文

Kajiho H, Fukushima S, Kontani K, Katada T. RINL, guanine nucleotide exchange factor
Rab5-subfamily, is involved in the EphA8-degradation pathway with odin.
PLoS One 7 (1): e30575 (2012) [doi: 10.1371/journal.pone.0030575]

2)

Hata S, Hirayama J, Kajiho H, Nakagawa K, Hata Y, Katada T, Furutani-Seiki M, Nishina H. A
novel acetylation cycle of transcription co-activator Yes-associated protein that is downstream of
Hippo pathway is triggered in response to SN2 alkylating agents.
J. Biol. Chem. 287(26): 22089–22098 (2012)3)

Tada M, Gengyo-Ando K, Kobayashi T, Fukuyama M, Mitani S, Kontani K, Katada T. The
neuronally expressed Ras-family GTPase Di-Ras modulates synaptic activity in Caenorhabditis
elegans.
Genes Cells 17 (9): 778–789 (2012) [doi: 10.1111/j.1365-2443.2012.01627.x]

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4)

Fukuyama M, Sakuma K, Park R, Kasuga H, Nagaya R, Atsumi Y, Shimomura Y, Takahashi S,
Kajiho H, Rougvie A, Kontani K, Katada T. C. elegans AMPKs promote survival and arrest germline
development during nutrient stress.
Biol. Open 1 (1): 929–936 (2012) [doi: 10.1242/bio.2012836]

5)

Hara-Yokoyama M, Kukimoto-Niino M, Terasawa K, Harumiya S, Podyma-Inoue KA, Hino N,
Sakamoto K, Itoh S, Hashii N, Hiruta Y, Kawasaki N, Mishima-Tsumagari C, Kaitsu Y, Matsumoto T,
Wakiyama M, Shirouzu M, Kasama T, Takayanagi H, Utsunomiya-Tate N, Takatsu K, Katada T,
Hirabayashi Y, Yokoyama S, Yanagishita M. Tetrameric interaction of the ectoenzyme CD38 on thecell surface enables its catalytic and raft-association activities.
Structure 20 (9): 1585–1595 (2012) [doi: 10.1016/j.str.2012.06.017]

6)

Osawa M, Hosoda N, Nakanishi T, Uchida N, Kimura T, Imai S, Machiyama A, Katada T, Hoshino S,
Shimada I. Biological role of the two overlapping poly(A)-binding protein interacting motifs 2 (PAM2)of eukaryotic releasing factor eRF3 in mRNA decay.
RNA 18 (11): 1957–1967 (2012) [doi: 10.1261/rna.035311.112]

7)

Katada T. The inhibitory G protein G(i) identified as pertussis toxin-catalyzed ADP-ribosylation.
Biol. Pharm. Bull. 35 (12): 2103–2111 (2012)8)

Takasuga S, Horie Y, Sasaki J, Sun-Wada GH, Kawamura N, Iizuka R, Mizuno K, Eguchi S, Kofuji S,
Kimura H, Yamazaki M, Horie C, Odanaga E, Sato Y, Chida S, Kontani K, Harada A, Katada T, Suzuki
A, Wada Y, Ohnishi H, Sasaki T. Critical roles of type III phosphatidylinositol phosphate kinase inmurine embryonic visceral endoderm and adult intestine.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 (5): 1726–1731 (2013) [doi: 10.1073/pnas.1213212110]

9)

Kawazu M, Ueno T, Kontani K, Ogita Y, Ando M, Fukumura K, Yamato A, Soda M, Takeuchi K, MikiY, Yamaguchi H, Yasuda T, Naoe T, Yamashita Y, Katada T, Choi YL, Mano H. Transforming
mutations of RAC guanosine triphosphatases in human cancers.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 (8): 3029–3034 (2013) [doi: 10.1073/pnas.1216141110]

10)

Sasaki A, Nakae I, Nagasawa M, Hashimoto K, Abe F, Saito K, Fukuyama M, Gengyo-Ando K, Mitani
S, Katada T, Kontani K. Arl8/ARL-8 functions in apoptotic cell removal by mediating phagolysosome
formation in C. elegans.
Mol Biol Cell. 24 (10): 1584–1592 (2013) [doi: 10.1091/mbc.E12-08-0628]

11)

Kasuga H, Fukuyama M, Kitazawa A, Kontani K. Katada T. The microRNA miR-235 couples blast
cell quiescence to the nutritional state.
Nature 497 (7450): 503–506 (2013) [doi: 10.1038/nature12117]

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総説・著書、その他
国際会議・学会での発表等
1)

Fukuyama M, Rougvie AE, Kontani K, Katada T. Ethanol and essential amino acids can trigger
postembryonic development through the insulin/IGF pathway. 5th East Asia C. elegans meeting.
Poster Presentation, 2012 年 6 月 28 日／台北, 台湾

国内での口頭・ポスター発表
総数

20 件

非常勤講師発令、他大学講義・講演、社会への貢献等
堅田 利明
非常勤講師発令：大阪大学医学部、東京医歯大学、他

学術雑誌編集： Naunyn-Schmiedeberg’s Arch. Pharmacol. (Advisory Editor)、J. Biol. Regul. Homeost.

Agents. (Editorial Board)、他
学会活動 他： 日本学術会議 連携会員（薬学）、日本生化学会 理事・評議員、日本学術振興会 科学研究費委員会 専門委員、特別研究員等審査会 専門委員、財団等研究助成金理事・選考委
員（三菱財団、武田科学振興財団、アステラス病態代謝研究会、細胞科学財団、第一三共生
命科学研究振興財団、濱口生化学振興財団、テルモ科学技術振興財団 他）

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◆ 生体異物学教室 ◆
教

授

入村

達郎（いりむら・たつろう）

昭和 4６年東京大学薬学部卒、昭和 49 年同大大学院薬学系研究科博士課程中退
前職：テキサス大学 MD アンダーソン癌センター准教授、薬学博士

准教授

東伸昭（ひがし・のぶあき）

昭和 61 年東京大学理学部卒、平成 3 年同大大学院理学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科講師、理学博士

助

教

傳田

香里（でんだ・かおり）

平成 7 年東京大学薬学部卒、平成 10 年同大大学院薬学系研究科博士課程中退
薬学博士

グローバルCOE特任助教

石井-シュラーデ

カトリン（いしい-しゅらーで・かとりん）
平成 20 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：理化学研究所研究員、薬学博士

研究の概要
私どもは、免疫と病態の理解に新しい展望を開き、これを通してこれまで予防、診断、及び治療することが困難であった疾患を制御する方法の開発に役立てたいと考えている。アプローチの方法として糖鎖生命科学とその周辺領域の知識と技術を用いる事を特徴としている。「免疫疾患」、「がん」、「感染症」は、現在においても健康が脅かされ、社会が損失を被る大きな問題である。解決するためには、疾患の理解や診断と治療の方法確立に至るまで、科学の果たすべき役割は大きい。しかしこれらの領域において糖鎖生命科学によるアプローチは希少であった。糖
鎖生命科学は分子細胞生物学の一領域であるが、独自の知識、技術、リソースを必要としているので、踏み込む研究者は少なく、これを利用して病態の解明や創薬に結びつける努力をすること
は、過去には容易ではなかった。私どもは、上記の目的の目標を達成するために細胞の外側に多量に存在し生化学的に多様な糖鎖とその関連分子に注目することは必須であると考え追究して来た。さらにこれらの研究においては、疾患生物学的なアプローチが非常に重要であると考え、これを追究して来た。疾患生物学は医薬の創製と利用において中心的な課題でありながら、従来は薬学の研究と教育において重視されてこなかった。私どもはこれらを組み合わせることによって、独自性の高い研究を発展させ、創薬の基盤技術として汎用性の高い研究に習熟したプロの育成に努めている。
研究室の具体的な研究テーマは、以下に述べるように（１）アレルギー性疾患に関する研究、（２）がん転移とその診断・治療に関する研究、（３）ウイルス感染に関する研究であり、それらの諸問題を追究するための分子レベルのツールとして、レクチン（糖鎖認識分子）、ムチン（高度に糖鎖が付加した上皮細胞産物である糖蛋白質）、及びエンドグリコシダーゼ（糖鎖を糖鎖断片に切断する酵素）に焦点を当てる事になった。当研究室はこれらの疾患と病態を対象とす

－151－
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る研究において、新たなコンセプトの提案をはじめ、多くの側面で世界をリードしており、当研究室の挙げる成果が国際的に見ても糖鎖に基づく疾患生物学という研究領域全体を支える重要な柱となっている。
１.炎症及びアレルギー性疾患に関する研究
私共は、マクロファージと樹状細胞が免疫系による炎症とアレルギー性疾患を制御する中心的な細胞であると考え、疾患におけるその役割を追究して来た。これらの細胞は、抗原の認識、取込み、プロセシングとリンパ球への提示、さらに細胞活性化による危機情報の発信によって、炎症応答及び獲得免疫応答を開始し、また抑制する。これらの細胞機能を制御する分子の一つとして細胞表面に発現するレクチンが重要である。私共は特にこれらの細胞に発現する類似の分子の中で唯一単糖としてガラクトースを認識する MGL/CD301 に注目して来た。MGL/CD301 は私共のグループがその発見、遺伝子クローニング、機能解析に至るまでほとんど単独で進めてきたマ
クロファージ及び樹状細胞に特異的な細胞表面分子であり、2004 年 12 月に国際白血球分化抗原
ワークショップにおいて CD301 として認められ、純日本発の CD となった。マウスにおいては以下に述べるように CD301 に相当する遺伝子は二つあるが、ヒトに於いては単一の遺伝子であった。
骨髄細胞から血中の単球を経て分化するマクロファージと樹状細胞の大きな部分を占める亜集団は、細胞表面に MGL/CD301 を発現している。これらの細胞は、外来分子を認識して炎症または免疫応答を開始する機能を持つので、このレクチンは、細胞の交通と局在を制御し、これを発現する細胞への糖鎖を含む分子の取込みに介在し、これらの細胞の分化と活性化に影響すると考えられた。実際に、樹状細胞とマクロファージの細胞亜集団における MGL/CD301 遺伝子の発現解析、糖鎖に対する結合特異性の決定に成功した。その過程で、ヒト MGL/CD301、
マウス MGL1/CD301a、マウス

MGL2/CD301b に対するモノクローナル抗体の作製、安定発現細胞の作製、ノックアウトマウスの作出を達成した。さらに、これらの材料と情報を駆使して、発現制御、細胞内分布、組織内分布、内在性の結合相手（カウンターレセプター）の検索、単離とその構造の決定、病態への関わりの解析などを行って来た。
MGL1/CD301a
ノックアウトマ
ウスにおいて故に注目している
病態の第一は炎症性腸疾患である。
MGL1/CD301a
ノックアウトマ
ウスではクローン病や潰瘍性大腸炎のモデルである炎症性腸疾 図 1：樹状細胞表面の糖鎖認識分子（レクチン）が炎症とアレルギーを制御する。
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患の病態の増悪化がみられたので、MGL1/CD301a を発現している細胞を腸管組織において調べると、マクロファージであり、この細胞は通常は腸管上皮の管腔側に存在する常在性細菌が上皮のダメージにともなって組織内に侵入した際に、これらを MGL1/CD301a を介して認識して IL10 を産生放出し免疫応答の軽減に貢献していることを明らかにした。常在性細菌に対する免疫及び炎症応答の抑制における認識分子が発見された意義は大きい。また、この機構は、プロバイオ
ティックスの作用機序の一つと見なされる。2012 年には、このような常在性菌の認識から IL-10の産生に至るシグナル伝達系をさらに明らかにする事ができた点が大きな進展であった。
接触皮膚炎、アトピー性皮膚炎、喘息等のアレルギー性疾患における樹状細胞の関与を、これらの疾患の実験モデルを用いて追究して来た。その結果、マウスに存在するもう一つの MGL である MGL2/CD301b を発現する細胞の関与及び MGL2/CD301b の関与が明らかになった。
MGL2/CD301b を発現する細胞は MGL1/CD301a を発現する細胞の一部であり、皮膚においては真皮樹状細胞であり CD103 を発現しない亜集団であった。トランスクリプトーム解析及び移入実験の結果、この亜集団は Th2 応答を担う樹状細胞亜集団である可能性が高い事を明らかにした。また、喘息モデルやアトピー性皮膚炎モデルにおいては、MGL2/CD301b が直接これらのTh2 型の病態形成に関与している事が明らかになった。免疫応答において、Th2 型応答を主に導く抗原提示の仕組みが明らかにされる事によって、アレルギー性疾患の治療に大きく貢献する事が期待される。
２. がんの進行と転移に関する生物学
がんの治療の大きな障害は、がんが進行して転移性を獲得する事である。転移は複雑な過程であると言われるが、これは誤りで、むしろ極めて単純である。がんは治療が不完全である場合は、必ず進行し、複数の機構を同時に働かせて転移性を獲得する。その変化には遺伝子の変異がかかわる場合も関わらない場合もあり、複雑な制御に基づくことはない。がんの進行と転移性の獲得
は細胞間相互作用の結果である故に、糖鎖関連分子は諸々の形で転移性の獲得に関わり、診断と治療の標的となる。当研究室は、このような領域において、長期にわたって他に類を見ない研究を展開しており、特にがんの進行と転移に伴うムチン発現やその糖鎖の変化と機能に関する研究
では、世界をリードして来た。
ムチンのバックボーンとなるポリペプチドは、ヒト遺伝子としては 20 種が発見され、それらの産物はいずれも O -結合型糖鎖が付加しうるセリンとスレオニンに富むポリペプチド鎖であるが、特定の臓器の上皮に特定の組み合わせが発現している。それらの構造と機能の多様性と生合成の制御は糖鎖部分とバックボーンとなるポリペプチド部分の両者が関わる。私共は、ムチンの特定のグリコフォームに対するモノクローナル抗体を作製し、ムチンの骨格ペプチドの遺伝子発現制
御機構を解明し、膜結合型のムチンの遺伝子を導入することによって細胞に発現させ細胞の挙動がどのように変化するかを解析した。MUC21/エピグリカニンは 1975 年に、悪性度が高く免疫抑制能を持つマウス乳がん細胞が産生する分子（エピグリカニン）として Codington、入村らによって記載されたものである。2004 年にそのコアポリペプチドの遺伝子を同定し MUC21 として登録した。記載のあるあらゆる高等動物遺伝子の中で、その産物のセリンとスレオニンの含量が最高であった。複数の培養細胞株を用いて、MUC21 を強制発現させると、細胞が浮遊することを示した。この効果は膜貫通型ムチンの細胞質内ドメインを欠失させても失われなかったが、細胞
－153－
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外の糖鎖
を多数含
むタンデ
ムリピー
トドメイ
ンを欠失
させると
その欠失
の度合い
に比例し
て効果が
失われた
ことから、
糖鎖を含
む細胞外
ドメイン
が抗接着
効果に重要である事が明らかとなった。さらに、MUC21 発現により細胞死が抑制されることを明らかにし、この効果が糖鎖の構造的な特徴に依存する事を示した。付加している糖鎖の異なる
ヒト MUC21 を見分けるモノクローナル抗体を複数作製し、糖鎖を持たない MUC21 が食道上皮分化の初期及びがん化においてみられることを明らかにした。MUC21 グリコフォームの検出が診断に役立つ可能性を示した。
がん転移を標的にした治療効果を得るためには、微小転移及び手術後に残された少数のがん細胞からの再発腫瘍を標的とした新しい治療によって、これらを撲滅する必要がある。これには副作用のないワクチンの利用が最も望ましい。私共は、ヒトの固形がんでしばしば腫瘍付随抗原として免疫原性を持ち、しかも免疫応答がある場合には予後がより良くなることが知られている腫瘍抗原である MUC1 の DNA をワクチンとして用い、このヒト癌抗原を発現させたトランスジェ
ニックマウスを用いて、実験的な研究を行っている。ヒト MUC1 を強制発現したマウスがん細胞による大腸がん肝転移モデル及び同所移植モデルにおけるワクチン効果を担うエフェクター細胞
及びエフェクター機構を解析し、これが CD4 陽性 T 細胞によって担われていること、腫瘍が形成している臓器環境によってエフェクター機構が異なることを明らかにした。さらに、腫瘍が増殖している局所における免疫系による腫瘍増殖の抑制効果が、抑制性 T 細胞によって阻害されている事を MUC1 トランスジェニックマウスを用いることにより見出した。面白い事にこの効果は少なくとも部分的には抗原である MUC1 に特異的であった。この発見は腫瘍に対する免疫応答が腫瘍増殖に影響を与えることを理解するために重要な知見である。
ヘパラナーゼはヘパラン硫酸及びヘパリンを特異的基質とするエンド--グルクロニダーゼであり、基底膜成分であるヘパラン硫酸の分解を通して免疫細胞やがん細胞の交通を制御すると考えられる。ヘパラナーゼは浸潤転移能の高いメラノーマ細胞に強発現するヘパラン硫酸分解酵素
として 1980 年代はじめに入村、中島、Nicolson らによって発見された。酵素分子のアミノ酸配列
－154－
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と遺伝子クローニングは 1999 年に報告され、分子に立脚したヘパラナーゼの機能に関する研究が可能になった。マクロファージや好中球がヘパラン硫酸分解活性を有することは以前から知られていたが、私共はこの活性を担うヘパラナーゼ分子が、分化に伴い細胞表面に再分布し、炎症応答の重要な局面である接着と移動に伴って移動先端の表面に集積することを明らかにした。この細胞内局在の変化
による細胞外マトリックス分解酵素活性の調節という概念は、ヘパラナーゼを分子として観察することにより初めて得られた知見であった。
ヘパラナーゼは様々な癌の転移に関与するが、ヘパラナーゼが関与する生物機能は必ずしも明らかでなかった。腫瘍微小環境において、ヘパラナーゼは癌細胞以外にも、免疫や炎症に関わる宿主細胞に高発現することが予想され、宿主細胞との相互作用を通じて癌の悪性化に関与する可能性が考えられた。細胞 図３：ヘパラン硫酸特異的なエンド - - グルクロニ
遊走に関与するケモカインに着目し、がん細胞からのケモカイン分泌に与えるヘパラナー
ゼの関与を検討した。

ダーゼであるヘパラナーゼは基底膜・細胞表面のヘパラン硫酸を切断する。ヘパラナーゼ
が腫瘍微小環境におけるケモカイン産生を誘導する鍵分子である可能性を示した。

外因性のヘパラナーゼのモデルとして組換え型ヘパラナーゼを大腸癌細胞株 colon26 に加えたところ、複数のケモカイン、特に単球の遊走を誘導する MCP-1 の発現と分泌が顕著に増大した。この細胞は内因性にヘパラナーゼを発現しているが、shRNA の導入によりヘパラナーゼ発現を低下させても、MCP-1 の遺伝子発現及び分泌に変化は認められなかった。宿主の炎症細胞由来のヘパラナーゼが大腸癌細胞に作用しケモカ
イン発現を誘導することによりさらに炎症性細胞を腫瘍局所に呼び寄せ、癌のさらなる悪性化を誘導するという、ヘパラナーゼの新たな役割が示唆された。
ヘパラナーゼの基質であるヘパラン硫酸・ヘパリンは、細胞外マトリックスの主要な構成成分であるとともに、増殖因子やサイトカイン・顆粒内酵素などとの相互作用を通して組織内の微小環境の形成に重要な役割を果たしていることが知られていた。本年得られた知見は微小環境の形成におけるヘパラナーゼの新たな役割を提示した点で意義深い。この酵素の発現、プロセシング、
局在、分泌などが、他の免疫細胞やがん細胞の微小環境下におけるダイナミックな挙動を制御すると考えられ、免疫、炎症、感染の制御を目指した創薬のターゲットとしての重要性はますます大きくなっている。

－155－
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複数のヒト癌細胞株をトランスクリプトーム解析に供することにより、癌幹細胞分画に発現す
る新規膜蛋白質が同定された。当教室では、この膜蛋白質に対するモノクローナル抗体の作製に世界で始めて成功した。癌幹細胞の新規マーカー分子としての可能性をさらに追究し、癌幹細胞を標的とする新規治療法の確立に寄与したい。
3.ウイルス感染
ウイルス感染の結果は、致死的である場合も軽微である場合もありその原因には不明な点も多い。私どもは、エボラウイルスが種によって、特にザイール種とレストン種間の感染性が大きく異なる事、その違いが、その表層糖蛋白質の構造的な特徴に基づく事を発見した。この構造的な違いは、樹状細胞やマクロファージの表面に発現する C 型レクチンである MGL との相互作用に起因する事を明らかにした。実際に構造解析を行うとそれらの糖鎖は異なっており、レストン種
では 13 ある N -結合型糖鎖が伸長していた。ザイールとレストンの糖蛋白質の部分アミノ酸配列を交換したキメラ糖蛋白質を作製した結果、驚いた事に糖鎖の豊富なムチン様ドメインではなく糖蛋
白質のアミノ末端に近い配列が、全ての N -結合型糖鎖の伸長、MGLとの結合、及びそれに基づく感染性を制御していた。この配列が、糖蛋白質全体の N -結合型糖鎖の伸長度を制御しており、ザイール種のアミノ酸配列は糖鎖伸長、特に 図４：エボラウイルスの異なる種間における感染性の違いは、表ガラクトース残基の付加に阻害的
層糖蛋白質の糖鎖構造に依存しており、その構造は、糖鎖に働き、これが結果として MGL と糖蛋白質の O -結合型糖鎖との結合が高度に付加している部位からは離れた部位のアミノ酸配列によって制御されている。

を阻害している事が明らかになった。これらの結果は、エボラウイルスの種間の感染性の違いがどのような分子的な基盤を持つかを示したばかりでなく、機能的に重要な糖蛋白質糖鎖の構造が、これを産生する細胞に発現している糖転移酵素の種類にかかわらず糖蛋白質の一次構造の一部の配列によって制御される事を明白に示したという意味で、極めてユニークな発見となった。

教育の概要
生体異物学教室では、薬学部の講義として「バイオサイエンスの基礎」の一部「免疫学」及び「がん細胞生物学」を担当している。第４学期に開講する「バイオサイエンスの基礎」では、Stryer 「Biochemistry」（入村、岡山、清水監訳）を教科書に用い、薬学におけるバイオサイエン
スとして是非とも必要な部分をできるだけカバーすべく、密度の高い講義を行っている。その一部に含まれる糖鎖生物学の講義は国際的に見てもレベルが高いものである。第５学期に開講する「免疫学」は、学問体系全体が年々更新され続けている領域であることをふまえ、最新の基礎知

－156－
目次へ

識を無駄なく修得することと、薬の開発や使用に関係する事柄を学ぶことに力を入れている。第７学期に開講する「がん細胞生物学」では、悪性腫瘍の細胞生物学、増殖に関わる遺伝子変化、
薬物治療の作用機序・有効性と限界、悪性腫瘍に対する宿主の免疫応答などのトピックを取り上げ、腫瘍学の全貌を理解することを目標にしている。
大学院講義としては「免疫学特論（2009 年より疾患生物学特論）」及び「クリニカルサイエン
ス特論」を担当している。「疾患生物学特論」では、この分野で活躍する研究者を多数招き、免疫学研究の最先端を紹介する講義を開講し、すべてを英語で行っている。後半の数コマにおいては受講している大学院生による英語によるプレゼンテーションを含めた演習を行っている。「クリニカルサイエンス特論」では、主にがんの臨床的な側面と抗がん剤の臨床開発の現状に関して大学院生が学ぶ機会を設けている。
研究の項で述べたように、生体異物学教室では、糖鎖生物学、免疫学、及び腫瘍生物学の境界領域において極めて独自性の高い最先端の研究を行っている。教室に所属する大学院生は、これらの研究に参加することによって生物医科学研究者としての訓練を受ける。生体物質の取り扱いに関する基本、分子生物学及びゲノム科学的な手法、細胞免疫学の手法、培養細胞を用いる上で必要な技術、がんと免疫を対象とする動物実験法などを学ぶことを目標とする他に、がんと免疫に関する病態を解析する組織学などの習得も目指している。教室のセミナーでは、progress
report と英語による journal presentation を定期的に行っている。progress report では、目標の設定、論理的なアプローチ、適切な実験手技の適用、結果の解釈と評価などがきちんと行われているかを指導する他、発表の方法に関しても指導を行っている。journal presentation は発表、議論とも
すべて英語で行うことにより、英語による議論に慣れるとともに、学生が国際学会で発表する際の事前経験として活かされている。これらの他に、約２−３週毎に研究プロジェクトのグループ
ごとの徹底的なディスカッションを行っている。大学院生による研究成果は、学術論文の項にあるように英文で海外の学術誌に報告している。研究には国際共同研究の形で行われているものも多く、国際的な交流や国際学会における発表の機会が多い。2012 年に大学院生が発表を行った国
際的な集会としては、14th International Biennial Conference on Metastasis Research 2012、Programfor Young Researcher Symposium in Europe, supported by Graduate School of Pharmaceutical Sciences、International Symposium on Glyco-minded Biology of Diseases as a Basis of Pharmaceutical Sciences 等である。また国内学会としては、癌学会、免疫学会、がん転移学会、がん免疫学会、糖質学会、
生化学会、分子生物学会、薬学会などで発表し、関係する科学者の評価を仰いでいる。
最近の教室出身者の多くは、国内外の研究機関、大学、製薬企業などで、特にがんと免疫に関係の深い生物医科学の研究業務とこれに関連した創薬開発業務に就いている。また官公庁等で活躍している人材も多い。

グローバル COE｢医療システムイノベーション｣
学際、融合領域のグローバル COE プログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション」
は工学系、医学系、薬学系３研究科の連携を基盤とする大学院生を対象とする教育プログラムである。このプログラムの目的は、大学院博士課程在学中の大学院生が、医療にかかわる科学の最

－157－
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前線の研究を行うだけでなく、グローバルな視点を持つ活動及び一般社会との連携活動に参加するためのプラットフォームを形成し参加を促すことである。入村は、このプログラムにおける薬学系のリーダーとして、また国際交流活動のリーダーとして石井-シュラーデ特任助教と協力して大きな貢献をしている。特に米国でがん治療の施設として長年最高の評価を得続けているテキサス大学 MD アンダーソンがんセンターと東京大学全学レベルでの交流を発展させ、大学院生の派遣と受け入れを行い、国際交流に大きな成果を上げた。

IARU-GSP
International Alliance of Research Universities（IARU）は世界の有力大学 10 校の協調によるプロ
グラムであり、夏期の短期コース（Global Summer Program: GSP）を相互に提供している。東京
大学において 2008 年から運営されている３コースの内一つは薬学部、工学部、先端研による「Nanoscience」であり、入村が中心となって運営している。多数の参加があり、東京大学における学部レベルでの国際交流に貢献した。

東京大学生命科学ネットワーク
入村は、東京大学生命科学ネットワークの前身である「東京大学生命科学教育支援ネットワー
ク」の設立に貢献し、その主要な活動の一つであるシンポジウムの運営、また、もう一つの主要な活動である東京大学前期課程で用いる生命科学の教科書の編集と執筆に貢献して来た。

公益財団法人薬学振興会
入村は、財団法人（平成２４年より公益財団法人）薬学振興会の理事長及び「先端創薬セミナー」の企画委員長として、当財団の運営と社会連携活動に寄与した。

自己点検･評価
私共のグループは、糖鎖生命科学を駆使した疾患生物学の研究グループとして、国際的に広く知られ、リーディングラボラトリーとしての地位を占め続けている。ムチン、レクチン、グリコ
シダーゼなどの分子を対象にユニークな手法を利用しながら、他に類を見ない新しい領域を切り開き続けている点が評価されていると思われる。2012 年にも継続して一流の国際誌に論文を発表することが出来た。
入村は、International Mucin Workshop, Cambridge, UK において招待講演“Mucin 21/epiglycanin
as a potential marker and a determinant of malignant behavior of cancer cells” を行うなど、糖鎖生物学領域で国際的な貢献が認められている。薬科学領域においても、国際薬学連合（FIP）の総会において、”Immunogenicity of therapeutic proteins”と題する講演をシンポジストとして行った。

－158－
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入村はまた、がん転移の臨床と基礎の研究に関しての国際学術専門誌 Clinical and Experimental
Metastasis の編集長を務めており、これらの領域の国際学会のオーガナイザーなどを務めまた他にもがん転移、糖鎖生命科学などの国際集会に頻繁に招聘を受けていることなどからもこれらの領域への貢献が認められていることがわかる。
東はヘパラン硫酸特異的なエンドグリコシダーゼの免疫と炎症における役割の研究、伝田は樹状細胞の免疫応答における位置づけと C 型レクチンの重要性に関する研究、石井-シュラーデは
主に MUC21 を介したムチン分子と免疫系の制御、癌の進展を解明する研究で、国際的に知られる若手リーダーとして活躍している。

学
1.

術

論

文

Isoyama S, Dan S, Nishimura Y, Nakamura N, Kajiwara G, Seki M, Irimura T, Yamori T.
Establishment of phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor-resistant cancer cell lines and therapeuticstrategies for overcoming the resistance. Cancer Sci, 103: 1955-1960, 2012.

2.

Isoyama S, Yoshimi H, Dan S, Okamura M, Seki M, Irimura T, Yamori T. Development of an
immunohistochemical protein quantification system in conjunction with tissue microarray technology
for identifying predictive biomarkers for phosphatidylinositol 3-kinase inhibitors. Biol Pharm Bull,
35: 1607-1613, 2012.

3.

Kamoshida G, Matsuda A, Sekine W, Mizuno H, Oku T, Itoh S, Irimura T, Tsuji, T. Monocyte
differentiation induced by co-culture with tumor cells involves RGD-dependent cell adhesion to
extracellular matrix. Cancer Lett, 315: 145-152, 2012.

4.

Napoletano C, Zizzari IG, Rughetti A, Rahimi H, Irimura T, Clausen H, Wandall HH, Belleudi F,
Bellati F, Pierelli L, Frati L, Nuti M. Targeting of macrophage galactose-type C-type lectin (MGL)
induces DC signaling and activation. Eur J Immunol, 42: 936-945, 2012.

5.

Sugiura D, Denda-Nagai K, Takashima M, Murakami R, Nagai S, Takeda K, Irimura T. Local effects
of regulatory T cells in MUC1 transgenic mice potentiate growth of MUC1 expressing tumor cells in
vivo. PLoS One, 7: e44770, 2012.

6.

Tamada Y, Takeuchi H, Suzuki N, Aoki D, Irimura T. Cell surface expression of hyaluronan on
human ovarian cancer cells inversely correlates with their adhesion to peritoneal mesothelial cells.
Tumour Biol, 33: 1215-1222, 2012.

7.

Tian Y, Denda-Nagai K, Kamata-Sakurai M, Nakamori S, Tsukui T, Itoh Y, Okada K, Yi Y, Irimura T.
Mucin 21 in esophageal squamous epithelia and carcinomas: analysis with glycoform-specificmonoclonal antibodies. Glycobiology, 22: 1218-1226, 2012.

8.

Suzuki J, Hamada E, Shodai T, Kamoshida G, Kudo S, Itoh S, Koike J, Nagata K, Irimura T, Tsuji T.
Cytokine Secretion from Human Monocytes Potentiated by P-Selectin-Mediated Cell Adhesion. Int
Arch Allergy Immunol, 160: 152-160, 2013.

9.

Kee JY, Ito A, Hojo S, Hashimoto I, Igarashi Y, Tsukada K, Irimura, T, Shibahara N, Nakayama T,
Yoshie O, Sakurai H, Saiki I, Koizumi K. Chemokine CXCL16 suppresses liver metastasis ofcolorectal cancer via augmentation of tumor-infiltrating natural killer T cells in a murine model.
－159－
目次へ

Oncol Rep, 29:975-982, 2013.
10. Takahashi K, Takeda K, Saiki I, Irimura T, Hayakawa Y. Functional roles of TRAIL-DR5 interactionin B16F10 by activating NFκB pathway to induce metastatic potential. Cancer Sci. 2013 Jan 24. doi:
10.1111/cas.12112.

総1.

伝田香里、入村達郎
導」

説

な

ど

「腸管マクロファージの MGL を介する共生細菌認識による IL-10 誘

臨床免疫・アレルギー科

特集「腸管における免疫応答の特殊性とその要因」

58(4):398-404, 2012

国際学術誌の編集
入村は、Asia-Far East Editor として、Clinical and Experimental Metastasis (国際癌転移学会の機
関誌：Kluwer 社)の編集を行った。その他、入村は Glycoconjugate Journal、Journal of Cancer
Research and Clinical Oncology、Oncology Research の Editorial Board Member、東は Trends in
Glycoscience and Glycotechnology の Associate Editor をつとめた。

翻訳

入村は、ストライヤー「基礎生化学」（東京化学同人）の翻訳（共訳）及び監訳を行った。

学

会

発

表

【国際学会】
1.

Haruhiko Fujihira, Katsuaki Usami, Kaori Denda-Nagai, Keita Yamada, Keita Matsuno, Yasuro
Shinohara, Ayato Takada, Kazuaki Kakehi, Tatsuro Irimura. “Glycosylation of Ebola viral envelope
glycoproteins: regulation and roles in the infection.” Program for Young Researcher Symposium inEurope, supported by Graduate School of Pharmaceutical Sciences, U-Tokyo (2012.6/6-14, Universityof Cambridge, UK; University of Bonn, Germany) 6/7,6/11, P

2.

Ryuichi Murakami, Kaori Denda-Nagai, Shin-ichi Hashimoto, Tatsuro Irimura. “A Unique dermal
dendritic cell subset expressing macrophage galactose-type C-type lectin 2 (MGL2/CD301b).”
Program for Young Researcher Symposium in Europe, supported by Graduate School of
Pharmaceutical Sciences, U-Tokyo (2012.6/6-14, University of Oxford, UK; University of Bonn,
Germany) 6/8,6/11, P

3.

Yoshitaka Kimura, Marimo Sato-Matsushita, Hideaki Tahara, Tatsuro Irimura, Yoshihiro Hayakawa.
“IL-17-producing NK1.1+ CD27+ γδ T cells promote tumor malignant progression by inducing
inflammatory microenvironment.” 20th International Symposium on Molecular Cell Biology of
Macrophages 2012, (2012.6/15-16, Sanjo Conference Hall, The University of Tokyo, Tokyo) 6/15, P

4.

Kaori Denda-Nagai, Ryosuke Kurashina, Hiromitsu Hara, Naoki Yoshida, Tatsuro Irimura. “IL-10
induction in colonic macrophages by commensal bacteria is dependent on MGL1 and mediated by the
Syk-CARD9 pathway.” 20 th International Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages
2012 (2012.6/15-16, Sanjo Conference Hall, The University of Tokyo, Tokyo) 6/15, P
－160－
目次へ

5.

Yuan Tian, Kaori Denda-Nagai, Mika Kamata-Sakurai, Shoji Nakamori and Tatsuro Irimura.
“Esophageal squamous carcinoma and normal squamous epithelia express differentially glycosylated
mucin 21.”14th International Biennial Conference on Metastasis Research 2012 (2012.9/2-5:

Brisbane Convention and Exhibition Centre, Brisbane, Queensland, Australia) 9/3, P
6.

Kaori Denda-Nagai, Ryuichi Murakami, Shin-ichi Hashimoto, Shigenori Nagai, Tatsuro Irimura.
“Dermal dendritic cells expressing MGL2 skew the immune response toward Th2 in contact
hypersensitivity.”

The 12th International Symposium on Dendritic Cells (2012.10/7-11, Daegu,

Korea) 10/11, P
7.

Yoshitaka Kimura, Marimo Sato-Matsushita, Hideaki Tahara, Tatsuro Irimura, Yoshihiro Hayakawa.
“IL-17-producing NK1.1+ CD27+ γδ T cells promote tumor malignant progression by inducing
inflammatory microenvironment.” International Symposium on Glyco-minded Biology of Diseases
as a Basis of Pharmaceutical Sciences (2012.11/30-12/1, Ito Memorial Hall, The University of Tokyo,
Tokyo) 11/30, P

8.

Nao Nagai, Naoki Tsunekawa, Yoshitaka Kimura, Tatsuro Irimura, Yoshihiro Hayakawa.
“Characterization of gene expression profiles of early or late progressor cancer cells in inflammationassociated malignant progression model.” International Symposium on Glyco-minded Biology of
Diseases as a Basis of Pharmaceutical Sciences (2012.11/30-12/1, Ito Memorial Hall, The Universityof Tokyo, Tokyo) 11/30, P

9.

Kei Takahashi, Tatsuro Irimura, Yoshihiro Hayakawa. “Bioluminescent imaging of inflammatory
tissue microenvironment in 4T1 breast cancer model.” International Symposium on Glyco-minded
Biology of Diseases as a Basis of Pharmaceutical Sciences (2012.11/30-12/1, Ito Memorial Hall, The
University of Tokyo, Tokyo) 11/30, P

10. Akihiko Kimura, Kaori Denda-Nagai, and Tatsuro Irimura. “MUC1 glycoforms have impact onprotective immunity against MUC1-expressing tumor cells through the function of antigen presenting
cells bearing MGL1/MGL2.” International Symposium on Glyco-minded Biology of Diseases as a
Basis of Pharmaceutical Sciences (2012.11/30-12/1, Ito Memorial Hall, The University of Tokyo,
Tokyo) 11/30, P
11. Hiroaki Shida, Mayumi Sue, Noriko Komatsu, Michihiko Waki, Yoshio Nishimura, Motowo
Nakajima, Nobuaki Higashi and Tatsuro Irimura. “Roles of heparanase expression in local andsystemic inflammation.” International Symposium on Glyco-minded Biology of Diseases as a Basisof Pharmaceutical Sciences (2012.11/30-12/1, Ito Memorial Hall, The University of Tokyo, Tokyo)
11/30, P【国内学会】
1.

須江真由美、志田拓顕、西村吉雄、脇 紀彦、小金裕介、笠岡達彦、中島元夫、東 伸昭、入村達郎「好中球の血管外浸潤におけるヘパラナーゼの関与」 第13回 Pharmaco-Hematologyシンポジウ
ム（2012.6/15-16：日本薬学会長井記念ホール、東京）6/15, O

2.

高橋恵生、入村達郎、早川芳弘「生物発光イメージングによるマウス4T1細胞の転移性微小環境における炎症性シグナル活性化の時空間的解析」 第21回日本がん転移学会学術集会・総会
－161－
目次へ

（2012.7/12-13：オリエンタルホテル広島、広島）7/12, O
3.

東 伸昭、小金裕介、中島元夫、入村達郎「乳腺上皮細胞の上皮間葉転換におけるヘパラナーゼの発現抑制」 第21回日本がん転移学会学術集会・総会（2011.7/12-7/13：オリエンタルホテル広島、広島）7/12, P

4.

早川芳弘、木村好孝、恒川直輝、佐藤（松下）まりも、田原秀晃、済木育夫、入村達郎 「IL-17producing NK1.1+ CD27+ γ δ T cells promote tumor malignant progression by inducing
inflammatory microenvironment」 第16回日本がん免疫学会総会（2012.7/26-28：北海道大学学術交流会館、札幌）7/27, O

5.

東 伸昭、脇 紀彦、中島元夫、入村達郎「細胞外マトリックス内でプロテアーゼ放出を制御する硫
酸化糖鎖ヘパリンとヘパラナーゼ」 第17回日本病態プロテアーゼ学会（2012.8/10-11：オークラア
クトシティホテル浜松、浜松）8/10, P

6.

脇 紀彦、東 伸昭、中島元夫、入村達郎「マスト細胞によるヘパラナーゼの取り込み、プロセシン
グ、活性化」 第17回日本病態プロテアーゼ学会 （2012.8/10-11：オークラアクトシティホテル浜松、浜松）8/10, P

7.

早川芳弘、佐藤（松下）まりも、田原秀晃、済木育夫、入村達郎 「IL-17-producing NK1.1+ CD27+γδ T cells promote tumor malignant progression by inducing inflammatory microenvironment」
第71回日本癌学会学術総会（2012.9/19-21：ロイトン札幌、札幌）9/19, O

8.

高橋恵生、入村達郎、早川芳弘「Bioluminescent imaging of inflammatory tissue microenvironment
in 4T1 breast cancer model」 第71回日本癌学会学術総会（2012.9/19-21：ロイトン札幌、札幌）
9/20, P9.

東 伸昭、脇 紀彦、中島元夫、入村達郎「乳腺上皮細胞の上皮間葉転換におけるヘパラナーゼの発現抑制」 第31回日本糖質学会年会（2012.9/17-20：鹿児島市民文化ホール、鹿児島）9/19, P

10. 木村好孝、佐藤（松下）まりも、田原秀晃、入村達郎、早川芳弘「IL-17-producing NK1.1+ CD27+γ
δ T cells promote tumor malignant progression by inducing inflammatory microenvironment」 第41回日本免疫学会総会・学術集会（2012.12/5-7：神戸国際会議場、神戸）12/7, O/P
11. 伝田香里、藏品良祐、原博満、吉田裕樹、入村達郎「MGL1-dependent IL-10 induction in colonic
macrophages by commensal bacteria is mediated by the Syk-CARD9 pathway」第41回日本免疫学会学術集会 （2012.12/5-7：神戸国際会議場、神戸）12/7,O/P
12. 藤平陽彦、宇佐美克明、伝田香里、松野啓太、篠原康郎、佐藤あやの, 高田礼人、入村達郎 「エボラウイルス表層糖タンパク質に対する糖鎖修飾制御メカニズムの解明」第85回日本生化学会大会（2012.12/14-16：福岡国際会議場・マリンメッセ福岡、福岡） 12/15, O/P
13. 恒川直輝、東 伸昭、中島元夫、入村達郎「結腸がんの転移微小環境におけるヘパラナーゼの関与」 日本薬学会第133年会（2013.3/28-30：パシフィコ横浜、横浜）3/28,O
14. 松浦達也、伝田香里、橋本真一、松島綱治、入村達郎「がん幹細胞に対するモノクローナル抗体作製の試み」 日本薬学会第133年会（2013.3/28-30：パシフィコ横浜、横浜）3/28,O【特別講演】
1.

入村達郎「バイオ医薬品の免疫原性と安全性」薬事エキスパート研修会：バイオ医薬品の免疫原性に関する最近の話題（2012.3.12:千里ライフサイエンスホール、大阪）
－162－
目次へ

2.

入村達郎「糖鎖から疾患と病態を理解する」富山大学和漢医薬学総合研究所セミナー （2012.6.29：
富山大学薬学部新棟セミナー室 8、富山）

3.

Tatsuro Irimura. "Glyco-minded biology of diseases.” International Symposium on Glyco-minded
Biology of Diseases as a Basis of Pharmaceutical Sciences (2012.11/30-12/1, Ito Memorial Hall, The
University of Tokyo, Tokyo) 12/1

4.

入村達郎「糖鎖にこだわる疾患生物学」 日本薬学会第 133 年会（2013.3/28-30：パシフィコ
横浜、横浜）3/29,O

教科書の編集と執筆
入村は、東京大学生命科学ネットワークの幹事、東京大学生命科学構造化センターの運営委員として、生命科学教育、特に東京大学教養学部における前期教育の推進に貢献した。また以下の書籍の発刊について編集委員長を務めた。
1.

薬学生のための基礎シリーズ１『ヒューマニズム薬学入門』培風館

2.

薬学生のための基礎シリーズ２『微分積分』培風館

3.

薬学生のための基礎シリーズ３『基礎物理学』培風館

4.

薬学生のための基礎シリーズ４『基礎統計』培風館

5.

薬学生のための基礎シリーズ５『基礎有機化学』培風館

2012

2012
2012
2012
2012

－163－
目次へ

◆遺伝学教室◆教授

三浦正幸（みうら・まさゆき）

昭和 58 年東京都立大学理学部卒、昭和 63 年大阪大学大学院理学系研究科博士課程修了
前職：理化学研究所脳科学総合研究センターチームリーダー、理学博士

講師

千原

崇裕（ちはら・たかひろ）

平成 8 年熊本大学薬学部卒、平成 13 年総合研究大学院大学生命科学研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助手、理学博士

助教

山口

良文（やまぐち・よしふみ）

平成 11 年京都大学理学部卒、平成 17 年京都大学大学院生命科学研究科博士課程修了、前職：東京大学大学院薬学系研究科助手、博士（生命科学）

研究の概要
個体レベルで遺伝子産物の機能を明らかにすることが、遺伝子や生体分子が制御する生命の理解に必須であるとの観点から、遺伝学教室では遺伝子産物の遺伝学的操作による解析と生体イメージングに重点をおいて研究を行っている。当教室では、個体レベルで遺伝子の働きから生命現象を解明するために、遺伝学的な研究に適したモデル生物であるショウジョウバエとマウスを用いた研究を同時進行させている。これにより、進化的に保存された生命現象の基本メカニズムと生理機能を、個体の中での分子機能の理解から明らかにすることを目指している。

１．ショウジョウバエ老化による神経変性制御
個体レベルでのストレス応答に関わる遺伝子の探索を、遺伝子過剰発現をベースにしたショウ
ジョウバエの遺伝学的なスクリーニングによって行った。得られた遺伝子産物は１９S プロテアソームの構成因子である Rpn11 であり、その過剰発現が伸長ポリグルタミン発現による複眼神経変性の晩発性進行を抑制したことから、正常老化におけるプロテアソームの活性変化に注目した。
その結果、加齢に伴う生体内のプロテアソーム活性の低下が、神経変性疾患発症のリスクファクターの一つである可能性が明らかになった。
次に蛋白質分解系の低下による異常蛋白質の蓄積に加え、原因遺伝子産物の質的な変化が晩発性神経変性の原因になる可能性を考え実験を行った。伸長ポリグルタミンによるショウジョウバ
エ複眼変性モデルに、時間的に遺伝子の ON/OFF が可能な発現制御システムを導入し詳細な検討を行った。その結果、若年で発現させたポリグルタミンアミロイドと老齢個体で発現させたポリグルタミンアミロイドとでは質的な変化があることを明らかにした。
2．ショウジョウバエにおける全身性ストレス応答
生体は常に様々なストレスにさらされているが、ストレスを受けた細胞の応答に個体は巧みに反応して健常な状態を維持する。細胞内のストレス情報伝達機能の研究は目覚ましい進展を見せ
－164－
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ているが、細胞や組織間相互作用に注目したストレス応答研究は未だ少なく、解明されるべき課題が多い。細胞が強いストレスを受けた場合、カスパーゼの活性化→アポトーシス→組織修復あるいは再生、といった生体反応が考えられる。一方でカスパーゼの活性化が抑制された状態では二次的なネクローシスが生じ、その際に様々な危険信号分子が生体内に放出される。このような状況は生体の恒常性に関わる細胞死と再生が行われなくなった場合にも生じ、その場合には慢性的な炎症状態を引き起こすと考えられる。慢性的な炎症が癌や糖尿病、神経変性といった様々な疾患の根底にあることが最近注目されているが、カスパーゼの活性化不全を示すモデル動物を用いた解析はこのような慢性炎症時の生体応答を明らかにする上で非常に有用である。我々は、カ
スパーゼ活性化因子 dapaf-1 の機能欠損変異体が、様々なストレス刺激に対して脆弱であるとの知見から、その分子メカニズムの解明に向けた研究を行っている。表皮創傷後に腸で特異的にカ
スパーゼ活性化がおこり、腸でのカスパーゼ活性化抑制系統では創傷刺激に高感受性を示した。
体液の移入実験から dapaf-1 の機能欠損変異体の創傷後の脆弱性にはシステミックな因子が関わることが予想されたため、野生型及び変異体ショウジョウバエ体液サンプルを採取して、プロテ
オミクス及びメタボローム解析を行った。さらに創傷後の腸でのカスパーゼ活性化の調節機構、意義に関して解析を進めている。
3．哺乳類神経発生/恒常性維持過程における細胞死の生理的意義・制御機構の解明
哺乳類神経系発生過程では大量の細胞死が生じる。発生過程では特にアポトーシスと呼ばれる形式の細胞死が顕著である。アポトーシスが大量に生じる神経発生の最初期イベントは神経管閉鎖である。神経管とは脳や脊髄のもととなる器官であり、板状の神経板の左右両端が筒状の神経管となるように融合するという、神経管閉鎖を経て形成される。この神経管閉鎖が正常に完遂されることが、その後の中枢神経系の発生には必須である。致死的な先天的奇形である外脳症や無脳症、発症率の高い水頭症や二分脊椎の原因の１つは、神経管閉鎖の異常であると考えられている。神経管閉鎖の過程では、神経板の融合部周辺で大量のアポトーシスが起こることが知られ、また、この時期のアポトーシスが減少したマウスでは頭部に神経管閉鎖異常が高頻度で起こることが観察されることから、頭部神経管閉鎖過程ではアポトーシスが重要な働きを担うことが示唆されてきた。当研究室では、超高速スキャン型共焦点顕微鏡を用いたライブイメージング技術と、
当研究室で開発したカスパーゼ活性化検出蛍光プローブを組み合わせることで、哺乳類頭部神経
管閉鎖過程とそこで起こるアポトーシスを同時可視化することに世界で初めて成功した。その結果、アポトーシスは頭部神経板の形態変化に寄与することで、頭部神経管閉鎖の円滑な進行に貢献することが示唆された。正常な発生過程では、頭部神経管閉鎖のちに急激な脳室の拡大が生じるため、頭部神経管閉鎖が一定の時間内に終了することは、その後の脳の発生にとって非常に重要と考えられる。このように、アポトーシスは円滑な形態形成運動の遂行に役立つことにより、正常な脳のかたち作りに貢献していることが明らかになった。この研究で樹立したライブイメー
ジング系は、細胞の死に方の重要性が示唆されている、免疫疾患や悪性腫瘍、さらには神経変性、心筋梗塞などの疾患研究にも貢献できるものと期待している。現在、これらのアポトーシスの生
じる機構／原因や、形態形成以外への影響について、代謝制御や成長因子の分泌といった観点か
らさらに精力的に研究を進めている。また中枢神経系発生の後期過程における細胞死の役割にも注目し研究を進めている。
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発生過程と同様に、細胞死は成体でも、皮膚や腸、免疫系、血球系といった細胞の入れ替わりの生じる組織の恒常性維持において、必須の役割を果たしていると考えられる。近年、成体の恒常性維持過程ではアポトーシス以外の細胞死様式が生じる例も明らかになりつつある。しかし、
これら非アポトーシス性細胞死の検出法は限られており、生体内での頻度や意義はいまだ不明な点が多い。そこで、新規細胞死検出プローブの開発によりこれら非アポトーシス性細胞死の生体内での制御機構・生理的意義の解明を目指している。一方、自然界には、通常であればその構成細胞が死んでしまい個体死に至るような極限状態でも生存を可能とする動物が存在する。その一例は冬眠する哺乳類である。そこで現在、なぜこれら冬眠動物は寒冷飢餓状態での生存が可能なのか、分子メカニズムの解明を目指して研究を進めている。
4．嗅覚系神経回路の形成・維持の分子基盤
神経細胞は「軸索」「樹状突起」、双方の突起を正確に配線し、シナプス結合を形成することにより機能的な神経回路を形成する。脳のように極度に複雑な神経回路も、1 つ 1 つの神経細胞レベ
ルで観察するとこのような単純な神経接続の集合にすぎない。しかし、脳は限られた数の神経細胞で莫大な量の神経情報を統合・処理・収納するために、シナプス形成領域の「脳内における空間的配置」をも巧みに利用しており、これによって更に情報処理能力を向上させている。このよ
うな個々の神経細胞が神経組織でとるシナプス形成場の脳内配置様式を神経地図と呼ぶ。機能的な神経回路網の基本原理解明には、「神経地図」の発生機構の理解が必須となる。しかし、これまでの神経回路に関する研究は、「複数の神経が集団として軸索ガイダンスやシナプス形成を行う系」、あるいは「単一細胞を神経組織から解離した状態での現象に関するもの」であり、生体組織としての神経回路(= 神経地図)形成研究は殆ど行われていない。このような状況を鑑み我々はショ
ウジョウバエの遺伝学的モザイク解析法を活用することにより、脳内１細胞レベルの解像度で「神経地図」発生の分子機構解明を目指している。更に、一度作り上げた神経回路を生体の一生に渡って維持する分子機構に関しても研究を行うことにより「神経回路と老化」の関係についても理解を深めていく。
ショウジョウバエ嗅覚受容体神経 (Olfactory Receptor Neuron: ORN) は、その軸索を脳内の一次嗅覚中枢である「触角葉」内の糸球体（球状のシナプス構造）へ投射する。成虫の触角葉内には約 50 個の糸球体が 3 次元的に配置されており、それぞれの糸球体は識別可能である。次に、ORN
軸索から糸球体へ伝えられた嗅覚情報は、投射神経 (Projection Neuron: PN) の樹状突起へ伝えられる。興味深いことに、PN 樹状突起は ORN 軸索と同様に、約 50 個ある糸球体の中から 1 つを選び出して投射しており、ORN 軸索と PN 樹状突起との「1 対 1」対応が実現されている。これにより、外界からの嗅覚刺激を脳内の位置情報・神経地図に変換している。

meigo (medial glomeruli )変異体は、PN 樹状突起ターゲティングに特徴的な異常を示す。PN を
meigo 変異ホモ接合体にすると、PN 樹状突起が正中線側へシフトする。更に、ORN を meigo 変異
ホモ接合体にしても、PN の場合と同様に、ORN 軸索は正中線側へシフトする。これらの表現型は、触角葉内に「正中線-側方軸方向の位置情報」が存在し、PN・ORN が共通の分子基盤を利用して目的の糸球体へ投射することを示唆している。meigo 変異体の原因遺伝子は、ER・Golgi 体に局在する糖核酸輸送体をコードする。このことから「meigo 変異体細胞では、分泌経路を通るターゲテ
ィング膜分子の機能が異常になる」ことが予想されたため、様々な候補分子を遺伝学的に検証し
－166－
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た。その結果、軸索ガイダンス分子として知られる Ephrin の機能が Meigo によって制御されることを見いだした。現在、Meigo による Ephrin 機能の制御機構に関して遺伝学的・生化学的解析を進めている。
次に、個体の一生を通じて嗅覚系神経回路が「どのように維持されるのか、また変化しうるのか」を解析する目的で、神経変性・神経細胞死を制御しうる酵素：カスパーゼの活性化パターンを解析した。その結果、約 50 種類の ORN のうち数種類の ORN で、加齢依存的にカスパーゼが活性化していることを見出した。更に、このカスパーゼ活性により、「加齢依存的な ORN 細胞死」
「加
齢依存的な ORN-PN 神経伝達の減弱」が引き起こされていることも確認している。現在、どのようにして「加齢依存的に」「特定の神経細胞で」カスパーゼが活性化されるのか、その分子機構の同定、及びその生物学的意義の理解を目指して研究を進めている。
5．国際シンポジウムの開催
ゲノムの解読が終わり、さらにプロテオミクス研究が発展し、ゲノムからの情報を網羅的に扱って解析する方法論が一般化してきた。そして現在、メタボロミクス研究が生命現象および疾患の解明の手段として大いに注目されている。代謝産物を総合的に解析する技術革新により、生命科学研究に新たな潮流が生まれつつある。蛋白質の機能はその翻訳後修飾に依存し、リン酸化に加えて、分析技術の進展はメチル化、アセチル化、カルボニル化、グリコシル化等の修飾を蛋白質の機能的コーディングとして位置づけることが可能になってきた。JST のサポートを受けて｢代謝機構制御による生命科学の新たな潮流｣と題して、国内・外の第一線で活躍する研究者が一同に介して発表・討論を行う国際シンポジウムを三浦が代表として 9 月 27 日から 28 日に東京大学
弥生講堂を使って開催した。この新しい研究分野を牽引している研究者を国内外から招聘し、さらに若手研究者によるポスター発表も行い、その演題数は 45 件であった。シンポジウム参加者
数は 198 名で、活発なシンポジウムとなった。

教育の概要
遺伝学教室は、学部の講義として「発生遺伝学」のすべてと、「機能形態学」、「薬学概論」、「教
養部総合科目」の一部を担当している。
「発生遺伝学」では、学部３年生に対してショウジョウバ
エやマウスといったモデル生物を用いた個体レベルでの遺伝子・分子機能解析の基礎を講義している。発生生物学は個体レベルでの生命現象を扱う学問領域であり、遺伝学、分子生物学、生化学、細胞生物学の知見が総合されている。バイオサイエンスの基礎とこの講義を習得することで、分子が個体レベルでどのように作用しているのか、さらに遺伝子・胚操作など社会的にも取り上げられることの多い研究領域を深く理解することが出来るようになると考えている。「薬学概論」
では、薬学部進学内定者に対して疾患研究におけるモデル生物系の利用について概説した。
「機能形態学」では、｢泌尿器・生殖器系の発生と機能｣｢消化管・肝臓の構造と機能｣および｢内分泌系｣についての基礎的な講義を行った。
「教養部総合科目」では「個体レベルでの分子機能解明」について概説した。また、大学院分子生物学特論で｢細胞死の遺伝学的制御｣、｢細胞社会の構築・維持における細胞死｣および「神経回路一生を支える分子基盤」を担当した。講義以外では「遺伝学実

－167－
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習」を担当しショウジョウバエを用いた細胞死、感染症に関する基礎実験を通して、個体レベル
での分子機能解析法を教育した。
教室では、週２回開かれる英語で行われる研究室セミナーで仕事のまとめかたや、プレゼンテーションの仕方を指導している。また個々の研究テーマに関しては教員と学生とが密にディスカッションを行い、研究の方向性や結果の意味合いなどを話し合っている。大学院生は国際学会に積極的に参加して、世界的なレベルで研究を推進する力を養っている。

自己点検･評価
本年度も分子機能解析を個体レベルで行っていく研究スタイルを重要視して研究を進めている。
そのモットーである「分子の働きを個体で観察し操作する」ことによって生命現象の理解をする
ために、生体イメージングと遺伝学を積極的に取り入れた研究を行っている。
三浦教授は、アポトーシスシグナルの不全が生体防御や恒常性維持機構とどう関わってくるのかを解明する目的で行っている CREST 研究「個体における細胞ストレス応答代謝産物の遺伝生化学的解明」をすすめ、遺伝学とメタボロームとを融合させた特色ある研究を展開している。この分野の一線の研究者を集めた国際シンポジウムを主催し成功させた。
千原講師は、ショウジョウバエの神経回路研究に遺伝学的技術を活用することにより、「神経回路の形成・維持に関わる分子基盤」の体系的な理解を目指している。特に、嗅覚系神経回路、及び神経筋接合部をモデルとして、「神経回路・シナプス形成の分子機構」、及び「加齢に伴う神経機能変化とカスパーゼの役割」に関する研究を進めている。
「脳神経地図の形成と認識を司る分子基盤解明」という研究テーマで JST さきがけ研究者を兼任している。
山口助教は、ショウジョウバエで得られた知見を生かしつつ、哺乳類中枢神経系の発生・発達過程における細胞死シグナルの生理的機能とその意義を明らかにすることを目指している。具体的には、生体内での細胞死シグナルを操作できる遺伝子改変マウスの作製とその解析を中心に行なっている。また同時に、細胞死制御が劇的に変化していることが予想される「冬眠」現象の分子メカニズム解明を目指し、新規冬眠モデル動物を導入し研究を進めている。現在、「冬眠を可能とする生体状態の可視化とその誘導メカニズムの解明」という研究テーマで JST さきがけ研究者を兼任している。発生・恒常性維持いずれにおいても細胞死の制御には共通して代謝制御が関与するという観点で研究を進めている。この視点から、第 35 回日本分子生物学会においてワーク
ショップ「生命現象をエネルギー代謝から理解する」（2012 年 12 月）を企画し好評をおさめた。

学
1)

術

論

文

Sekine, Y., Hatanaka, R., Watanabe, T., Sono, N., Iemura, S., Natsume, T., Kuranaga, E., Miura, M.,
Takeda, K. and Ichijo, H.:The kelch repeat protein KLHDC10 regulates oxidative stress-induced
ASK1 activation by suppressing PP5.

Mol. Cell 48, 692-704, 2012

－168－
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2)

Kunte, MM., Choudhury, S., Manheim, JF., Shinde, VM., Miura, M., Chiodo, VA., Hauswirth, WW.,
Gorbatyuk, OS. and Gorbatyuk, MS.: ER stress is involved in T17M rhodopsin-induced retinaldegeneration. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 53, 3792-3800, 20123)

Murayama, M., Su, B., Okabe, K., Kishimura, A., Osada, K., Miura, M., Funatsu, T., Kataoka, K.,
and Kato, M.: NanoPARCEL : a method for controlling cellular behavior with external light.

Chem

Comm. 48, 8380-8382, 20124)

Ishida Y, Sekine Y, Oguchi H, Chihara T, Miura M, Ichijo H, Takeda K.: Prevention of apoptosis by
mitochondrial phosphatase PGAM5 in the mushroom body is crucial for heat shock resistance inDrosophila melanogaster. PLoS One 7, e30265, 2012

総説・著書、その他
1)

Yamaguchi, Y., and Miura, M.: How to form and close the brain: insight into the mechanism of cranial
neural tube closure in mammals.
Cell Mol Life Sci. 2012 Dec 15. [Epub ahead of print] DOI 10.1007/s00018-012-1227-7

2)

Miura, M.: Apoptotic and nonapoptotic caspase functions in animal development.
Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 4; doi:pii: a008664. 10.1101/cshperspect.a008664, 20123)

三浦正幸：プログラム細胞死：その分子機序と発生における生理的な役割、ライフサイエン
ス領域融合レビュー1, e002, 20124)

山口良文、三浦正幸：個体発生における細胞死の役割、実験医学 30, 218-223, 2012

【国際学会シンポジウム・ワークショップ・ミーティング】
1)

Miura, M.:

Active roles of apoptosis during development and tissue homeostasis. UK/Japan

Collaborative Symposium, 2012. 2. 9, Cancer Research UK, Cambridge, UK
2)

Miura, M.: Physiological function of cell death in development and tissue remodeling.

2012. 2. 22,

EMBO Workshop, Ein-Gedi, Israel.
3)

Takeishi, A., Kuranaga, E., Tonoki, A., Kanuka, H., Miura, M: Caspase activity in gut mediates
systemic response against tissue damage. 53rd Annual Drosophila Research Conference.

2012. 3.

7-11, Chicago, USA
4)

Miura, M.

Genetic study of apoptotic and non-apoptotic cell death signaling. Program for Young

Researcher Symposium in Europe. 2012.6.6-14, Bonn

－169－
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5)

Miura, M.: Function of apoptosis in early brain development.
Histochemistry and Cytochemistry.

6)

14th International Congress of

2012.8.26-29, Kyoto

Miura, M.: Caspase-mediated systemic response against tissue damage.

International Symposium of“New Frontiers of Metabolism Research in Biomedical Sciences”, 2012. 9. 27-28, Tokyo, Japan
7)

Sekine, S., Liang, L., Hino-Yamamoto, M., Goto, S., Okano, H., Luo, L., Miura, M., and Chihara,
T.: Nucleotide sugar transporter Meigo regulates both dendrite and axon targeting of synaptic
partners through Ephrin signaling in the olfactory system. 53rd Annual Drosophila Research
Conference. 2012. 3.7-11. Chicago, USA

8)

Obata, F., Kuranaga, E., Takeishi, A., Ming, M., Soga, T., and Miura, M.: Stress response andmetabolomic defects in apoptosis-deficient mutant in Drosophila melanogaster. 24th International
Congress of Entomology. 2012. 8.12-25. Daegu, Korea【国際学会ポスター発表】
1)

Nonomura, K., Yamaguchi, Y., Hamachi, M., Koike, M., Uchiyama, Y., Nakazato, K., Yoshida, H.,
Kuida, K., Miura, M., Local apoptosis contributes to early mammalian brain development via
elimination of morphogen-producing cells, CSHL meeting, Molecular Pathways in Organ
Development & Disease, April 14-21, 2012, Cold Spring Harbor, USA

2)

Shinotsuka, N., Yamaguchi, Y., Nonomura, K., Yoshida, A., Takemoto, K., Kuida, K., Yoshida, H.,
and Miura, M.: Time-lapse imaging in SCAT3 transgenic mice revealed the functions of apoptosis andcaspase-activation during neural tube closure. Molecular pathways in organ development & disease”,
2012. 4. 17-21, Cold Spring Harbor Laboratory, New York, USA.

3)

Takeuchi, K., Kitabayashi, A., Morimoto, M., Masuyama, K., Wang, JW., Chihara, T., and Miura,
M.: Age-related alternation of olfactory system in Drosophila. Program for Young Researcher
Symposium in Europe. 2012.6.6-14, Bonn

4)

Sakuma, C., Gelfand, V.I., Luo, L., Miura, M. and Chihara, T.: Neurite branching and elongation are
regulated by Dogi, a novel microtubule interacting protein. Neurofly 2012. 2012. 9.3-7. Padua, Italy

5)

Okumura, M., Miura M., Chihara T.: PCP signal molecule Four-jointed is involved in dendrite
morphogenesis of olfactory projection neuron. 14th European Drosophila Neurobiology Meeting.
2012. 9. 3-7. Padua, Italy

－170－
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【国内シンポジウム・ワークショップ講演】
1)

Miura, M.: Physiological roles of cell death signaling in mouse neural development. 第 117 回日本解剖学会総会シンポジウム、2012. 3. 26、甲府

2)

Chihara, T., Sekine, S., Sakuma, C., Luo, L. and Miura, M.: ER homeostasis and vesicle trafficking
for the olfactory wiring specificity in Drosophila. 第45回日本発生生物学会＆第64回日本細胞生物学会合同学会, 2012. 5. 28-31, Kobe, Japan

3)

Chihara, T., Kitabayashi, A., Morimoto, M., Takeuchi, K., Masuyama, K., Tonoki, A., Davis, R.,
Wang, J. and Miura, M.: Age-dependent apoptosis of select olfactory neurons in Drosophila.

Drosophila Research Conference 10, 2012. 10. 13-15, Tokyo, Japan4)

千原崇裕: 小胞体ストレス応答蛋白質 Meigo は神経回路の特異的配線に必要である、小胞体
ストレス研究会、2012.11.9、広島

5)

千原崇裕：嗅覚神経回路を正確に配線するための分子基盤、JSTさきがけ 「脳神経回路の形
成・動作と制御」領域

6)

研究成果報告会、2012. 11.29、名古屋

三浦正幸：ショウジョウバエにおけるカスパーゼによる全身性創傷応答制御、 第 35 回日本
分子生物学会ワークショップ、2012.12.11-14, 福岡、日本

7)

Obata, F., Kuranaga, E., Takeishi, A., Ming, M., Soga, T., and Miura, M.: Metabolic defects in

Drosophila apoptosis-deficient mutant. 第35回日本分子生物学会ワークショップ、2012.12.11-14,
福岡、日本
8)

山口良文：哺乳類神経胚期における代謝状態変化、
第 35 回日本分子生物学会ワークショップ、
2012.12.11-14, 福岡、日本非常勤講師発令、他大学講義・講演等
三浦正幸：非常勤講師
京都大学大学院研究科生命科学研究科、群馬大学医学部、慶應大学医学部、早稲田大学先進理工
学部生命医科学科、神戸大学理学部
山口良文
非常勤講師：
関東学院高等学校
講演：
九州大学大学院医学研究院、群馬大学医学部

－171－
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◆ 細胞情報学教室 ◆
教 授

一條 秀憲

(いちじょう・ひでのり)

昭和60年東京医科歯科大学歯学部卒、平成２年同大大学院歯学研究科博士課程修了
前職：東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 教授、歯学博士

准教授

武田 弘資

(たけだ・こうすけ) 2012 年３月まで

平成元年東京医科歯科大学歯学部卒、平成７年同大大学院歯学研究科博士課程修了
前職：東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 助手、歯学博士

特任准教授（GCOE）

松沢 厚(まつざわ・あつし)

平成４年東京大学薬学部卒、平成９年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学 大学院薬学系研究科 助教、薬学博士

助 教

名黒 功

(なぐろ・いさお)

平成12年東京大学薬学部卒、平成17年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

特任助教

関根 悠介

(せきね・ゆうすけ) 2012 年４月より助教

平成17年東京大学薬学部卒、平成22年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

特任助教

関根 史織（せきね・しおり）2012 年４月より

平成18年東京大学薬学部卒、平成23年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

特任助教

藤澤 貴央（ふじさわ・たかお）2012 年４月より

平成18年東京大学理学部卒、平成23年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

研究の概要
細胞情報学教室では細胞内シグナル伝達機構の包括的理解を大きなテーマとし、細胞生物学ならびに分子生物学的手法に加えて薬理学的ならびに生理学的アプローチも研究手法として駆使し、｢標的分子と分子機構」を解析する中で、常に「個体と疾患と創薬」を意識しながら新しい薬学の方向性を模索している。
個体を構成する個々の細胞は、様々な細胞環境の変化に常時曝されるとともに、それらに正確かつ迅速に反応することを要求されている。細胞は様々な刺激を細胞内外のセンサーもしくはレセプ
ター（受容体）を介して認識し、瞬時にしてそれらの変化に対する対処方法（例えば細胞増殖や細胞分化）を決めなければならず、そのために細胞の中には分子間相互作用を介した高度な細胞内情
報処理システムが発達していると考えられている。そして最近の研究により、細胞の生死も実は細胞自身が内包するこの分子間の情報伝達システムを介して決定されることが明らかになってきている。紫外線、熱、浸透圧、酸素、重力そして様々な医薬品などの刺激は、限度を越えると細胞の持つシグナル伝達機構を利用して細胞を殺すが、細胞がこのようなストレスにうまく対処できない場
合、様々な疾患の原因となる。事実、癌、免疫疾患、循環器疾患、神経変性疾患など、多様な疾患
－172－
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の原因としてストレス応答の異常が極めて重要な働きをすることが明らかになりつつある。教室の主要な研究課題である「ストレスのシグナル伝達機構ならびに細胞死の分子メカニズム」を解明す
ることは、薬学分野において薬剤の選択、安全性評価という観点からも重要である。
１．ASK ファミリーキナーゼのシグナル伝達機構
私たちが現在特に注目している研究対象は、世界に先駆けて私たちが見いだした ASK１(Apoptosis Signal Regulating Kinase 1）という細胞死ならびにストレス応答のシグナル制御に関わる分子である。ASK１は MAP キナーゼスーパーファミリーに属するシグナル伝達分子であり、細胞外からの刺激、特に様々なストレス（例えば紫外線、浸透圧、抗癌剤、増殖因子除去等）や細胞障
害性サイトカイン（TNF, Fas−L 等）等によって強く活性化され、その情報をタンパク質リン酸化のカスケードを介して下流（核やその他の細胞内器官）へと伝達する役目を担っていることが明らかになってきた。そして、ASK１シグナル伝達経路が活性化された結果、多くの細胞種において細胞死（アポトーシス）が誘導されることから、ASK１がストレスによる細胞死の重要なメディエーターであることも判明した。さらに最近、ASK１の活性を特異的に制御する分子群を同定することにより、様々なストレスが最終的に ASK１−MAP キナーゼ系の活性化に至る経路の分子メ
カニズムの解明に迫ろうとしている。一方、ASK１活性は、細胞の種類や状態によっては、細胞死のみならず細胞分化や逆に細胞生存に必須のシグナル伝達系として働く場合もあることを突き止め、現在ノックアウト動物の作成・解析を含めて、ASK1、ASK2、ASK3 から構成される ASKファミリー分子群を巡る生と死と分化のシグナル伝達の研究を展開している。
２．細胞死ならびにストレスのシグナル伝達機構
ASK1-MAP キナーゼ系活性化の生物学的意義はストレス反応としてのアポトーシス誘導もしくは分化/生存の誘導であることを明らかにしてきた。特に神経細胞においては、ASK1-MAP キナー
ゼ系の活性化程度依存性に分化/生存もしくはアポトーシスが誘導されることを突き止め、さらにその分子機構としてカスパーゼの活性化ならびに転写因子制御の可能性を示した。さらに最近、
ASK1 ノックアウトマウスの解析等から ASK1 が様々な神経変性疾患の原因として注目されている
小胞体ストレスによるアポトーシスに必須の分子であることを明らかにした。また、カルシウム負荷や自然免疫機構における細胞応答反応に ASK1 が必須であることを明らかにした。また近年、
私たちが同定した ASK3 は、浸透圧ストレスに対して両方向性にユニークな応答を示すことが明らかになり、 ASK3 活性制御機構の解明は、未だ哺乳類細胞で実体が明らかとなっていない「浸透圧センサー」の発見につながるものと期待されている。また、私たちは ASK ファミリーとその制御因子の解析を通じて、小胞体ストレスの新たな誘導・応答機構の発見に成功するとともに、遺伝性 ALS の原因遺伝子としても知られる変異型 SOD1 の解析から、野生型 SOD1 が亜鉛欠乏を小胞体ストレスに変換して細胞内亜鉛のホメオスタシスを制御している「亜鉛濃度センサー」として機能していることを解明している。さらには、ミトコンドリア内膜局在プロテインホスファターゼとして世界に先駆けて同定した PGAM5 が、ミトコンドリア膜電位の低下に伴って切断されることを見いだし、PGAM5 の膜内切断機構の解析が、ミトコンドリア膜電位低下を伴う「ミトコンドリ
アストレスセンサー」の実体とそこから発信される新たなストレスシグナル伝達機構の解明につながる可能性を提示している。
－173－
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教育の概要細胞情報学教室が担当した講義は、学部では医薬品安全性学（薬物依存、薬の開発と安全性、催
奇形性、非臨床試験による安全性評価、リスクアセスメント、臓器毒性各論、薬物アレルギー）および機能形態学の一部である。学部における教育方針は、くすりというものをトータルに理解してもらうことを主眼にしている。すなわち、くすりが生体に与える効果を理解するための基礎としての生理学、末梢組織における各種薬物の薬理作用の解説ばかりでなく、薬の安全使用や創薬といった医療的・社会的側面というように、関連領域をカバーするようつとめ、くすりが生まれてから広く使用されるまでを俯瞰的に捉えられるように心がけている。
大学院の授業は、細胞情報学特論として、最先端の生命科学のトピックを解説している。具体的には、細胞内情報伝達に関して、教室員に外部講師も含めて講義を行っている。
教室配属の学生・大学院生の教育は、世界で最先端の研究に参画させることが第一であると考えている。最近の傾向では、研究対象がどうしても分子・細胞レベルに集中しがちである。しかしながら、くすりの最終目標が個体としてのヒトの健康に貢献するものである以上、分子レベルの研究を行っていても個体レベルまでインテグレートする能力を身につけることも薬学部における分子生物学としての使命である。そこで当教室では入室直後には分子生物学、細胞生物学の基本手技を一通り経験させながらも、可能な限りノックアウト動物等を用いた in vivo の動物実験を義務づけ、出来るだけ個体・器官レベルでの解析になじませるようにしている。
国際的に通用する優秀な研究者を育成するためには、早いうちから学生を国際的な研究発表・討論の場になじませるような教育法が必要と考えられる。従って当教室では、大学院生になるべく海外での学会の経験を積ませるように配慮している。

自己点検･評価
教授の一條が 2002 年９月から本務として着任し、「ストレス応答シグナル伝達機構の包括的理解」という大きな目標に向けて新たな研究体制作り行ってきた。総勢 40 名を超える大所帯でのスタートであったが、教室員全員が新体制作りに積極的に参画し、ここ数年安定的な教育研究体制が整っている。研究テーマの多様性から、当初は progress meeting 等における討論ならびに質疑応答に効率性を欠く一面も見られたが、現在では研究テーマや研究手法に関するグループ間の理解も深
まり、多様な集団のもつ特有の長所が研究の進展に寄与してきたことが感じられる。業績面では、一流国際誌に数多く論文が掲載され、現在では教室全体としての方向性は多様性の中にも、ストレスシグナル研究として一貫している。一條は国内外の教育研究施設で数多くのセミナー・講演・講義を行うとともに、多くの一流国際誌の査読ならびに編集に携わった。教育面では、第５学期講義「医薬品安全性学」（ストレス応答(Ⅰ)、(Ⅱ)、（III） (IV)）、第７学期講義「がん細胞生物学」ならびに機能形態学（骨・軟骨）の一部を担当した。
武田准教授は、科学技術振興機構・戦略的創造研究推進事業さきがけ「炎症の慢性化機構の解明と制御」の研究者（兼任）として、ミトコンドリアのストレス受容・応答機構と炎症制御の研究に従事する一方、ASK1 によるストレス応答シグナルの解明も進め、皮膚接触皮膚炎やがん転移における ASK1 の新たな機能を発見した。教育面では、薬学部実習小委員会委員長として薬学実習全
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体を統括するとともに、薬学部講義（機能形態学）の一部を担当した。
松沢特任准教授は、研究面では ASK1 および ASK2 分子を中心にキナーゼの活性制御機構について解析を行い、キナーゼシグナル複合体の構成因子である幾つかのユビキチン化酵素･脱ユビキ
チン化酵素が、キナーゼシグナルの強度･持続時間の調節制御に重要であることを明らかにした。
特に、ASK1 の活性化依存的な蛋白質分解に関わる分子の siRNA スクリーニングや ASK1 シグナル複合体構成因子の網羅的同定法の確立によって、ASK1 の新規活性制御分子を幾つか同定し、酸化ストレス･免疫応答における ASK1 の生理機能について解析を進めている。さらに、炎症･免疫応答の惹起や収束のメカニズムについても幾つかのキナーゼ分子を中心に検討を行っている。これらの成果については、第 85 回日本生化学会大会、日本薬学会第 132 年会、第 56 回日本薬学会関東支部大会若手シンポジウム等で招待演者として発表した。これらの業績の評価により昨年から、内閣府の最先端･次世代研究開発支援プログラムの研究代表者にも採択されている。教育面では、東京大学グローバル COE の教務ディレクターを兼任し、プログラムの遂行と大学院生の研究啓発･教育支
援活動ならびにリトリートの企画･運営を行った。また、「薬学実習Ⅴ」および大学院講義「基礎薬科学特論 Ⅲ」、グローバル COE のカリキュラムである「医薬統合生命疾患学概論Ⅰ」「医学集中実習」の一部を担当した。
名黒助教は、研究面においては、ここ数年取り組んできた ASK3 を中心とした生体のストレス
応答メカニズムに関する研究をさらに進め、本年度は ASK3 の担うシグナル伝達経路が高血圧症と関わりがあることを明らかにし、論文として発表した。また、本年度からがん転移におけるASK1 の働きについての研究に携わっている。さらに、ハイコンテントアナリシスが可能な装置によるイメージングを利用したゲノムワイド siRNA スクリーニングや、医科歯科大学や京都大学の研究者との共同研究によるケミカルバイオロジーの手法を用いた分子特異的クロスリンク法など、新しい手法を取り入れた研究にも取り組んでいる。特に、スクリーニグについては Thermofisher 社の User meeting において、“ストレス応答性キナーゼの活性制御メカニズムをターゲットとしたゲ
ノムワイド siRNA スクリーニング”という演題で招待講演を行った。国内外の学会に積極的に参加し、以上の研究について発表を行った。10 月から部局内の RI 施設の放射線取扱主任者として選任され、管理に携わっている。教育面では、駒場の１年生（理 I）に対する『生命科学１』の４コマを担当し、試験問題作成等に携わった。学部２年生に対する『機能形態学』の講義において「心臓の構造と機能」の項を担当した。大学院生に向けた『医薬品安全性学』の「ストレス応答 III」の講義を担当した。また、例年担当している学部３年生に対する薬学実習 V のうち「大腸菌を用いたリコンビナントタンパク質の精製」を今年も担当し、実施した。
関根助教は、研究面においては、前年より引き続きショウジョウバエを用いたスクリーニングより同定した ASK1 活性制御因子 KLHDC10 の酸化ストレス応答における解析を行い、第 4 回シグナ
ルネットワーク研究会や International Symposium 2012 on Signaling Functions of Reactive Oxygen
Species など複数の学術集会で発表した。第４回シグナルネットワーク研究会においては奨励賞を受賞した。また、この成果は Molecular Cell(48, p692-704, 2012)に掲載された。教育面においては、
薬学部講義（医薬品安全性学）の一部を担当した。また、学部３年生に対する薬学実習 V のうち「実験 IV ストレス応答の分子機構〜小胞体ストレスにおける RNA 動態と細胞死」を担当し、実施した。
関根史織特任助教は、研究面においては、当教室において ASK1 の活性化因子として同定され
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たミトコンドリア局在のセリン・スレオニンホスファターゼ PGAM5 の翻訳後修飾解析を行い、その成果を国内外の複数の学術集会で発表するとともに、論文として発表した（J.Biol.Chem. 2012）。
また、四人の学生をグループメンバーとして率い、先述した PGAM5 に加え、 ASK1 活性化候補因子である SARM の解析も進めた。これら２つのストレス応答分子の解析は、いずれもミトコン
ドリアに局在することに着目し、研究を行った。特に、PGAM5 の解析においては、PGAM5 の切断を担う上流因子の探索するため全自動イメージアナライザーを用いた画像解析を評価系としてゲノムワイド siRNA スクリーニングを実施し、in vitro での解析を進めるとともに、PGAM5 KO マ
ウスの表現型解析など in vivo からのアプローチも行った。教育面においては、薬学部講義（医薬品安全性学）および、大学院講義「分子生物学持論」の一部を担当した。
藤澤特任助教は、研究面においては、神経変性疾患である筋萎縮性側索硬化症の病態分子メカニ
ズムの解析を行った。本年度は、筋萎縮性側索硬化症を引き起こす 100 種類を超える様々なタイプの変異型 SOD1 タンパク質が共通した立体構造を取ることにより運動神経毒性を引き起こすことを明らかにした。本研究成果は Annals of Neurology (72, p739-749, 2012) に掲載され、また、文部科学省において記者発表を行った。教育面においては、大学院講義「分子生物学特論」の一部を担当した。

学 術 論 文1.

Naguro, I., Umeda, T., Kobayashi, Y., Maruyama, J., Hattori, K., Shimizu, Y., Kataoka, K., Kim-Mitsuyama,
S., Uchida, S., Vandewalle, A., Noguchi, T., Nishitoh, H., Matsuzawa, A., Takeda, K. and *Ichijo, H. ASK3
responds to osmotic stress and regulates blood pressure by suppressing WNK1-SPAK/OSR1 signaling in thekidney.
Nat. Commun., 2012;3:1285 (2012).

2.

Hayakawa, Y., Hirata, Y., Sakitani, K., Nakagawa, H., Nakata, W., Kinoshita, H., Takahashi, R., Takeda, K.,
Ichijo, H., Maeda1, S. and Koike, K. Apoptosis signal-regulating kinase-1 inhibitor as a potent therapeutic
drug for the treatment of gastric cancer.
Cancer Sci., 103, 2181-2185 (2012).

3.

Sekine, Y., Hatanaka, R., Watanabe, T., Sono, N., Iemura, S., Natsume, T., Kuranaga, E., Miura, M., Takeda,
K. and Ichijo, H. The kelch repeat protein KLHDC10 regulates oxidative stress-induced ASK1 activation by
suppressing PP5.
Mol. Cell, 48, 692-704, (2012).

4.

Sekine,S., Kanamaru, Y., Koike, M., Nishihara, A., Okada, M., Kinoshita, H., Kamiyama, M., Maruyama, J.,Uchiyama, Y., Ishihara, N., Takeda, K. and Ichijo, H. Rhomboid protease PARL mediates the mitochondrial
membrane potential loss-induced cleavage of PGAM5.
J. Biol. Chem., 287, 34635-34645 (2012).

5.

Lin, F.R., Huang, S.Y., Hung, K.H., Su, S.T., Chung, C.H., Matsuzawa, A., Hsiao, M., Ichijo, H. and Lin,
K.I. ASK1 promotes apoptosis of normal and malignant plasma cells.
Blood, 120, 1039-1047 (2012).
－176－
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6.

Fujisawa, T., Homma, K., Yamaguchi, N., Kadowaki, H., Tsuburaya, N., Naguro, I., Matsuzawa, A.,
Takeda, K., Takahashi, Y., Goto, J., Tsuji, S., Nishitoh, H. and Ichijo, H. A novel monoclonal antibody
reveals a conformational alteration shared by amyotrophic lateral sclerosis-linked SOD1 mutants.
Ann. Neurol., 72, 739-749 (2012).

7.

Nako, H., Kataoka, K., Koibuchi, N., Dong, Y.F., Toyama, K., Yamamoto, E., Yasuda, O., Ichijo, H.,
Ogawa, H. and Mitsuyama, S.H. Novel mechanism of angiotensin II-induced cardiacinjury in
hypertensive rats: the critical role of ASK1.
Hypertens. Res., 35, 194-200 (2012).

8.

Ishida, Y., Sekine, Y., Oguchi, H., Chihara, T., Miura, M., Ichijo, H. and Takeda, K. Prevention of
apoptosis by mitochondrial phosphatase PGAM5 in the mushroom body is crucial for heat shock
resistance in Drosophila melanogaster.
PloS ONE, 7: e30265 (2012).

9.

Lee, K.W., Zhao, X., Im, J.Y., Grosso, H., Jang, W.H., Chan, T.W., Sonsalla, P.K., German, D.C., Ichijo,
H., Junn, E., and Mouradian, M.M. Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1 Mediates MPTP Toxicity andRegulates Glial Activation.
PloS ONE, 7: e29935 (2012).

10. Menu, P., Mayor, A., Zhou, R., Tardivel, A., Ichijo, H., Mori, K. and Tschopp, J. ER stress activates the

NLRP3 inflammasome via an UPR-independent pathway.
Cell Death & Disease, 3:e261. (2012).

総 説・著 書1.

Hayakawa, R., Hayakawa, T., Takeda, K. and Ichijo, H. Therapeutic targets in the ASK1-dependentstress signalling pathways.
Proc. Jpn. Acad. Ser. B: Phys. Biol. Sci., (review article), 88, 434-453 (2012).

2.

Kanamaru, Y., Sekine S., Ichijo, H. and Takeda, K. The Phosphorylation-Dependent Regulation of
Mitochondrial Proteins in Stress Responses.
J. Signal Transduc., (review article), 2012, 12 (2012).

3.

Soga, M., Matsuzawa, A., Ichijo, H. Oxidative Stress-Induced Diseases via the ASK1 Signaling Pathway.
Int. J. Cell Biol., (review article), 2012, 439587 (2012).

4.

関根悠介、一條秀憲：酸化ストレス応答シグナルおよび細胞死を制御する因子 KLHDC10 の同定，実験医学，31(3)，437-441，2012．

5.

松沢厚、一條秀憲：シグナル伝達系，新臨床腫瘍学，日本臨床腫瘍学会 編，南江堂，14-21，
2012．

－177－
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6.

藤澤貴央、一條秀憲：家族性筋萎縮性側索硬化症における酸化ストレスの関与，実験医学増刊「活性酸素・ガス状分子による恒常性制御と疾患」，30(17)，2854-2859，2012．

7.

山口奈美子、西頭英起：タンパク質の品質管理，イラストで徹底理解するシグナル伝達キーワ
ード事典，山本雅他 編，羊土社，194-202，2012．

8.

松沢厚、一條秀憲：ストレス応答キナーゼシグナルの破綻と疾患，細胞工学，31(2)，138-145，
2012．

9.

関根史織、一條秀憲：生体内の ROS 管理の破綻とがん形成，実験医学増刊「in vivo 実験医学によるヒト疾患解明の最前線」，30(2)，229-235，2012．

他大学の非常勤講師等
一條秀憲は、以下の大学の非常勤講師を務めた。
・東京医科歯科大学
・徳島大学 医学部
・九州大学 大学院歯学府

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◆蛋白質代謝学教室◆
教

授

村田

茂穂（むらたしげお）

平成６年東京大学医学部卒、平成12年同大学院医学系研究科博士課程修了
前職：東京都臨床医学総合研究所

准教授

八代田

英樹（やしろだ主席研究員、博士（医学）ひでき）

平成５年東京大学理学部卒、平成10年同大学院理学系研究科博士課程修了
前職：東京都臨床医学総合研究所

助

教

濱崎

純（はまざき

主任研究員、博士（理学）じゅん）

平成20年首都大学東京理学系研究科博士課程修了
前職：日本学術振興会特別研究員、博士（理学）

助

教

平山

尚志郎（ひらやま

しょうしろう）8 月 1 日より

平成22年京都大学大学院理学系研究科博士課程修了
前職：日本学術振興会特別研究員、博士（理学）

研究の概要
細胞内でタンパク質は絶えず合成と分解を繰り返しており、その動態は時空間的に厳密に制御されている。20 世紀の生命科学は DNA から RNA、そしてタンパク質に至るセントラルドグマが中心課題であり、ヒトゲノム解読はその象徴であった。次に残された課題は生命システムの最も重要な担い手であるタンパク質の動態制御を理解することである。タンパク質の動態研究の中心の一つが、細胞内におけるタンパク質の分解システムの解明である。細胞内タンパク質分解系を構成する遺伝子はヒトゲノム総遺伝子の 10%を占めることが知られており、その重要性とともに複雑性を窺い知ることが出来る。しかし、ゲノム情報からはタンパク質の寿命がどのように制御されているのかを知ることは出来ない。
蛋白質代謝学教室では主要な細胞内タンパク質分解系であるユビキチン・プロテアソームシス
テム（UPS）による生体制御機構をテーマとし、UPS がタンパク質の寿命を制御する機構の理解と、その破綻に起因する様々なヒトの疾患の病態解明及び創薬標的の探索を目指して研究を推進している。酵母、ショウジョウバエ、培養細胞、マウスを実験材料とし、細胞生物学、分子生物学、生化学、発生工学的手法を駆使して解析を行っているが、最終的には哺乳類個体レベルでの理解を目指している。現在、当教室の行っている研究の概要は以下の通りである。

1．プロテアソームの形成機構の解析
プロテアソームは酵母からヒトに至る全ての真核生物に高度に保存された複合体型タンパク質分解酵素であり、ユビキチン化されたタンパク質の分解に必須の酵素である。細胞内でタンパク
－179－
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質分解を実行するプロテアソームは 26S プロテアソームと呼ばれる構造体であり、プロテアーゼ
活性を有する 20S プロテアソームの両端に 19S 調節因子が会合したものである。20S プロテアソー
ムは 14 種類、計 28 個のサブユニット(α1-7, β1-7 が 2 セット)により構成され、19S 調節因子は６個の ATPase 活性を有するサブユニット(Rpt1-6)よりなる ATPase リングに 13 個の non-ATPase
サブユニット(Rpn1-3, 5-13, 15)が会合した複合体であり、構造上 base(基底部; Rpt1-6, Rpn1, 2, 13)と lid(蓋部; Rpn3, 5-9, 11, 12, 15)に区分される。
しかし、どのようにしてこの複雑な構造体が正確に形作られるのか、プロテアソーム研究の大きな謎であった。プロテアソームはサブユニットの自律的な会合により形成されるものと漠然と考えられてきたが、我々はプロテアソーム特異的なシャペロン分子群が存在し、それらがプロテアソームの正しい形成を効率よくすすめていることを明らかにした。
また、哺乳類には構成型とは異なる触媒サブユニットを持つ免疫プロテアソーム、胸腺プロテアソームが存在することが分かっている。これら特殊形態のプロテアソームがどのように形成されるのかということも解決すべき問題として残されている。
⑴

19S 調節因子の形成機構
これまでに 20S プロテアソームと 19S 複合体基底部の形成機構を大枠で明らかにしてきたので、2012 年は残された 19S 複合体蓋部の形成機構解明に取り組んだ。動物細胞を用いて各蓋部サブユ
ニットのノックダウン実験を行い、ノックダウンするサブユニットの違いによってどのような形
成中間体が蓄積するのかを Native-PAGE で観察することにより形成段階を調べた。その結果、蓋部複合体は Rpn5-Rpn6-Rpn8-Rpn9 と Rpn3-Rpn7-Rpn15 からなる２つのサブコンプレックスがRpn11 と共に結合し、最後に Rpn12 が入って完成することがわかった。
(2)

TRC40/GET pathway と Bag6 の関与

出芽酵母を用いて 19S 複合体の基底部形成シャペロン蛋白質 p27, p28 の欠損と非必須遺伝子の欠損との２重欠損株を網羅的に作製し、増殖が悪くなるものとして GET３遺伝子の変異を得た。
Get3 は C 末端に膜貫通領域を持つ小胞体膜タンパク質をリボソームから小胞体膜上に輸送するた
めの GET pathway と呼ばれる経路の構成因子である。Get3 とプロテアソーム形成の関与は動物細胞でも保存されており、哺乳類において Get3 に相当する TRC40 のノックダウンで 20S プロテア
ソームの形成が異常になっていた。さらに、TRC40 で見られたプロテアソーム形成との関与がTRC40/GET pathway 全体とプロテアソーム形成との関与によるものかを TRC40/GET pathway の最上流に位置する Bag6 で調べた。その結果、Bag6 のノックダウンでも 20S プロテアソーム形成が異常になっていることが分かった。さらに Bag6 のノックダウンでは Rpt4, Rpt5 が含まれない異常な 19S 複合体が観察され、これは Bag6 が p27-Rpt5 複合体と結合し、Rpt4 の組み込みを補助しているためであることが明らかになった。このことから Bag6 は TRC40/GET pathway を介して 20S
プロテアソーム形成に関与しているのみならず、19S 複合体基底部の形成にも関わっていることが
わかった。

－180－
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⑶

プロテアソーム形成機構研究の重要性と創薬
プロテアソーム形成機構の研究は、医学的応用の観点からの重要性も有する。プロテアソーム

活性阻害剤 bortezomib が多発性骨髄腫の治療に用いられ有効性が確認されたのを契機として、プ
ロテアソームが悪性腫瘍の治療の優良な標的であることが明らかとなった。プロテアソームの発現は悪性腫瘍で亢進しており、プロテアソームの広範な働き、ことに細胞増殖における働きを鑑
みれば腫瘍細胞へ効果を示すことは道理である。しかし、プロテアソームは非分裂の正常細胞においても必須の役割を果たしており、プロテアソーム活性阻害剤の全身投与は重篤な副作用を招きうる。癌細胞を、生存のためにプロテアソームの形成を絶えず行うことにより高いプロテアソ
ーム量を確保している細胞、ととらえれば、プロテアソームの形成を阻害することにより、プロ
テアソームの形成がほとんど行われていない正常細胞には無害で、癌細胞のみを選択的に傷害することが可能である。プロテアソーム形成機構の研究により、効率よくプロテアソーム形成を阻害できる標的を絞り込むことが出来れば、新しいタイプの抗癌剤「プロテアソーム形成阻害剤」の開発へと結び付けることが可能と考えられ、将来その方面の研究も指向する。

2．プロテアソームの多様性研究
酵母では単一のプロテアソームの分子種しか存在しないが、脊椎動物では酵母から保存されたタイプの標準型の他に、活性触媒サブユニットを入れ替えた二つの特殊なプロテアソームが存在する。免疫組織に恒常的に発現あるいは IFN-により誘導される「免疫プロテアソーム」と、我々が 2007 年に発見した「胸腺プロテアソーム」である。特に胸腺プロテアソームが適応免疫システムの根幹である胸腺における T 細胞の選択に必須の役割を果たすことを明らかとしたことは、免疫の本質に迫る成果である（図 2）。
⑴胸腺プロテアソームによる正の選択機構
胸腺プロテアソームは胸腺皮質上皮細胞(cTEC)特異的に発現し、有用な T 細胞レパトアを選択す

る「正の選択」を可能にする。胸腺プロテアソームは他のプロテアソームとは異なる特異な酵素学的特徴を有することから、胸腺プロテアソームが産生する特殊なペプチド断片が MHC クラスＩに提示されることが正の選択に重要であることが示唆されるが、その証拠は得られていない。そこで、正の選択を可能とするペプチドの本体を同定すべく、質量分析装置を駆使して解析中である。
⑵

プロテアソームの基質特異性の意義
プロテアソームのプロトタイプは古細菌にも存在するが、キモトリプシン様活性一種類しか有
－181－
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さない。真核生物はさらにトリプシン様活性、カスパーゼ様活性の二つの触媒特異性を獲得した。
しかし、このように触媒活性の多様性を獲得した意義はいまだ不明である。この多様性の意義を解明するために、酵母およびマウスの遺伝学的解析とプロテオーム解析を用いたアプローチを行っている。

3．プロテアソームを制御する新規因子の機能的スクリーニング
プロテアソーム機能異常とヒト疾患との関連が近年明らかになりつつある。悪性腫瘍ではプロ
テアソームの発現が異常亢進するとともに核への集積が認められる。一方、老化や神経変性疾患
ではプロテアソームの活性低下が見られる。しかし、プロテアソームの転写・活性・局在を制御する機構の解明は未だ十分ではなく、新たなプロテアソーム制御因子の発見を目指し以下のスクリーニングが進行中である。
⑴

出芽酵母を用いたスクリーニング
出芽酵母の遺伝子破壊ライブラリーを用いて、プロテアソーム機能を修飾する因子の同定を試み、有望な遺伝子を複数同定済みである。現在個別の機能解析を進めている。そのうちの一つとしてミトコンドリア変異とプロテアソーム変異との関連を調べている。ミトコンドリアが損傷した場合、プロテアソームの活性は減弱させた方が良いというミトコンドリア病の治療を考える上で考慮すべき表現型を得ている。
⑵

ショウジョウバエ遺伝学を用いたスクリーニング
網羅的遺伝学が可能な最も高等な動物としてショウジョウバエを選択し、プロテアソーム機能を修飾する因子の探索を開始した。また PI31 は元々in vitro でプロテアソーム活性を阻害する因子として発見されたが、ハエ PI31 は活性化因子であるとの報告もありその詳細な機能は不明である。
ハエ PI31 の変異を増悪化もしくは抑圧する変異を探索し、生体内での機能解明を目指している。

教育の概要
蛋白質代謝学教室では、薬学部の講義として４学期に行われる「バイオサイエンスの基礎」の一部を担当した。また 2009 年より新たに開講された「疾患代謝学」（６学期）を衛生化学教室と担当した。大学院講義では、生命科学研究を行っている学生に対してタンパク質分解についての理解を深めるべく、基礎から最先端に及ぶ内容の講義を行った。
教室配属の学生・大学院生に対しては、既存の研究の隙間を埋める研究ではなく、新しい分野を築くような独創性の高い研究を指向するよう配慮した研究テーマを設け、既存の概念にとらわれすぎないよう自由な発想を評価する教育・指導を心掛けている。教室員全員が参加する週一回の仕事セミナー、もしくは論文セミナーを通じて、研究の進め方、研究に対する考え方、プレゼ
ンテーションなどの指導をスタッフ全員で行うとともに、教授と一対一で研究の進捗状況を議論する機会を各自月２回のペースで設けている。
－182－
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自己点検･評価
当教室は 2007 年 12 月にスタートした新しい研究室である。設備面では 2008 年に教室の大規模な改修工事を行い、必要な実験設備・試薬をほぼ揃え、2009 年に大型機器として DNA シークエ
ンサー、質量分析装置、共焦点顕微鏡を導入し実験設備を充実させた。2009 年から 2012 年まで毎
年５名の４年生が参画し、また外部から修士課程へ編入の学生も加え、研究室に配属している学生は着実に増えている。
研究面では、学生の人数が増えたことにあわせて研究テーマも広げ、プロテアソーム遺伝子の発現調節やストレス応答との関係、質量分析装置を用いた網羅的なタンパク質の同定などに関する研究が進行中である。また、2012 年８月から新たに細胞生物学的手法及び顕微鏡の扱いに長けた平山尚志郎博士が助教として赴任し、研究の幅が広がった。
教育面においては、疾患代謝学を衛生化学教室と担当し、タンパク質とアミノ酸代謝に関する授業を引き続き行っている。

学
1)

術

論

文

Mita N, Murata S. Proteasome inhibitors: from early stages to future prospects. Nihon Rinsho.
2012 Nov;70 Suppl 8:84-90.

2)Mita N, Murata S. Proteasome oncology: pioneer a new field in drug development. Nihon Rinsho.
2012 Apr;70 Suppl 2:96-102.

3)

Yashiroda H, Murata S. Proteasome structure and function: from yeast to human. Seikagaku.
2012 Jun;84(6):409-15.

4)Chou B, Hiromatsu K, Okano S, Ishii K, Duan X, Sakai T, Murata S, Tanaka K, Himeno K.
Antiangiogenic tumor therapy by DNA vaccine inducing aquaporin-1-specific CTL based onubiquitin-proteasome system in mice. J Immunol. 2012 Aug 15;189(4):1618-26.

5)

Kaneko T, Murata S. Using siRNA techniques to dissect proteasome assembly pathways inmammalian cells. Methods Mol Biol. 2012;832:433-42.

6)

Takahama Y, Takada K, Murata S, Tanaka K. β5t-containing thymoproteasome: specificexpression in thymic cortical epithelial cells and role in positive selection of CD8+ T cells. Curr
Opin Immunol. 2012 Feb;24(1):92-8.

7)

Tomaru U, Takahashi S, Ishizu A, Miyatake Y, Gohda A, Suzuki S, Ono A, Ohara J, Baba T,
Murata S, Tanaka K, Kasahara M. Decreased proteasomal activity causes age-related phenotypes
and promotes the development of metabolic abnormalities. Am J Pathol. 2012 Mar;180(3):963-72.

－183－
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◆ 細胞生物化学教室（医科学研究所・分子発癌分野）◆
教 授

井上 純一郎（いのうえじゅんいちろう）昭和54年東京大学薬学部卒、昭和59年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：慶應義塾大学大学院理工学研究科教授、薬学博士

研究の概要
地球上の多くの"生き物"は"特定の機能を持つ細胞群"が相互に連絡を取り合いながら集まっている状態と考えることができる。細胞が"特定の機能を持つ細胞群"として働くために、細胞は増殖し、分化する。またある時には、もはや必要のなくなった細胞は、積極的に細胞死を起こす。このような細胞の増殖、分化、死などはどのように制御されているだろうか？ 多くの場合、細胞外からのいろいろな情報（シグナル）は、リガンドがリセプターに結合することにより細胞に伝達される。次にシグナルは、リセプターから細胞内部でシグナル伝達に関わる様々なタンパク質を介して伝達され、最終的には増殖、分化、死などに関与するタンパク質を量的あるいは質的に変えることで細胞に変化をもたらす。もしシグナル伝達や遺伝子発現に関わるタンパク質に異常が起きると、シグナ
ルに対する細胞の応答は正しく行われず、癌や免疫疾患などを発症すると考えられている。逆に言えば、治療薬や治療法を考案する際にシグナル伝達や遺伝子発現制御に関する詳細な知識が必須ということになる。当研究室では、多くのシグナル伝達経路のなかで、転写因子 NF-B の活性化を誘導するシグナル伝達の制御機構とその破綻が誘導する疾患発症について研究している。
１）翻訳後修飾による NF-B シグナルをコントロール
NF-B は、通常その抑制因子 IB と複合体を形成することにより細胞質に係留され不活化されているが、サイトカイン等細胞外シグナルにより IB のリン酸化とそれに続く Lys48 型ポリユビキチ
ン化により IB がプロテアソーム依存的に分解されることにより、NF-B が核移行し活性化され標的遺伝子の発現が誘導される。この時 IB をリン酸化する IB kinase 複合体(IKK, IKK, NEMO で構成される)の活性化には、タンパク質の Lys63 型ポリユビキチン化を介したシグナル複合体形成が必要であると考えられている。Lys63 型ポリユビキチン鎖はタンパク質の分解を誘導せず、このユビキチン鎖に結合するタンパク質群を介してシグナル複合体形成の足場となると考えられている。
さらに、最近、NEMO の直鎖型ポリユビキチン化が NF-B 活性化に関与することを報告された。
即ち、NF-B 活性化シグナルは、リン酸化と脱リン酸化ばかりでなく３つの異なるユビキチン化反応によって制御されており、シグナル伝達の翻訳後修飾による制御という観点からも、注目を集めている。当研究室では、この Lys63 型ユビキチン化を細胞外シグナル依存的に触媒する E3 ユビキ
チン連結酵素である TRAF6 を発見した。また、TRAF6 ノックアウトマウスの解析から、TRAF6 による NF-B 活性化の異常がリウマチや骨粗鬆症に関与する骨代謝異常、自然免疫異常、自己免疫疾
患、汗腺や毛包の発生異常を伴う無汗性外胚葉形成不全症を発症させることを示した。また、ヒトやマウスの癌の発症にも TRAF6 が関与することが報告されている。従来 TRAF6 は、TRAF6 自身、
IRAK1 及び NEMO を Lys63 型ポリユビキチン化することで NF-B 活性化シグナルを伝達すると考
－184－
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えられてきた。しかし、当研究室では、TAK1 の 209 番目の Lys に共有結合した Lys63 型ポリユビ
キチン鎖が、TRAF6/MEKK3/TAK1 シグナル複合体形成および NF-B 活性化に必須であることを報告した。しかし、Lys63 型ポリユビキチン鎖を介したシグナル複合体形成の制御機構については報
告間で矛盾点も多く、依然として解明すべき問題点が残されている。
２）NF-B の無制御な活性化と発癌および癌の悪性化、癌幹細胞
ヒト T 細胞白血病ウイルス I 型(HTLV-I)の Tax タンパク質による NF-B 活性化が成人 T 細胞白血病(ATL) 発症に重要な役割を果たすことが報告されている。当研究室では Tax が種々のタンパク質の Lys63 型ポリユビキチン化を誘導することを見出しているが NF-B 活性化との関係は明らかでな
く Tax による NF-B 活性化の分子機構解明には今後の詳細な解析が必要である。一方、当研究室では正常細胞において通常 NF-B 活性化は、負の制御因子のフィードバックにより一過性であるのに対して、乳癌膵癌等の固形腫瘍においてその 20〜40%で NF-B が恒常的に活性化しており、その結果発現誘導された遺伝子群が癌の悪性化に関与していることを示した。
さらに、
NF-B の活性化が、がん幹細胞の誘導に関与することを示唆する結果を得ている。しかしながら、NF-B の恒常的活性化及び NF-B によるがん悪性化やがん幹細胞誘導の分子機構の解明は不十分であり、ユビキチン化の制御異常が関与する可能性が高いことから、今後も研究を継続する予定である。
３）NF-B の活性化と骨代謝制御
正常な骨形成は、骨を生成する骨芽細胞と骨を分解する破骨細胞との適度なバランスによって成立する。このバランスが崩れることによる疾患（骨粗鬆症、関節リウマチ、癌骨転移等）がヒトにおいても頻繁にみられる。21 世紀半ばにはわが国の 65 歳以上高齢者は全人口の 3 分の 1 にも達する。老化を基盤とする種々の疾患の増加は確実であり、なかでも骨粗鬆症、関節リウマチ等の運動器疾患は高齢者の quality of life（QOL）を低下させ、寝たきりを招く主因である。骨粗鬆症は骨強度の低下、骨折を臨床的特徴とし、破骨細胞の増大或は機能亢進により骨形成より骨吸収のバランスが大きくなることが原因である。また関節リウマチにおける関節破壊、あるいは癌の骨転移による骨破壊も、破骨細胞が原因である。現在、治療薬として骨吸収抑制剤 bisphosphonate が多く用いられるが、bisphosphonate は骨組織に蓄積して効果を発揮する薬剤であり、代謝が極めて緩やかであることから、治療期間が長期にわたる骨粗鬆症や関節リウマチでは有効性、安全性に問題がある。
従って、骨蓄積性の無い生理的な骨吸収抑制剤の開発が必須と考えられる。このように骨代謝疾患の新薬が待望される中で、当研究室では TRAF6 遺伝子欠損マウスが破骨細胞形成不全により骨大理石病となることを見出し、さらに破骨細胞分化因子(RANKL)の受容体 RANK からの TRAF6 によるシグナル伝達が、破骨細胞の分化と活性化の両方に必須であることを明らかにした。また、
RANK-TRAF6 シグナルにおける破骨細胞形成特異的なシグナルの誘導機構の存在を示すともに、その誘導機構を詳細に解析し RANK 受容体の特定領域が TRAF6 と協調して破骨細胞形成特異的シグナルを誘導することを示した。この領域が異なる動物種の RANK で高度に保存されていることから
HCR(Highly conserved region in RANK)と名付けた。さらに、HCR に依存して RANK に結合して破骨細胞形成特異的シグナルを伝達する因子として Gab2 と PLC2 を同定し、TRAF6 が Gab2, PLC2 と複合体を形成して破骨細胞形成シグナルを伝達するモデルを提唱した。今後は HCR の作用機序を
詳細に明らかにするとともに、破骨細胞形成に関与する新たな分子を同定し、その作用機序を解明
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を進める。一方、高齢者時代の間近な到来を考えると、骨代謝疾患治療薬の開発は急務であることから、RANK シグナル経路を標的として破骨細胞形成を抑制する化合物を探索している。
４）NF-B の活性化制御と自己免疫免疫細胞による自己-非自己の識別機構は免疫学の根幹をなし、その理解は、自己免疫病や他の免疫異常を伴う疾患の発症機構の解明や治療法の開発に必須である。逆に特異的な自己抗原に対する免疫反応を人為的に誘導する技術の開発は、自己抗原である癌抗原に対する免疫反応の効率的な誘導を可能にすることが想定され、癌治療に画期的な効果をもたらすことが期待される。しかしながら、多くのタンパク質抗原に対して誘導される T 細胞依存性免疫反応における自己-非自己の識別機
構は不明な点が多い。国民の約５％が自己免疫病に罹患し、３人に１人が癌で死亡する中で、自己非自己の識別機構の解明は、まさに日本社会・経済の将来の発展を支える研究と言える。
健康な人では、胸腺が持つ二つの機能により自己抗原反応性 T 細胞は機能せず、免疫寛容が成立している。一つは、胸腺における自己抗原反応性 T 細胞の除去、二つ目は、除去されなかった自己
抗原反応性 T 細胞の機能を抑制する制御性 T 細胞の産生である。胸腺では、皮質上皮細胞、髄質上皮細胞、樹状細胞等のストローマ細胞が３次元的に配置され機能的な微小環境が形成されている。
T 細胞は自身の T 細胞受容体(TCR)を介してストローマ細胞により提示された主要組織適合遺伝子
複合体抗原（MHC）と自己抗原ペプチドとの複合体と相互作用しながら移動し分化する。ストロー
マ細胞により提示された自己抗原と弱い相互作用しか持たない T 細胞は，生存し分化・成熟するが、自己抗原と強く相互作用する自己抗原反応性 T 細胞は、アポトーシスにより死滅する。特に髄質上皮細胞では、本来末梢組織で機能する多くのタンパク質が異所性に発現しており、それらが MHCとともに提示されることにより末梢での自己免疫反応が抑制されている。また、制御性 T 細胞の分化にも機能的な胸腺微小環境が必要である。しかし、胸腺微小環境の重要性が明らかであるにもかかわらず、その形成機構は不明である。当研究室では、転写因子 NF-B の活性化シグナルを伝達す
るタンパク質 TRAF6 欠損マウスにおいて胸腺微小環境の異常及びそれによる自己免疫反応の誘導を発見し、TRAF6-p50/RelA シグナル(NF-B の Classical 活性化経路)が、胸腺の機能的構築を制御していることを明らかにした。さらに、NIK(NF-B-inducing kinase)から NF-B (p52/RelB ヘテロ２量体)を活性化するシグナル（NF-B の Alternative 活性化経路）も胸腺微少環境の形成に必須であるとの他グループの報告をもとに、NF-B の classical 及び Alternative 経路のクロストークの存在を明らかにし、胸腺上皮細胞における p50/RelA と p52/RelB を中心とした転写因子ネットワークが T 細胞の自己-非自己識別を制御することを提唱した。

教育の概要
当研究室は協力講座ということで、学部の講義は受け持っていない。大学院の講義は、本年度は基礎薬科学特論 III を担当した。研究室では Data Club での研究進捗状況報告または Journal Club での文献紹介を週２回開催し、研究の進め方、問題点の解決法などを全員で討議するとともに、プレゼンテーションや質問の仕方についても学んでいる。

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自己点検・評価
当研究室では、転写因子 NF-B 活性化シグナルと癌、骨代謝疾患、免疫異常等の疾患発症との関連を追求して来た。一定の成果が得られたものの問題点は多く残されており今後の努力が必要と思われる。附属病院を持つ全国唯一の附置研究所ということもあり、より治療法や創薬開発に結びつく研究も重視していきたい。

学術論文（2013 年、2005〜2012 年抜粋）
1.

Ishikawa, K., Ito, K., Inoue, J. and Semba, K. Cell growth control by stable Rbg2/Gir2 complex
formation under amino acid starvation. Genes Cells (2013) in press.

2.

Kojima, A., Akizawa, T., Gohda, J., Ueda, Y. and Inoue. J. Partial purification of Lys63 ubiquitinatedproteins by using a column switch HPLC method. PEPTIDE SCIENCE 2012 161-164 (2013).

3.

Oshima, D., Inoue, J. and Ichikawa, K. Roles of spatial parameters on the oscillation of nuclear NF-B:
computer simulations of a 3D spherical cell. PLoS ONE 7(10):e46911 (2012).

4.

Yamaguchi, N., Yokota, M., Taguchi, Y., Gohda, J. and Inoue, J. cIAP1/2 negatively regulate
RANKL-induced osteoclastogenesis through the inhibition of NFATc1 expression. Genes Cells 17,
971-981 (2012).

5.

Shibata, Y., Oyama, M., Kozuka-Hata, H., Han, X., Tanaka, Y., Gohda, J. and Inoue, J. p47 negatively
regulates IKK activation by inducing the lysosomal degradation of polyubiquitinated NEMO. Nat.
Commun. 3:1061 doi:10.1038/ncomms2068 (2012).

6.

Sanada, T., Kim, M., Mimuro, H., Suzuki, M., Ogawa, M., Oyama, A., Ashida, H., Kobayashi, T,
Koyama, T., Nagai, S., Shibata, Y., Gohda, J., Inoue, J., Mizushima T. and Sasakawa, C. The Shigellaflexneri effector OspI deamidates UBC13 to dampen the inflammatory response. Nature 483, 623-626(2012).

7.

Taguchi, Y., Kiga, Y., Gohda, J. and Inoue, J. Identification and characterization of anti-osteoclastogenic
peptides derived from the cytoplasmic tail of RANK. J. Bone Miner. Metab. 30, 543-553 (2012).

8.

Hinohara, K., Kobayashi, S., Kanauchi, H., Simizu, S., Nishioka, K., Tsuji, E., Tada, K., Umezawa, K.,
Mori, M., Ogawa, T., Inoue, J., Tojo, A., and Gotoh, N. ErbB/NF-B signaling controls mammosphere
formation in human breast cancer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 6584-6589. (2012).

9.

Yamamoto, M., Ito, T., Shimizu, T., Ishida, T., Semba, K., Watanabe, S., Yamaguchi, N, and Inoue, J.
Epigenetic alteration of the NF-κB inducing kinase (NIK) gene is involved in enhanced NIK expression
－187－
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in basal-like breast cancer. Cancer Sci. 101, 2391-2397 (2010).
10. Motegi, H., Shimo, Y., Akiyama, T., and Inoue, J. TRAF6 negatively regulates the Jak1-Erk pathway ininterleukin-2 signaling. Genes Cells 16, 179-189 (2010).
11. Yamamoto, T., Yokota, Y., Mitsuki, Y., Mizukoshi, F., Tsuchiya, T., Terahara, K., Inagaki, Y., Yamamoto,N., Kobayashi, K., and Inoue, J. Selective transmission of R5 HIV-1 over X4 HIV-1 at the dendritic
cell-T cell infectious synapse is determined by the T cell activation state. PLos Pathogens 5(1):e1000279 (2009).
12. Yamazaki, K., Gohda, J., Kanayama, A., Miyamoto, Y., Sakurai, H., Yamamoto, M., Akira, S., Hayashi,
H., Su, B., and Inoue, J. Two Mechanistically and Temporally Distinct NF-B Activation Pathways in
IL-1 Signaling. Sci. Signal. 2, ra66 (2009).
13. Akiyama T., Shimo Y., Yanai H., Qin J., Ohsima, D., Maruyama Y., Asaumi Y., Kitazawa J., Takayanagi
H., Penninger JM., Matsumoto M., Nitta T., Takahama Y., and Inoue J. The Tumor Necrosis Factor
family receptors RANK and CD40 cooperatively establish the thymic medullary microenvironment andself-tolerance. Immunity 29, 423-437 (2008).
14. Hikosaka Y., Nitta T., Ohigashi I., Yano K., Ishimaru N., Hayashi Y., Matsumoto M., Matsuo K.,
Penninger JM., Takayanagi H., Yokota Y., Yamada H., Yosikai Y., Inoue J., Akiyama T., and Takahama Y.
The Cytokine RANKL Produced by Positively Selected Thymocytes Fosters Medullary Thymic
Epithelial Cells that Express Autoimmune Regulator. Immunity 29, 438-450 (2008).
15. Yamamoto, T., Miyoshi, H., Yamamoto, N., Yamamoto, N., Inoue, J., and Tsunetsugu-Yokota, Y.
Lentivirus vectors expressing short hairpin RNAs against the U3-overlapping region of HIV nef inhibit
HIV replication and infectivity in primary macrophages. Blood 108, 3305-3312 (2006).
16. Gohda, J., Akiyama, T., Koga, T., Takayanagi, H., Tanaka, S., and Inoue, J. RANK-mediatedamplification of TRAF6 signaling leads to NFATc1 induction during osteoclastogenesis. EMBO J 24,
790-799 (2005).
17. Akiyama, T., Maeda, S., Yamane, S., Ogino, K., Kasai, M., Kajiura, F., Matsumoto, M., and Inoue, J.
Dependence of Self-tolerance on TRAF6-directed Development of Thymic Stroma. Science 308 (5719),
248-251 (2005).

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◆ 疾患細胞生物学講座 ◆教 授

新井 洋由（あらい・ひろゆき）

昭和 54 年東京大学薬学部卒、昭和 59 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、薬学博士

特任准教授

田口 友彦 （たぐち・ともひこ）

平成４年東京大学理学部卒、平成９年東京大学大学院理学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科特任准教授（衛生化学教室）
、理学博士

研究の概要
細胞内物質輸送の分子基盤の理解とその破綻による疾患
１. 物質の取り込みと分泌という二つの異なる方向性を持った輸送を制御するエンドソームの分子基盤
２. エンドソームの機能破綻により生じる細胞現象
３. エンドソームの機能破綻に起因する疾患
４. 細胞内物質輸送を制御する低分子化合物の探索
我々の体を構成する真核細胞は多数の膜に囲まれた細胞小器官を有している。各細胞小器官はそれぞれ固有の機能を果たすとともに小胞を介して物質のやり取りを緊密に行っており、その結果、細胞小器官全体を繋ぐ広大な物質の交通網が細胞内に整備されている。細胞内で生合成されたタン
パク質および脂質は、この交通網を辿ることにより細胞内の適切な場所に運搬されて機能している。
細胞の表面で機能すべき受容体タンパク質が表面に運搬されないと細胞外のシグナルを感知することができず多様な疾患の原因となり、また過剰に運ばれてしまうと過剰なシグナルを細胞内に産生することで癌などの原因となってしまう。まさに、細胞は“適材適所”ということを知り、生体分子を細胞内に配置しているといっても過言ではない。今までの疾患治療薬の多くは、疾患の原因となる酵素や受容体などの活性を直接阻害するまたは亢進させることを目的として設計されてきたが、今後は、細胞内で機能する場所という情報まで視野に入れ、疾患で損なわれた生体分子の“適材適所”を実現させる創薬戦略も可能になると予想される。
本講座では、細胞の持つこの物質の交通網の制御機構を分子レベルで理解することにより、“適材適所”の創薬を確立することを目標とする。特に、物質の取り込みと分泌という方向性が異なる
二つの物質輸送経路を制御する細胞小器官リサイクリングエンドソーム（Recycling Endosomes,
REs）をモデルとして、その機能破綻による細胞現象および疾患の同定を行う。
1. ホスファチジルセリンの REs における機能（本研究科衛生化学教室との共同研究）
REs は、細胞膜から取り込まれた分子を再び細胞膜へ送り返すリサイクル経路、及び細胞膜からゴルジ体へと至る輸送経路（逆行性輸送経路）を制御している細胞小器官である。これまでに、
我々は、REs がリン脂質ホスファチジルセリン（phosphatidylserine, PS）に非常に富んだ細胞小器官であること、evectin-2 タンパク質が REs に局在して REs からゴルジ体への逆行性輸送を制御す

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ること、evectin-2 の PH domain が PS に選択的に結合すること、REs の細胞質側に PS が豊富に存在し、evectin-2 の REs 局在に必須であることを見出してきた（文献１）。
我々は PS が制御する逆行性輸送について更なる解明をすすめ、２０１２年に下記の事を明らかにした。
① PS の機能をより直接的に検討するため、PS 合成経路に異常を持つ細胞株（PSA-3）を用いて、PS 減少下でどのような異常が見られるか検討した。その結果、PS 減少下では逆行性輸送によって細胞膜からゴルジ体へと運ばれるタンパク質 TGN38 のゴルジ体局在性が失われること、TGN38 の逆行性輸送が阻害されることを見出した（文献２）。
② evectin-2 の結合因子として Arf GAP である SMAP2 タンパク質を同定し、SMAP2 が REs からゴルジ体への逆行性物質輸送を制御すること、SMAP2 の REs への局在に evectin-2 が必須であることを明らかにした（文献３）。
① PS 減少下では TGN38 の逆行性輸送が阻害される
哺乳動物細胞においては、PS はホスファチジルコリン（PC）、及びホスファチジルエタノール
アミン（PE）から合成される（図１A)。CHO-K1 細胞由来の変異株である PSA-3 細胞では PC から PS を合成する酵素 PSS1 が欠損しており、PS の合成は PE からの経路に依存している。その為、培地中に PE の前駆体であるエタノールアミン（Eth）が十分に存在する場合は PS を合成することができるが、培地から Eth を除くと PS を合成することができない。我々は PSA-3 細胞を Eth 添加／除去条件で 3 日間培養し、次いで PS 特異的プローブである GFP-2xPH を細胞質中に発現させてPS の細胞内分布を検証した。その結果、Eth 除去条件で、核近縁部に存在する REs の PS 量が劇的に減少することを見出した（図１B)。

図１
A：哺乳動物細胞での PS の生合成経路
B：PSA-3 細胞を Etn 添加／除去条件で３日間培養、GFP-2xPH により細胞内 PS を可視化した。
Etn 添加条件では核近縁部の REs（矢頭）と細胞膜（矢印）に PS の集積が確認できるが、Etn 除去
条件では REs への PS の集積が消失している。
TGN38 は逆行性輸送によって細胞膜からゴルジ体に運ばれ、ゴルジ体局在が維持されているタンパク質である。Eth 添加条件では TGN38 はゴルジ体に局在するが、Eth 除去条件では TGN38 は細胞質中に強く分散していた（図２）。この結果から、PS 減少下では TGN38 のゴルジ体への逆行性輸送に異常が生じている可能性が考えられた。

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PS 減少下で実際に TGN38 の逆行性輸送が阻害されているか、細胞膜からの輸送アッセイにより検討した。PSA-3 細胞にラット TGN38 を発現させ、Eth 添加／除去条件で 3 日培養した。氷上で細胞膜上のラット TGN38 を抗体により標識した後、細胞を 37℃に戻し TGN38-抗体複合体を細胞に取り込ませた。45 分後に固定し、TGN38-抗体複合体を蛍光色素付きの２次抗体で検出、どのオルガネ
ラまで運ばれているかを検討した。Eth 添加条件では TGN38-抗体複合体はゴルジ体マーカーと共局
在し、ゴルジ体まで輸送されていた（図３）。一方、Eth 除去条件では TGN38-抗体複合体は細胞質中に点状に分布し、ゴルジ体まで輸送されていなかった。このことから、PS 減少下では確かに
TGN38 の逆行性輸送が阻害されており、その結果 TGN38 がゴルジ体から分散したと考えられた。
図２
PSA 細胞における TGN38 の局在
Etn 除去条件で TGN38 のゴルジ体局在が失われる。
GM130:ゴルジ体局在タンパク質
上段：Etn 添加条件
下段：Eth 除去条件

図３
細胞膜からの逆行性輸送アッセイ
細胞膜からゴルジ体への TGN38 の逆行性輸送がEth 除去条件で損なわれる。Syntaxin 5:ゴルジ体局
在タンパク質上段：Etn 添加条件
下段：Eth 除去条件

② SMAP2 は REs からゴルジ体への逆行性輸送を制御する
COS-1 細胞は、REs とその他の細胞小器官（ゴルジ体、初期エンドソーム、後期エンドソーム、
リソソーム、ミトコンドリアなど）との空間的分離が高く、局在解析に適した細胞である。内在SMAP2 の局在を COS-1 細胞で検討したところ、そのほとんどがゴルジ体で形作られるリング状の

－191－
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構造の内側に局在が限定されていた。このことから、SMAP2 は REs タンパク質であることが明らかとなった。
次いで siRNA を用いた SMAP2 のノックダウンを COS-1 細胞で行い、物質輸送に与える影響を評価した。通常細胞では、コレラ毒素（CTxB）の逆行性輸送は、細胞膜→初期エンドソーム→REs→
ゴルジ体と進行する。しかしながら、SMAP2 ノックダウン細胞では、取り込み 15 分後での REs の輸送には影響が認められなかったが、60 分後でのゴルジ体への輸送は著しく損なわれていた（図４）。
このことは、SMAP2 が REs からゴルジ体への逆行性輸送の制御因子であることを示している。
図４ SMAP2 ノックダウン細胞における CTxB の逆行性輸送

我々は、更に SMAP2 と evectin-2 が共沈降してくること、evectin-2 ノックダウンにより SMAP2の REs 局在が失われることを示した。本研究により、REs からゴルジ体への逆行性輸送を制御する
evectin-2 の作用機序の一端を解明することができた。
【文献】(1) Uchida, Y., Hasegawa, J., Chinnapen, D., Inoue, T., Okazaki, S., Kato, R., Wakatsuki, S., Misaki, R.,
Koike, M., Uchiyama, Y., Iemura, S., Natsume, T., Kuwahara, R., Nakagawa, T., Nishikawa, K.,
Mukai, K., Miyoshi, E., Taniguchi, N., Sheff, D., Lencer, W. I., Taguchi, T., and Arai, H. (2011).
Intracellular phosphatidylserine is essential for retrograde membrane traffic through endosomes. Proc.
Natl. Acad. Sci. U S A 108, 15846-15851.
(2) Lee, S., Uchida, Y., Emoto, K., Umeda, M., Kuge, O., Taguchi, T., and Arai, H. (2012). Impaired
retrograde membrane traffic through endosomes in a mutant CHO cell defective in phosphatidylserine
synthesis. Genes Cells 17, 728-736.
(3) Matsudaira, T., Uchida, Y., Tanabe, K., Kon, S., Watanabe, T., Taguchi, T., and Arai, H. (2013).
SMAP2 regulates retrograde transport from recycling endosomes to the Golgi. PLoS One 8, e69145.

－192－
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２． スフィンゴミエリンの細胞内局在の可視化（本研究科衛生化学教室との共同研究）
生化学的解析から、細胞膜や REs にはスフィンゴミエリン（SM）が豊富に存在する事が示されているものの、SM の細胞小器官レベルでの局在性は解析されていない。SM のプローブとして汎用されている lysenin は、生体膜上でクラスター化した SM を認識するが、クラスター化していな
い SM は検出できないと言う問題点があった。最近発見された Equinatoxin II (EqtII)は、SM のクラスター状況に関わらず SM に特異的に結合するイソギンチャク由来毒素であり、新規の SM プロー
ブとしての利用が期待される。
大腸菌で発現、精製した GFP-lysenin と EqtII-GFP を用いて、細胞膜の単染色を行った。GFPlysenin では染色が点状であるのに対し、EqtII-GFP では細胞膜全体が滑らかに染色された（図５）。
GFP-lysenin と EqtII-GFP による染色は、細胞の SM 分解酵素（SMase）処理、及び細胞膜に局在する SM 合成酵素（SMS2）のノックダウンにより著しく減弱したことから、生体膜に存在する SMを EqtII が特異的に認識することが示された。
図５
SM probe による細胞膜の染色
上段 GFP-lysenin による染色
下段 EqtII-GFP による染色細胞を固定／界面活性剤処理後、EqtII-GFP により染色を行ったところ、REs と後期エンドソー
ムが染色された。その一方で、GFP-lysenin では後期エンドソームは染色されるが REs の染色は認められなかった。これらの結果から、EqtII-GFP により REs の SM が可視化できること、さらにSM が存在している膜の環境が、REs と後期エンドソームで異なる可能性が示唆された（文献４）。
【文献】(4) Yachi, R., Uchida, Y., Balakrishna, B. H., Anderluh, G., Kobayashi, T., Taguchi, T., and Arai, H.
(2012). Subcellular localization of sphingomyelin revealed by two toxin-based probes in mammaliancells. Genes Cells 17, 720-727.

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目次へ

自己点検･評価
当講座は、リサイクリングエンドソーム（REs）をモデル細胞小器官として、細胞内物質輸送の分子基盤の解明に取り組んでいる。２０１２年の成果として、我々は REs に濃縮して存在するリン脂質ホスファチジルセリン（PS）が細胞膜からゴルジ体へと至る逆行性輸送に必要であること、
REs に局在する PS 結合タンパク質 evectin-2 が Arf GAP タンパク質である SMAP2 と結合して逆行性輸送を制御することを明らかにした。また、新規のスフィンゴミエリン（SM）結合タンパク質を用いて REs の SM の可視化に初めて成功し、REs に SM が豊富に存在することを示した。
REs が制御する物質輸送にリン脂質とそのエフェクタータンパク質が必須であることを明らかにすることができ、研究は順調に進展していると評価できる。

学 術 論 文(1) Yachi, R., Uchida, Y., Balakrishna, B. H., Anderluh, G., Kobayashi, T., Taguchi, T., and Arai, H.
(2012). Subcellular localization of sphingomyelin revealed by two toxin-based probes in mammaliancells. Genes Cells 17, 720-727.
(2) Lee, S., Uchida, Y., Emoto, K., Umeda, M., Kuge, O., Taguchi, T., and Arai, H. (2012). Impaired
retrograde membrane traffic through endosomes in a mutant CHO cell defective in phosphatidylserine
synthesis. Genes Cells 17, 728-736.
(3) Okazaki, S., Kato, R., Uchida, Y., Taguchi, T., Arai, H., and Wakatsuki, S. (2012). Structural basisof the strict phospholipid binding specificity of the pleckstrin homology domain of human evectin-2.
Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 68, 117-123.
(4) McKenzie, J. E., Raisley, B., Zhou, X., Naslavsky, N., Taguchi, T., Caplan, S., and Sheff, D. (2012).
Retromer Guides STxB and CD8-M6PR from Early to Recycling Endosomes, EHD1 Guides STxB
from Recycling Endosome to Golgi. Traffic 13, 1140-1159.
(5) Hieda, M., Koizumi, M., Higashi, C., Tachibana, T., Taguchi, T., and Higashiyama, S. (2012). The
cytoplasmic tail of heparin-binding EGF-like growth factor regulates bidirectional intracellulartrafficking between the plasma membrane and ER. FEBS Open Bio 2, 339-344.
(6) Matsudaira, T., Uchida, Y., Tanabe, K., Kon, S., Watanabe, T., Taguchi, T., and Arai, H. (2013).
SMAP2 regulates retrograde transport from recycling endosomes to the Golgi. PLoS One 8, e69145.

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薬 学 専 攻

目次へ◆ 薬品代謝化学教室 ◆教 授

長野 哲雄（ながの・てつお）

昭和 47 年東京大学薬学部卒、昭和 52 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、博士（薬学）准教授

花岡 健二郎（はなおか・けんじろう）

平成 12 年東京大学薬学部卒、平成 17 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科講師（2011 年 10 月まで）
、博士（薬学）助 教

上野 匡（うえの・たすく）

平成 13 年東京薬科大学薬学部卒、平成 18 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：日本学術振興会海外特別研究員 (2011 年 3 月まで)、博士（薬学）助 教

寺井 琢也（てらい・たくや）

平成 16 年東京大学薬学部卒、平成 19 年同大大学院薬学系研究科博士課程中退
博士（薬学）助 教

小松 徹（こまつ・とおる）（革新創薬化学教室）

平成 16 年東京大学薬学部卒、平成 21 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：日本学術振興会海外特別研究員、博士（薬学）

研究の概要─新たな学問領域の開拓を目指す─
21 世紀の生命科学の方向として、“生きている状態”の細胞、生体組織あるいは in vivo 系における生体分子を時々刻々の変化に対応して動的に捉え、その変化に伴う生命現象を明らかにする事が挙げられる。このような動的生命科学はポストゲノム研究として重要視されているプロテオミクス
やメタボロミクス、あるいは細胞内ネットワーク解析研究に通じるものである。生体内で実際に起こっている真の生理現象を解明・解析するためには、生きている状態における生体分子の働きをその場（in situ）で明らかにすることが重要であると我々は考えている。このような動的解析の重要性を示す端的な例として、カルシウムイオン（Ca2+）がある。発生や神経系における Ca2＋の機能が詳細に明らかになった背景には、生きている状態の細胞や組織から Ca2+ を的確に捉えるセンサ
ー分子（蛍光プローブ）の存在があった。Fura-2 や Fluo-3 に代表される Ca2+ 蛍光プローブは生理的条件での Ca2+ の動きを高感度に検出し、多くの情報を与えてきた。
我々が解き明かしたいと望んでいる question は、細胞や生体組織のいつ、どこで、どれほどの生体分子が生成し作用しているのか（生体分子の濃度変化あるいは細胞内分布）、生体分子は細胞内でどのように作用しているのか、等である。これらの問題点を解決するために我々は、生体分子と反応あるいは結合してその特性（主には蛍光強度）が大きく変化する分子プローブを自らの手で開発し生体イメージングを行うことによって、生理的条件に近い状態での標的分子の働きを明らかにしようと試みている。更に、生体分子を光により瞬時に制御するシステムの構築や、分子プローブを用いた疾患部位の可視化研究も行っている。
当研究室が目指している上記の研究分野は従来にない新たな領域であるが、我々自身はこれを“ケ
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ミカルバイオロジー（chemical biology）”であると考えている。“ケミカルバイオロジー”とは一言で言えば「生命を化学で捉える学問」となるが、まだ公に確立されている定義はない。この言葉自体は新しいものではあるが、内容的には伝統的な｢薬学｣と通じる部分が大きい。わが国における｢薬学」とは、分野で言えば有機化学、分子生物学、物理化学、薬理学などの多くの学問に基づいた複合的な生命科学であり、その応用として創薬科学があると言える。更に、「薬学」を方法論的に定義すれば、「薬」という機能分子を化学の力で設計・合成し生体へと応用することによって、生理現象、並びにその異常としての疾患の機能解明と治療を行う学問とも考えられる。上記の点を踏まえたとき、当研究室の中心的な研究テーマである【生体へと応用可能な光機能性分子の設計・合成と、それを用いた生命現象の機能解析】がケミカルバイオロジー、そして「薬学」の真骨頂を発揮する研究であることは自ずと理解されよう。
─研究分野のオリジナリティー─
生命を理解するためには、「化学」や「生物学」といった既存の学問分類にこだわることは本来、本質的ではない。前項で述べたような新たな分野の研究を開拓するためには、一教室で有機・無機
化学、分析化学、生化学のみならず薬理学までを網羅した研究を遂行する必要がある。教室内には
NMR などの有機化学の機器と同時に細胞培養のための CO2 インキュベーター等の培養機器、さらに蛍光顕微鏡などの分析機器も完備する必要があり、また当然それらに精通することが求められる。
この様な学際的研究手法は欧米の最先端の研究施設でこそ近年一般的になりつつあるが、日本においてはまだ例が少ない。この研究領域では、例えば有機化学で博士号を取得した研究者が分子生物学、免疫学などの他分野に飛び込んでいき、独自の視点から生命科学に挑戦していくことになる。
ヘテロな環境あるいは研究分野が融合される所に新たな発展があり、新領域を拓くことができる。
有機化学的発想、技術を用いて生物的課題に挑むヘテロな研究は日本においても今後は増加していき、一層の発展を遂げることが期待されている。我々の研究グループは早くからこの研究スタイ
ルを取り入れており、わが国は勿論、世界的に見ても「蛍光イメージングを基盤としたケミカルバ
イオロジー」の先駆け的研究グループの一員であると自負している。それ故、研究内容は勿論のこと研究分野にも高いオリジナリティーがあると言える。
以下、2012 年に当教室で研究され論文等に報告された内容を、項目別に説明する。
１．高感度に Matrix Metalloproteinase 活性を検出可能な蛍光プローブの開発
Matrix metalloproteinase (MMP) は細胞外基質の分解において中心的な役割を担う酵素であり、がん、動脈硬化、関節リウマチ、パーキンソン病など様々な疾患で MMP の発現が報告されている。
そのため、MMP 活性を可視化することは、これら疾患の解明において非常に有用であるとともに、疾患のイメージングにおいても MMP は優れたターゲット分子となりうる。本研究では、新たなMMP 活性検出蛍光プローブとして、FRET (Förster Resonance Energy Transfer)を制御原理とし酵素反応に伴い蛍光を大きく上昇させるとともに、MMP 高活性部位において蛍光団部位の滞留性を向上させたプローブの開発を行った。これによって感度良く生体内の MMP 活性を検出することを目指した。
細胞膜透過性を制御する方法として、特定の蛍光団自身の有する高い脂溶性を利用し、酵素反応
後に蛍光団部位を含む断片の脂溶性が相対的に高まり、細胞内に導入されるという方法を考えた。
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そこで、細胞膜透過性の高い蛍光団として Cy5、BODIPY および Si-Rhodamine の 3 種類と細胞膜透過性の低い蛍光団 1 種類の計 4 種類の蛍光団を、MMP-2, MMP-9 および MT1-MMP に選択的な認識基質として知られているアミノ酸配列を介して消光団(BHQ-3)と結合させたプローブをデザイン・合成した。これらのプローブは in vitro の実験において MMP-2 および MT1-MMP により認識・切断され、酵素反応前後で蛍光量子収率にして 100 倍以上の蛍光上昇が観察された。また、これらプローブを MMP が過剰発現している HT-1080 細胞に応用し、培養細胞系での蛍光イメージングを行った。その結果、蛍光団として BODIPY 骨格を用いた MMP 活性検出蛍光プローブでのみ細胞内からの顕著な蛍光上昇が観察され、MMP 活性阻害剤添加時と比較して 20 倍ほどの蛍光強度上昇が観察された。また、他の蛍光団を用いたプローブでは MMP との反応により細胞外の蛍光上昇が観察されたが、細胞内での蛍光上昇は観察されなかった。そこで、各プローブの酵素反応後の蛍光団部位を合成し、それぞれの細胞膜透過性について最適化を行い、細胞、動物個体へのイメー
ジングを可能としたプローブの開発に成功した。また、これら知見は、細胞外プロテアーゼ活性検
出蛍光プローブの分子設計における指針となると期待される。本研究成果は、J. Am. Chem. Soc.
誌に掲載された。

BODIPY-MMP (ex/em 650/665)

Fig.1 FRET 機構に基づく新規近赤外 Matrix metalloproteinase 活性検出蛍光プローブ

２．可逆的に低酸素・常酸素環境を検出可能な蛍光プローブの開発
低酸素環境（hypoxia）とは生体組織への酸素の供給が不足した微小環境のことであり、虚血性
心疾患や脳血管疾患、がんなど多くの重篤な疾患と深く関わっている。これまでに、hypoxia における還元反応の亢進に着目して低酸素環境検出蛍光プローブが開発されてきたが、いずれも低酸素環境下で還元されて一度蛍光を発した後、常酸素環境下に戻った際も蛍光を発したままであり、不可逆的な蛍光プローブであった。一方、低酸素環境と常酸素環境が繰り返し引き起こされることで、慢性的な低酸素環境とは異なる生体様式を示すことが報告されているなど、低酸素環境を取り巻く生体応答の更なる解明には、動的な低酸素環境の可視化が必要とされる。そこで我々は、
低酸素環境を検出でき、かつ酸素環境の可逆性に応じて蛍光の off/on を呈する蛍光プローブの開発を行った。
我々はまず、酸素濃度に応じて吸収スペクトルが可逆的に変化する色素の探索を行った。このような特性を有する色素を FRET（Förster Resonance Energy Transfer）のアクセプターとして用いるこ
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とで、常酸素環境下においては蛍光消光団への FRET により微弱蛍光を示すが、低酸素環境下においては蛍光消光団の可視光領域での光の吸収が消失することで FRET が解除され、強蛍光となる（Fig 2）と考えた。我々は種々の検討から、QSY-21 が低酸素環境下において酵素的に還元され、最大吸収波長は大きく短波長シフトすること、さらに、再び空気中に曝すことで元の吸収スペクト
ルへと素早く回復する、つまり酸素濃度に依存した酸化・還元環境に対して化学的・分光学的に可逆な反応を示す分子であることを新たに見出した。
続いて QSY-21 の特性を利用し、Cy5 を FRET のドナーとする新規蛍光プローブ RHyCy5 を分子設計・合成した。設計通り RHyCy5 は、低酸素環境下、酵素的に還元され蛍光強度の上昇を示し、低酸素環境下から常酸素環境下に戻すことで 10 秒以内の素早い蛍光強度の減少を示す可逆性が見られた。
QSY-21 の酵素還元反応後、ESR スペクトルの測定を行った結果、低酸素環境下でのみ炭素中心
ラジカルを示す ESR シグナル（g = 2.0032）が観察された。3 つのフェニル基に囲まれたトリフェ
ニルメチルラジカルは、フェニル基による立体障害とベンゼン環への共鳴によって安定に存在する
ことが知られており、QSY-21 の場合も同様なラジカルの安定化が起こっていると考えている。常酸素環境に戻した際は、このラジカルが酸素へ移ることで分子の共鳴構造が戻り、これにより可逆的なスペクトル変化を呈していると推定された。
我々は細胞中においても、RHyCy5 が酸素環境に応じて、蛍光強度の上昇・減少の繰り返しを観察することに成功している。この後、このプローブを用いることで、動的な低酸素環境と生体応答の関係が、より詳細に理解できるようになると期待される。本研究成果は、J. Am. Chem. Soc.
誌に掲載された。
reoxygenation

normoxia

hypoxia

reoxygenation

hypoxia

reoxygenation

hypoxiaFig.2 低酸素-常酸素状態を可逆的に検出可能な新規蛍光プローブ

３．サリチル酸誘導体を用いたレシオ型希土類発光プローブの開発
Tb3+ やEu3+ を中心金属とする発光性希土類錯体は、時間分解測定によって夾雑物由来のバッ
クグラウンド蛍光シグナルを排除できるため、創薬研究を初めとする in vitro アッセイにおいて優れたツールとなっている。実際、我々のグループはこれまで、臨床診断や化合物スクリーニング
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に適した複数のプローブ開発を行っている。しかし、血清サンプルなど系の吸光度が非常に高い場
合や、金属キレーター存在下など錯体が不安定になる場合には、時間分解測定だけでは十分な信頼性が担保されない。そこで我々は今回、このような場面でも正確に標的分子を定量可能な『レシオ測定』に注目し、新たな発光プローブ設計法の提案とその実証を目的として研究を行った。
レシオ測定を可能とするアンテナ（中心金属に励起エネルギーを与える芳香環）の基本骨格として、サリチル酸（SA）を選択した。SA は分子内に水酸基とカルボキシル基という 2 つの官能基を有し、これらの構造修飾によりアンテナの吸収スペクトルや錯体の発光効率が変化することが一部の先行研究により示唆されていた。我々はまず、4 種類の SA 誘導体を組み込んだ Tb3+ 錯体を設計・合成してこの知見を確認した。
各種のスペクトル測定から、この発光特性変化のメカニズムはアンテナ励起一重項状態に対する摂動と考えられた。次に、
この結果を基にアルカリホスファターゼ（ALP）に対する世界初の 2 波長励起型
レシオ発光プローブを開発した。本プロ
ーブは ALP との反応前後で 330 nm
励起と 280 nm 励起でのレシオ比が大きく（10倍以上）変化し、96 穴プレー
トを用いた実験では既存の吸光変化型プローブよりも高感度であった。本研究成Fig.3 サリチル酸母核の特性を応用したレシオによる時間分解測定

果は Chem. Eur. J. に掲載された。

教育の概要
薬品代謝化学教室では、学部講義として 3 年生後期の 6 学期に「薬品代謝学・創薬化学」の講義を担当している。これは代表的薬物代謝酵素である P-450 を中心に、テーラーメイド医療や遺伝的多型、酵素誘導など最先端のトピックスを盛り込みながら代謝学のポイントをわかりやすく授業している。特にこの講義は、日常的にマスメディアを賑わす薬の副作用・医療過誤と直結しており、講義内容は学生の興味を大いに刺激するとともに、国民医療における薬学の重要さを十分に認識させることになる。また、実際の創薬についても、有機化学を基礎として医薬品の分子設計法およびコンピュータシミュレーションの理解をさせる内容を講義している。知識の切り売り的講義ではな
く、薬の代謝に対する基本的な考え方を理解させる内容である。その他、薬学という学問のアウト
ラインと社会との関わりについてオムニバス形式で講義する「薬学概論」(２年生後期、４学期）、ならびに化学と医薬の関わりについて化学系教室が共同で講義する「医療科学Ⅱ」（４年生前期、７学期）についても一部担当している。
また、3 年生の学生実習Ⅱについても、一部を担当している。この実習においては、①P-450 の反応を理解することを目的とした、ラット肝ミクロソームを用いた酵素反応実験、および②蛍光プ
ローブの設計とその応用について理解するための分析化学実験、の２項目を実施している。テキス
－199－
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トに書いてある操作を盲目的に行うだけでなく、実験の意味やデータの解釈について考えさせるよ
う工夫しながら、口頭試問やレポートを課している。
大学院においては、有機化学系の他研究室と共同で「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。この講義は有機化学の最先端研究についてオムニバス形式で紹介するものであるが、当研究室担当分はケミカルバイオロジーを中心とした内容の中で特に、バイオイメージングを中心に、基礎から応用まで当該研究分野の深い理解を目指した内容で、薬品代謝化学教室のスタッフが、それぞれの専門性を生かした講義を行っている。GCOE 医学共通講義「医薬統合生命疾患学概論」についても担当し、蛍光プローブの基本と創薬との関係について講義を行った．これらの講義では特に質疑応答に力を入れており、院生が積極的に講義に参加するように留意している。これにより、単に教員から院生への一方通行の授業にならないような講義が行われている。
４年生からは各研究室配属になり本格的な研究をスタートさせることになるが、この研究室における教育については、各々の研究テーマに関する教員との日常的な discussion に加えて、週２回行
われるセミナーが中心的な役割を果たしている。１回は実験報告会であり、他の１回は最新文献の紹介である。実験報告会は１人おおよそ１時間かけて行い、実験・研究内容が質疑応答により吟味されることになる。この報告会において、研究者としての考え方が定着するよう訓練される。実験
報告会は，研究者の養成に主眼をおいた教育の重要な一環と位置づけており、学生は一人前の研究者になるための基礎トレーニングとして必要な、自分の研究成果の発表の仕方を学ぶこととなる。
特に、「研究データを正確に、かつわかりやすく、自らの言葉で説得力を持って記述・論述できる
か」「実験データの解釈や論理展開に問題はないか」「研究のオリジナリティーや方向性について自分なりにしっかりと考えているのか」等の点を厳しく問うことで、学生の成長を促している。
教室セミナーの最新文献紹介においても、研究者としての成長が一目瞭然に把握できる。大抵の場合、初めの２、３回は単に直訳調の文献紹介であるが、大学院 2 年生頃になると実験データや結論に対する自らのコメントを入れながら説明できるようになる。更に博士課程ともなると、その研究分野における当該論文の位置づけや先行研究との的確な比較、今後の展開についての考察までも交えた紹介が出来るようになってくる。自身の研究のみならず、他者の研究に関しても十分に内容を理解し、適切な評価を行えるようになることは独立した研究者となるための必要不可欠な能力であり、文献紹介はそうした研究を自ら立案し評価する能力を磨くための絶好の機会となっている。
次に大学院生が個々に行っている研究について触れる。当教室では学際的学問である薬学の特徴を考え、有機化学と同時に薬理学、分析化学など幅広い学問領域に精通した薬学における指導者としての教育を行っており、単なる技術者教育は行っていない。この点から各人に別々の大きな研究
テーマを与えており、チームを組んで一つのテーマを分割して課すことは行っていない。当研究室では研究結果に対して、（１）オリジナリティー、（２）他研究へのインパクト効果、（３）実用化、という３つのハードルを越えることを求めており、これらは世界に通じるレベルの研究者になるための教育となる。現在のところ我々の教室の博士課程修了者はいずれも実用可能な独創的機能分子を創製しており、この成功体験はアカデミックな研究機関あるいは民間企業の研究所に進んだ際に大きな財産となっている。また修士課程修了者・学部卒業者においては、製薬業界を初めとする幅広い民間企業や官公庁に就職しており、研究を通して学んだ論理的なものの考え方、主体的な仕事の仕方を自らの武器として大いに活躍している。
2012 年においては、大学院博士過程に所属する 9 名の学生の内、７名が学術振興会の DC 特別
－200－
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研究員として採用されており、前年以前からの高い採用率を維持している。また国際的な研究の場での経験を養うべく、GCOE プログラムを利用し短期留学として博士課程の学生２名を２ヶ月程
度海外の研究室へと派遣し、また，昨年から引き続き博士研究員１名を 組織的若手派遣プログラ
ムにより派遣するなど、国際学会への参加と併せ、教室員が国際的な経験を積むよう促した。またすべての大学院生に対し、国内外を問わず学会発表の機会を積極的に与えている。このような方針で行った結果、修士・博士課程の大学院生らによる発表が、日本薬学会 132 会年会の 4 件の学生優秀発表賞を、
ケミカルバイオロジー学会において 2 件のポスター賞を、第 12 回東京大学生命科学シンポジウム
ポスター賞を、第 65 回日本酸化ストレス学会学術集会において 2 件の優秀演題賞を受賞するなど、国内学会で計 14 件の賞を受賞した。また国際学会においても、2nd International Conference on H2S
Biology and Medicine に お い て travel award 1 件 、 1st International Symposium on Biofunctional
Chemistry において poster award 1 件を受賞するなど、当研究室における大学院生の努力の成果は、国内外で対外的にも高く評価されている。

自己点検･評価
下記の外部からの評価に見られる通り、2012 年の当研究室の研究・教育活動は非常に活発で意義あるものであったと自己評価している。具体的な外部からの評価を以下に示す。
—発表論文に対する評価—
当研究室では学術論文リストに示すように、化学系で最も高い評価を受けている学術雑誌の一つ

J. Am. Chem. Soc. への 4 件の論文掲載をはじめとし、研究成果が一流の国際学術誌に数多く採択されている。加えて、発表した研究成果に関する共同研究や試薬譲渡依頼も多数あり、日経新聞などの一般紙からも複数の取材問い合わせがあるなど、個々の研究の注目度の高さがうかがえる。このことは当研究室の研究レベルの高さと国際性をよく表している。
—国家プロジェクトへの採択—
長野哲雄は2010年より、日本学術振興会 特別推進研究の研究代表として採用されており、これとは別に、2012 年からは文部科学省

創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業内の制御拠点・課題管理者を務めている。
—新聞・雑誌への掲載等—
当研究室が取り組んでいるケミカルバイオロジー研究については特に疾患との関連を中心として
世間の関心が高く、本年も多くの報道機関によって研究成果が取り上げられた。
・日経産業新聞

2012 年 8 月 16 日

「酵素プロテアーゼを検出する新規赤色蛍光試薬の開発」

・ファルマシア2012 年 3 月「生体応用を目指した亜鉛プローブの開発」

・Angewandte Highlights, 51, pp7634–7636, (2012)「Rhodamine-Inspired Far-Red to Near-Infrared Dyes
and Their Application as Fluorescence Probes」

－201－
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学 術 論 文
1)

Shodai Takahashi, Wen Piao, Yuriko Matsumura, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai,
Toshiaki Kamachi, Masahiro Kohno, Tetsuo Nagano and Kenjiro Hanaoka "Reversible Off-On
Fluorescence Probe for Hypoxia and Imaging of Hypoxia-Normoxia Cycles in Live Cells" J. Am.

Chem. Soc., 134, 19588-19591 (2012).
2)

Lorien J. Parker, Hisami Watanabe, Keiko Tsuganezawa, Yuri Tomabechi, Noriko Handa, Mikako
Shirouzu, Hitomi Yuri, Teruki Honma, Naoko Ogawa, Tetsuo Nagano, Shigeyuki Yokoyama andAkiko Tanaka "Flexibility of the P-loop of Pim-1 Kinase: Observation of a Novel Conformation
Induced by Interaction with an Inhibitor" Acta Cryst., Sec. F Struct. Biol. Cryst. Commun., 68,
860-866 (2012).

3)

Masaru Yokoyama, Tomoichiro Oka, Hirotatsu Kojima, Tetsuo Nagano, Takayoshi Okabe, Kazuhiko
Katayama, Takaji Wakita, Tadahito Kanda and Hironori Sato "Structural Basis for Specific
Recognition of Substrates by Sapovirus Protease" Front Microbiol, 3, Article312 (2012).

4)

Takuya Myochin, Kenjiro Hanaoka, Toru Komatsu, Takuya Terai and Tetsuo Nagano "Design
Strategy for a Near-infrared (NIR) Fluorescence Probe for Matrix Metalloproteinase Utilizing Highly
Cell-permeable Boron Dipyrromethene (BODIPY)" J. Am. Chem. Soc., 134, 13730-13737 (2012).

5)

Tomonori Kobayashi, Toru Komatsu, Mako Kamiya, Cláudia Campos, Marcos González-Gaitán,
Takuya Terai, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano and Yasuteru Urano "Highly Activatable andEnvironment-insensitive Optical Highlighters for Selective Spatiotemporal Imaging of Target
Proteins" J. Am. Chem. Soc., 134, 11153-11160 (2012).

6)

Tomohiro Sato, Hisami Watanabe, Keiko Tsuganezawa, Hitomi Yuki, Junko Mikuni, Seiko
Yoshikawa, Mutsuko Kukimoto-Niino, Takako Fujimoto, Yumiko Terazawa, Motoaki Wakiyama,
Hirotatsu Kojima, Takayoshi Okabe, Tetsuo Nagano, Mikako Shirouzu, Shigeyuki Yokoyama, Akiko
Tanaka and Teruki Honma "Identification of Novel Drug-Resistant EGFR Mutant Inhibitors by insilico Screening Using Comprehensive Assessments of Protein Structures" Bioorg. Med. Chem., 20,3756-3767 (2012).

7)

Hirofumi Nakano, Nae Saito, Lorien Parker, Yukio Tada, Masanao Abe, Keiko Tsuganezawa,
Shigeyuki Yokoyama, Akiko Tanaka, Hirotatsu Kojima, Takayoshi Okabe and Tetsuo Nagano"Rational Evolution of a Novel Type of Potent and Selective Proviral Integration Site in Moloney
Murine Leukemia Kinase 1 (PIM1) Inhibitor from a Screening-hit Compound" J. Med. Chem., 55,
5151-5164 (2012).

8)

Yu Kushida, Kenjiro Hanaoka, Toru Komatsu, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kengo Yoshida,
Masanobu Uchiyama, Tetsuo Nagano "Red Fluorescent Scaffold for Highly Sensitive Protease
Activity Probes" Bioorg. Med. Chem. Lett., 22, 3908-3911(2012).

9)

Hideo Takakura, Ryosuke Kojima, Takeaki Ozawa, Tetsuo Nagano and Yasuteru Urano"Development of 5’- and 7’-Substituted Luciferin Analogues as Acid-Tolerant Substrates of Firefly
Luciferase" ChemBioChem, 13, 1-4 (2012).

10)

Daihi Oushiki, Hirotatsu Kojima, Yuki Takahashi, Toru Komatsu, Takuya Terai, Kenjiro Hanaoka,
－202－
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Makiya Nishikawa, Yoshinobu Takakura and Tetsuo Nagano "Near-infrared Fluorescence Probes
for Enzymes Based on Binding Affinity Modulation of Squarylium Dye Scaffold" Anal. Chem., 84,4404-4410 (2012).
11)

Takuya Terai, Hiroki Ito, Kazuya Kikuchi, and Tetsuo Nagano "Salicyclic Acid Derivatives as
Antennae for Ratiometric Luminescent Probes Based on Lanthanide Complexes" Chem. Eur. J. 13,
7377-7381 (2012).

12)

Robert DeRose, Christopher Pohlmeyer, Nobuhiro Umeda, Tasuku Ueno, Tetsuo Nagano, Scot Kuo,
and Takanari Inoue "Spatio-Temporal Manipulation of Small GTPase Activity at Subcellular Leveland on Timescale of Seconds in Living Cells" J. Vis. Exp., 61, e3794 (2012).

13)

Akihiko Nishikimi, Takehito Uruno, Xuefeng Duan, Qinhong Cao, Yuji Okamura, Takashi Saitoh,
Nae Saitoh, Shunsuke Sakaoka, Yao Du, Atsushi Suenaga, Mutsuko Kukimoto-Niino, Kei Miyano,
Kazuhito Gotoh, Takayoshi Okabe, Fumiyuki Sanematsu, Yoshihiko Tanaka, Hideki Sumimoto,
Teruki Honma, Shigeyuki Yokoyama, Tetsuo Nagano, Daisuke Kohda, Motomu Kanai and Yoshinori
Fukui "Blockade of Inflammatory Responses by a Small-Molecule Inhibitor of the Rac Activator
DOCK2" Chem. Biol., 19, 488-497 (2012).

14)

Yuichiro Koide, Yasuteru Urano, Kenjiro Hanaoka, Wen Piao, Moriaki Kusakabe, Nae Saito, Takuya
Terai, Takayoshi Okabe and Tetsuo Nagano "Development of NIR Fluorescent Dyes Based on SiRhodamine for In Vivo Imaging" J. Am. Chem. Soc., 134, 5029-5031 (2012).

15)

Shimpei Iwaki, Kenjiro Hanaoka, Wen Piao, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai and Tetsuo
Nagano "Development of Hypoxia-sensitive Gd3+-based MRI Contrast Agents" Bioorg. Med.

Chem. Lett., 22, 2798-2802 (2012).
16)

Yuichiro Koide, Mitsuyasu Kawaguchi, Yasuteru Urano, Kenjiro Hanaoka, Toru Komatsu, Takuya
Terai and Tetsuo Nagano "A Reversible Near-Infrared Fluorescence Probe for Reactive Oxygen
Species Based on Te-rhodamine" Chem. Commun., 48, 3091-3093 (2012).

17)

Fumika Karaki, Yoji Kabasawa, Takahiro Yanagimoto, Nobuhiro Umeda,Yasuteru Urano, Tetsuo
Nagano, Yuki Otani and Tomohiko Ohwada "Visible-Light-Triggered Release of Nitric Oxide from
N-Pyramidal Nitrosamines" Chem. Eur. J., 18, 1127-1141 (2012).

18)

Takuya Terai, Kazuya Kikuchi, Yasuteru Urano, Hirotatsu Kojima and Tetsuo Nagano "A LongLived Luminescent Probe to Sensitively Detect Arylamine N-Acetyltransferase (NAT) Activity ofCells" Chem. Commun., 48, 2234-2236 (2012).

19)

Takuya Terai, Yasuteru Urano, Saki Izumi, Hirotatsu Kojima and Tetsuo Nagano "A Practical
Strategy to Create Near-Infrared Luminescent Probes: Conversion from Fluorescein-Based
Sensors" Chem. Commun., 48, 2840-2842 (2012).

20)

Keiko Tsuganezawa, Hisami Watanabe, Lorien Parker, Hitomi Yuki, Shigenao Taruya, Yukari
Nakagawa, Daisuke Kamei, Masami Mori, Naoko Ogawa, Yuri Tomabechi, Noriko Handa, Teruki
Honma, Shigeyuki Yokoyama, Hirotatsu Kojima, Takayoshi Okabe, Tetsuo Nagano and Akiko
Tanaka "A Novel Pim-1 Kinase Inhibitor Targeting Residues that Bind the Substrate Peptide" J.

Mol. Biol., 417, 240-252 (2012).

－203－
目次へ

総 説 ・ 著 書1)"アカデミア創薬の幕開け －大学で取り組む本格的創薬研究－" 長野哲雄、岡部隆義、小島宏建、 現代化学、11月号、 pp26-30 (2012)2)"公的大規模化合物ライブラリーを基盤とする創薬オープンイノベーション" 小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、 日本臨牀、 70巻、 298-302 (2012)3)"機能性MRI造影剤の分子設計および動脈硬化イメージング" 花岡健二郎、 『疾患克服を目指したケミカルバイオロジー』、実験医学(増刊号)、 30, 1120-1127 (2012)
4)"誰もが使える化合物ライブラリーの構築によるスクリーニングから始める創薬研究の促進"小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、『疾患克服を目指した革新的最新技術』、実験医学(増刊号)、
30、 1234-1239 (2012).

5)"3章 バイオセンシングの歴史と将来展望" 花岡健二郎、長野哲雄、 『CSJカレントレビュ

ー第10巻 ここまで進んだバイオセンシング・イメージング』 化学同人、日本化学会編、
pp15-19 (2012).
6)"創薬研究への応用を目指した蛍光プローブの開発" 寺井琢也、長野哲雄、 化学工業、 63,
47-53 (2012)

大 型 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト
長野哲雄、 日本学術振興会
科学研究費補助金「特別推進研究」“光機能性分子の開発と医療への応用” (2010 年～2014 年)
長野哲雄、 文部科学省
創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業
制御拠点（2012 年～2016 年）
花岡健二郎、科学技術振興機構
先端計測分析技術・機器開発プログラム「次世代型蛍光プローブの創製を目指した新規蛍光団の開発」(2011 年～2014 年)

学 会 等 で の 招 待 講 演 ・ 特 別 講 演
長野哲雄
1. “ケミカルバイオロジー研究：分子イメージング研究とアカデミア創薬研究”、日本ケミカルバイオロジー学会第 7 回年会、2012 年 6 月 7 日～2012 年 6 月 8 日、京都
2. “21 世紀の科学を拓く Chemical Biology 研究 －バイオイメージング研究と創薬研究－”、サイエンステクノフロンティアフォーラム、2012 年 1 月 21 日、東京
3. “制御拠点／ライブラリー・スクリーニング領域”、平成 23 年度ターゲットタンパク研究プロ

グラム公開シンポジウム、2012 年 3 月 12 日、東京
4. “アカデミアの創薬アイデアを本格的創薬の標的分子へ”、第 11 回東大病院臨床試験セミナー、

－204－
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2012 年 3 月 23 日、東京
5. “創薬基盤拠点の形成：日本学術会議による学術の大型施設計画・大規模研究計画”、日本薬学会第 133 年会 特別シンポジウム、2012 年 3 月 30 日、横浜
6. “アカデミア創薬の幕開け －創薬オープンイノベーションセンターの展望－”、塩野義製薬講演、2012 年 5 月 14 日、大阪
7. “ケミカルバイオロジー研究 －分子イメージング研究とアカデミア創薬研究－”、日本ケミカ
ルバイオロジー学会第 7 回年会、2012 年 6 月 8 日、京都
8. “虚血蛍光プローブの開発とその応用に関する研究”、東北大学大学院医学系研究科附属創生応用医学研究センター酸素医学コアセンター 特別セミナー、2012 年 6 月 12 日、仙台
9. “革新的医薬品の創出に向けた取り組み”、第 24 回日本製薬工業協会政策セミナー、2012 年 10
月 5 日、東京
10. “生体可視化プローブの論理的分子設計法”、名古屋大学グリーン自然科学レクチャー、2012
年 10 月 12 日、名古屋
11. “大学における創薬研究の幕開け”、かずさ DNA 研究所開所記念講演会、2012 年 10 月 27 日、
木更津
12. “HTS の将来展望 －アカデミア創薬の幕開け－”、第 3 回スクリーニング学研究会、2012 年 11
月 2 日、船堀
13. “可逆的な低酸素環境（虚血）検出蛍光プローブの開発”、第 27 回日本酸化ストレス学会関東支部会、2012 年 12 月 15 日、東京
花岡健二郎
1.

“蛍光プローブが拓く未来医学”、第 35 回未来医学研究会大会、2012 年 4 月 26 日、東京

2.

“Development of Far-Red to Near-Infrared Fluorescent Dyes and their Applications to Multicolor Imaging”、
The 2nd Asian Chemical Biology Conference ACBC2012、2012 年 7 月 4 日～2012 年 7 月 6 日、沖縄

3.

“Development of a Highly Selective Fluorescence Probe for Hydrogen Sulfide”、 2nd International Conferenceon H2S Biology and Medicine、2012 年 9 月 20 日～2012 年 9 月 22 日、アトランタ（米国）

寺井琢也
1.

“Luminescent lanthanide complexes as practical biosensors”、19th International SPACC-CSJ Symposium、2012
年 8 月 2 日～2012 年 8 月 4 日、札幌

受 賞
花岡健二郎 日本ケミカルバイオロジー学会第 7 回年会 ポスター賞、2012 年 6 月
第 6 回バイオ関連化学シンポジウム 講演賞、2012 年 9 月
相良剛光

第 21 回日本 MRS 学術シンポジウム 奨励賞、2012 年 1 月

安保真裕

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞、2012 年 3 月

市川裕樹

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞、2012 年 3 月

篠倉潔

第 65 回日本酸化ストレス学会学術集会 ポスター発表 優秀演題賞、2012 年 6 月
－205－
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生体機能関連化学部会若手の会第 24 回サマースクール優秀ポスター賞、2012 年 7 月
2nd International Conference on H2S Biology and Medicine Travel Award、2012 年 9 月
坂本裕樹

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞、2012 年 3 月

竹田碧

日本薬学会第 132 年会 学生優秀発表賞、2012 年 3 月

江川尭寛

第 12 回東京大学生命科学シンポジウム ポスター賞、2012 年 6 月
The 1st International Symposium on Biofunctional Chemistry, poster award、2012 年 11 月
第 85 回日本生化学会大会 鈴木紘一メモリアル賞、2012 年 12 月

岩木慎平

生体機能関連化学部会若手の会第 24 回サマースクール優秀ポスター賞、2012 年 7 月

串田優

日本ケミカルバイオロジー学会第 7 回年会 ポスター賞、2012 年 6 月

高橋翔大

第 7 回日本分子イメージング学会総会・学術集会 最優秀発表賞、2012 年 5 月
第 65 回日本酸化ストレス学会学術集会ポスター発表 優秀演題賞、2012 年 6 月

社 会 へ の 貢 献 そ の 他
長野哲雄、日本学術会議 会員（幹事）長野哲雄、Editorial Member, Chemistry & Biology, Cell Press
長野哲雄、Editorial Member, Current Opinion in Chemical Biology , Elsevier
長野哲雄、東京大学創薬オープンイノベーションセンター、センター長
長野哲雄、日本ケミカルバイオロジー学会 会長
長野哲雄、日本分子イメージング学会 理事
長野哲雄、日本酸化ストレス学会 理事
長野哲雄、独立行政法人大学評価・学位授与機構
医学・薬学専門委員会委員、工学・芸術工学専門委員会委員
長野哲雄、文部科学省中央教育審議会 専門委員
長野哲雄、文部科学省科学技術・学術審議会 専門委員
長野哲雄、文部科学省創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業 運営委員会委員
長野哲雄、文部科学省創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業 推進委員会推進委員
長野哲雄、文部科学省薬学系人材養成の在り方に関する検討会 委員
長野哲雄、文部科学省薬学教育モデル・コアカリキュラム改訂に関する専門研究委員会 委員
長野哲雄、厚生労働省医道審議会 臨時委員
長野哲雄、厚生労働省薬事・食品衛生審議会 臨時委員
長野哲雄、厚生労働省医薬品・医療機器薬事戦略懇談会 構成員
長野哲雄、厚生労働省 B 型肝炎創薬実用化等研究事前評価委員会 委員
長野哲雄、国立医薬品食品衛生研究所、評価委員会委員
長野哲雄、東京大学医学系研究科附属疾患生命工学センター 運営諮問・評価委員会委員
長野哲雄、東京大学医学部附属病院 早期探索臨床試験拠点整備事業運営委員会 委員
長野哲雄、東京医科歯科大学 難治疾患研究所・大学院疾患生命科学研究部・大学院生命情報科学
教育部運営諮問委員会 委員
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援事業 推進アドバイザー
－206－
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長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援事業 分野別評価委員（創薬分野）
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 独創的シーズ展開事業「委託開発」 アドバイザー
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 独創的シーズ展開事業革新的ベンチャー活用開発
アドバイザー
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 産学共創基礎基盤研究プログラム アドバイザー

－207－
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◆ 蛋白構造生物学教室 ◆
教 授

清水 敏之

(しみず・としゆき)

昭和62年東京大学薬学部卒、平成元年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職: 横浜市立大学生命ナノシステム科学研究科、薬学博士

助 教

藤間 祥子

(とうま・さちこ)

平成11年お茶の水女子大学理学部卒、平成13年同大大学院人間文化研究科博士前期課程修了、平成15年大阪大学大学院理学研究科博士後期課程中退、前職: 熊本大学大学院医学薬学研究部助手、博士（理学）

助 教

大戸 梅治

(おおと・うめはる)

平成14年東京大学薬学部卒、平成19年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

研究の概要
タンパク質の三次元構造（立体構造）に関する知見は、医薬創製はもとより、その活性や機能の発現の機構の理解に役立ち、さらに、分子および原子のレベルでの生体物質の相互作用、リガンド
認識や酵素反応の機構、タンパク質の分子進化について新たな知識を与える。蛋白構造生物学教室
では、タンパク質の三次元構造の詳細をＸ線回折法により解明する回折構造生物学を教育と研究の中心に据えている。
当教室では、自然免疫に関わるタンパク質、核内で働くタンパク質、相同組み換えに関わるタン
パク質などを主な対象とし、試料の大量発現、精製、性状解析から、三次元構造の解析までの構
造生物学研究を展開している。
このような研究を通じて、タンパク質の大量発現と高純度精製、タンパク質や核酸と結合するリガンドの三次元構造に基づく分子設計、遺伝子変異によって生ずる変異タンパク質と疾患との関わりの解明なども志向している。これら目標に向けて必要とされる構造研究の方法論、構造知見の利
用法、設備と機器を構築し、これらを駆使する教育研究の体制を整えている。
１．研究の方法的基盤の構築
構造生物学の研究では、微量にしか得られない生体試料を大量に調製する必要がある。この面では、ヒトや真核生物に由来するタンパク質を大量に発現させて、結晶化のために高度に精製するシステムの構築に取り組んできた。発現系としては、大腸菌 E. coli、バキュロウィルスによる培養昆
虫細胞のシステム、ショウジョウバエ S2 細胞を採用している。とくに、アスパラギン（N）結合型糖鎖が付加されている自然免疫系の Toll-Like Receptor（TLR）とその関連タンパク質では S2 細胞のシステムを用いる大量発現と精製に現在重点的に取り組んでいる。
Ｘ線の散乱、回折や吸収を利用する物理化学的な理論と手法の基盤として、分子量が大きなタン
パク質の結晶のＸ線解析を可能とするため、シンクロトロン放射光を用いるＸ線回折法も積極的に利用してきた。研究の環境･設備面では、遺伝子組み換え実験を迅速かつ安全に行うための P2 レ
ベル対応の培養実験室を有し、タンパク質大量発現のための細胞培養用の 10 L 培養スケールの
－208－
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ジャーファーメンター装置などが整備されている。
２．自然免疫系タンパク質の構造科学的研究
自然免疫システムは病原微生物感染に対する重要な生体防御のシステムである。このシステムはヒトのみならず、昆虫などの無脊椎動物、植物にも備えられている。ハエの個体発生の際に背腹軸を決定するシグナルを伝達する分子として同定された Toll がヒトにも保存されていることがわかり Toll-like receptor (TLR)と名付けられた。TLR は病原体に存在する特有の分子パターンと結合し感知する受容体ファミリーであり、自然免疫の主要な部分は TLR を介して行われることがわかってきた。TLR は I 型の膜タンパク質に分類され、シグナルを伝達する細胞内ドメインは I 型 IL-1
レセプターに類似しており TIR ドメインと呼ばれる。
TLR で最初にクローニングされたのが TLR4 であり、TLR4 は MD-2 という分子と細胞外ドメインで会合する。MD-2 がグラム陰性細菌の外膜構成成分である lipopolysaccharide (LPS) を認識し
TLR4 の二量体化を引き起こすことによって細胞内にシグナルを伝え免疫系を活性化すると考えられている。Lipid IVa は LPS の生合成前駆体であり、ヒト TLR4/MD-2 に対してはアンタゴニストとして働くが、マウス TLR4/MD-2 に対してはアゴニストとして作用する。今回、我々は、マウス
TLR4/MD-2/LPS 複合体構造とマウス TLR4/MD-2/lipid IVa 複合体構造を、それぞれ分解能 2.5 Å と
2.7 Å において決定した。マウス TLR4/MD-2/lipid IVa 複合体は、ヒトおよびマウス TLR4/MD-2 とLPS の複合体構造と同様に、2:2:2 のアゴニスト複合体を形成していた。興味深いことに Lipid IVaには 4 本の脂肪酸鎖しかないにもかかわらず、6 本の脂肪酸鎖を有する LPS とほぼ同様の配置でマウス
MD-2 のポケットに結合していた（右図、特に点線で囲んだところ）。このため Lipid IVa はマウス TLR4に対しアゴニストとして機能することが可能になると考えられる。Lipid IVa のマウス MD-2 に対する結合
は、Lipid IVa のヒト MD-2 への結合の仕方とは、全く異なっていた。この MD-2 への結合様式の違いが、ヒトとマウスにおける Lipid IVa の作用の違いを生み出しているものと思われる。
３．リソソーム病に関わるタンパク質

ヒト-ガラクトシダーゼ(human -galactosidase; EC3.2.1.23；以下 h--GAL)は、リソソーム酵素の一つであり、細胞内のリソソームに局在する加水分解酵素である。糖脂質や糖蛋白質の糖鎖の非還元末端に結合しているガラクトース残基を加水分解する。主な基質には、細胞膜の構成成分である GM1 ガングリオシドや、骨軟骨の主成分であるケラタン硫酸がある。細胞内小器官リソソームには数多くの加水分解酵素が存在するが、それら酵素の活性が低下し、酵素に対する基質がリソソーム内に蓄積して起こる疾患がリソソーム病である。h--GAL はリソソーム病のうち GM1 ガン
グリオシドーシスと、Morquio B 病の原因遺伝子であることが報告されている。
これまでに-ガラクトシダーゼの立体構造は真核、原核、古細菌由来のものが数種類ずつ解析されているが高等動物由来のものはまだ報告されていない。我々は高等動物では初めての h--GAL
－209－
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の三次元構造を解明することに成功した。この知見をもとに基質を加水分解する機構、さらには、
これら疾患を生ずる酵素の症状と構造の関連を考察した。
h--GAL は 3 つのドメインからなり、触媒活性を持つ TIM barrel domain，-domain 1，domain 2 から構成されている （右図)。TIM
barrel domainと-domain 1 の間は TIM-1 loop
で結ばれているが、興味深いことにこのループの一部の領域は-domain 2 とシートを形成し
-domain 2 を構成している。複合体構造中のガラクトースは反応生成物と見なすことができる
が、この構造をもとに基質認識及び反応機構を推察することができる。ガラクトースはアノ
マー型のコンフォメーションをとっており、h-GAL の TIM barrel domain が形成するポケッ
トの底に結合し、イス型配座をとっている。h--GAL の活性残基として Glu268, Glu188 が同定されている。この 2 つの活性残基の Glu の側鎖の酸素原子の間の距離の平均は 5.1 Å であり、h-GAL がアノマー位のコンフォメーションを維持したまま糖を切断する retaining enzyme として働くことを支持している。これまでに病気を引き起こす h--GAL 遺伝子の変異が多数報告され、UniProt データベースには 100 例以上登録されている。これら変異部位を、得られた構造にマッピングしたところ、リガンド結合部位、ドメイン間のインターフェースや蛋白質表面に分類されることがわかった。
４．相同組み換えに関わるタンパク質
相同組換えに依存した遺伝情報の再編成は生命の基本現象の一つであり、種の多様性を付与する
進化のドライビングフォースである。また、損傷 DNA を正確に修復することによってゲノムの安定性を維持する。このように相同組み換えは DNA 損傷の修復、崩壊した複製フォークの回復、減数分裂期における正常な染色体分配など広範な生理機能に関わっている。
真核生物では Rad51 フィラメントの形成を仲介するメディエーターを必要とする。これまでメディエーターはいくつか同定されており、最初に同定された Rad52（分裂酵母の場合は Rad22）はRad55-Rad57 ヘテロ二量体と協調的に働く。その後、Rad51 の補助因子として Swi5-Sfr1 複合体が同定された。Swi5-Sfr1 複合体は、Rad55-Rad57 ヘテロ二量体と同様な働きをしながら、しかし、独立して Rad51 依存的修復経路で働くことが明らかとなった。さらに、減数分裂特異的なリコン
ビナーゼである Dmc1 に対しても、Swi5-Sfr1 複合体が DNA 鎖交換を促進することも報告された。
両方のリコンビナーゼに機能できるメディエーターは世界で最初の例でありこの日本で発見されたユニークな Swi5-Sfr1 メディエーターに注目する。我々はこのタンパク質の構造科学的な研究に取り組んだ。
構造解析には Swi5 全長と Sfr1 の C 末領域(Sfr1C)を用いた。Swi5-Sfr1C 複合体でメディエー
ター活性を有する。Swi5 単独では一本の長い α ヘリックスを形成していたが、Swi5-Sfr1C 複合体
では３つの α ヘリックスに分かれていた。一方 Sfr1 も３本の α ヘリックスコイルドコイル構造
－210－
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を作っていることがわかった。コイルドコイル構造の疎水コアを形成しているアミノ酸は種を超えて保存されているため、Swi5-Sfr1 はこれと同様な構造をもつことが考えられる。また全体の形として鋭く屈曲している。この屈曲構造は Rad51 リコンビナー
ゼが形成するフィラメント構造の溝にちょうどあてはまることから、Swi5-Sfr1 のメディエーターとしての働きは Rad51 の溝に入り込むことでフィラメン
トを安定化することが強く示唆された。
今回構造解析されなかった領域である Sfr1 の N 末側領域(Sfr1N)の役割について検討した。Sfr1Nは Swi5 と結合することはできず、鎖交換反応も有していなかった。一方、Sfr1N は DNA や Rad51
フィラメントに対し親和性を有することがわかった。興味深いことに Swi5-Sfr1C は DNA や Rad51
フィラメントに対する親和性は極めて弱い。以上のことから Swi5-Sfr1 による活性化機構は、次のように考えられる。天然変性領域である Sfr1N が Rad51 フィラメントにまず結合する。Swi5-Sfr1C
はフィラメントへの親和性は弱いので Sfr1N が必要である。その後 Swi5-Sfr1C がフィラメントの溝の入り込みフィラメントを安定化する。しかし、結合した状態のままでは鎖交換反応を起こせな
いので、結合したり解離したりを繰り返すものと考えられた。Sfr1N はアンカーのような働きをしていると思われる。
５．核内レセプターとそのリガンドとの複合体構造
核内レセプターは脂溶性低分子をリガンドとして転写制御因子として働き生体内で重要な働きをしている。ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体 (PPAR)とフェニルプロピオン酸骨格をもつ化合物との複合体解析を通して、骨格はほぼ同様でも置換基によって結合様式が異なることを構造科学的に明らかにした。

教育の概要
蛋白構造生物学教室では、薬学部の２年生の講義として「物理化学Ⅲ」を担当している。また、｢構造分子薬学」（３年生を対象）の講義の半分と、｢生物物理学」（３年生）の３分の１、｢医療科学Ⅱ」(４年生）の講義の一部を分担している。
「物理化学Ⅲ」では、双性イオンであるアミノ酸の化学的な性質、タンパク質の構造の階層性、分子間の相互作用、反応速度論、タンパク質などの三次元構造と酵素反応についての構造論的な基礎を中心に、清水が講義している。この構造化学の教育は、生体での分子の相互作用を原子と分子のレベルで理解する上では不可欠なものであり、三次元構造に立脚した分子論的な見方が薬学教育
では一層重要になるとの認識に基づいている。「構造分子薬学」では、結晶構造解析の基本的な事
項、すなわち結晶化、回折現象、結晶構造因子、位相決定などを講義している。これは、生命物理
化学教室による核磁気共鳴法に関わる講義と併せて、清水が担当している。
「生物物理学」では、構造生物学によるタンパク質リン酸化酵素、分子スイッチとして働く
GTP 結合タンパク質（三量体 G タンパク質、低分子量 G タンパク質）、転写因子に代表される
－211－
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DNA 結合タンパク質を取り上げ、構造からどのようなことがわかったかを講義している。
「医療科学Ⅱ」では、タンパク質の構造をもとにした薬物設計の具体例を紹介している。
薬学部の３年生の実習としては、物理化学系教室による「薬学実習Ⅲ」のコースのひとつを主に
藤間助教、大戸助教が担当しており、そこではタンパク質の精製から結晶化、回折実験までを行う。
具体的には、鶏卵から卵白リゾチームを陽イオン交換樹脂を利用して精製する。こうして自ら精製したタンパク質を適当な結晶化条件のもとで結晶化を行う。さらに析出したリゾチーム結晶をキャ
ピラリーに封入した後、Ｘ線を照射し静止写真を撮影する。また、すでに用意した回折データを処理することにより結晶の格子定数を決定し、さらに用意された電子密度に対しアミノ酸をあてはめていくモデリング操作をコンピュータグラフィクス上で行っていく作業を行う。なお、薬学実習Ⅲ
では、学生を３グループに分け、担当教室が各グループを４日間のコースで履修させるものとしている。
大学院講義としては、「基礎薬科学特論Ⅱ」を清水が分担で担当している。この講義では、生体分子のＸ線結晶構造解析法、NMR による構造解析と、蛍光法、質量分析法による高感度分析に関する講義と、天然有機化合物の生合成機構、ケミカルバイオロジーによる創薬に関する講義をオム
ニバス形式で行われる。分担では、構造生物学の基礎と応用として、タンパク質などのＸ線回折法
による三次元構造の解析を、基礎理論から実際までを簡潔かつ系統的に示し、当教室での回折構造
生物学の研究例も採りあげている。
さらに、隔年で行われる「生体分子解析学特論」を分担している。この講義は、Ｘ線結晶解析、
核磁気共鳴法、１分子蛍光イメージング法や生体分子の高感度分析法などの原理を解説し、生体分子の構造と機能の解析法と応用例を紹介するものである。分担では、４回の講義で、物質によるＸ
線の散乱と回折に関する理論的な基礎、結晶構造因子による電子密度の算出、Ｘ線回折の測定法、タンパク質結晶の性質、タンパク質の構造解析法まで、実際例を挙げながら、詳説している。
教室に所属する学部生と大学院生は、先に述べた研究に参加することによって、回折構造生物学の理論と技術はもとより、遺伝子組み換えや細胞培養の操作、培養装置による大量発現と最適化、分離精製、性状の評価などに関する操作、技術、解析法など、分子生物学、構造生物学、放射光科
学および機器分析学の理論と手法を実践的に習得している。さらに、コンピュータの利用、三次元
グラフィクスなど計算科学的なソフトウェアと機器の駆使についても身に付けさせている。
教室のセミナーでは、各人の研究報告のコロキウムを中心に、研究に関連する最新の学術文献の紹介発表とその検討が、「演習」として精力的に毎週行われる。研究報告では、実験資料を整理させ、目標の設定と発想、理論と方法の面でのアプローチ、結果の解釈と考察・評価を、正確なプレゼン
テーションと緻密な討論を通じて行うよう指導している。大学院生による研究成果は、英文の学術誌等へ報告させ、また、日本蛋白質科学会、日本生化学会、日本結晶学会をはじめ、国際会議やシンポジウムなどでも積極的に発表させ、関係研究者との情報の交換と評価を仰いでいる。また、タンパク質Ｘ線結晶学の理論的な背景を理解するため、毎週一回「タンパク質の X 線結晶解析法（ドレント著）」の輪読会を全員で行っている。

－212－
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自己点検･評価
蛋白構造生物学教室は、薬学領域に於ける機器分析学、物理化学、構造科学と構造生物学の教育研究を担うものとして、回折法による構造科学と構造生物学の研究を展開してきた。我々の目標である「タンパク質をはじめとする生体高分子ならびにその複合体の立体構造を原子レベルで決定することによって、その分子機能と関連する生命現象を理解すること」を目指し薬学・医科学として重要なターゲットに向けた構造生物学的な研究を進めている。
今年度は構造解析を終了した研究テーマに関し、機能解析も一部含めて論文化することができた。
また学会などにも積極的に参加し学生にも発表する機会を与えるよう考慮している。来年度はさらに研究を加速していき結晶化に成功しているものは早急に構造解析を行い論文発表していきたいと考えている。

学 術 論 文1)

Structural analyses of human Toll-like receptor 4 polymorphisms D299G and T399I (2012)
Ohto U., Yamakawa N., Akashi-Takamura S., Miyake K. and Shimizu T.
J.Biol.Chem. 287, 40611-40617

2)

Coagulation Factor X Activates Innate Immunity to Human Species C Adenovirus. (2012)
Doronin K, Flatt JW, Di Paolo NC, Khare R, Kalyuzhniy O, Acchione M, Sumida JP, Ohto U, Shimizu T,
Akashi-Takamura S, Miyake K, Macdonald JW, Bammler TK, Beyer RP, Farin FM, Stewart PL,
Shayakhmetov DM.
Science 338, 795-798

3)

Crystallization and X-ray diffraction analysis of the ternary complex of the C-terminal domain of human
REV1 in complex with REV7 bound to a REV3 fragment involved in translesion DNA synthesis (2012)
Kikuchi S, Hara K, Shimizu T, Sato M, Hashimoto H.
Acta Crystallogr F68, 962-964

4)Structural Basis of Recruitment of DNA Polymerase ζ by Interaction between REV1 and REV7 Proteins(2012)
Kikuchi S, Hara K, Shimizu T, Sato M, Hashimoto H.
J Biol Chem. 287, 33847-33852

5)Structural basis for the inhibition of xyloglucan-specific endo-β-1,4-glucanase (XEG) by XEG-protein
inhibitor (2012)
Yoshizawa, Y., Shimizu, T., Hirano, H., Sato, M., Hashimoto, H.
J.Biol.Chem. 287, 33847-33852

6)

Structural basis of species-specific endotoxin sensing by innate immune receptor TLR4/MD-2 (2012)
Ohto, U., Fukase, K., Miyake, K., and Shimizu, T
Proc. Natl. Acad. Sci., USA 109, 7421-7426

7)

Saturated Fatty Acid and TLR Signaling Link β Cell Dysfunction and Islet Inflammation. (2012)
Eguchi, K., Manabe, I., Oishi-Tanaka, Y., Ohsugi, M., Kono, N., Ogata, F., Yagi, N., Ohto, U., Kimoto,M., Miyake, K., Tobe, K., Arai, H., Kadowaki, T., & Nagai, R.
－213－
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Cell Metab. 15, 1-16.
8)

Mechanistic insights into the activation of rad51-mediated strand exchange from the structure of arecombination activator, the swi5-sfr1 complex. (2012)
Kuwabara N, Murayama Y, Hashimoto H, Kokabu Y, Ikeguchi M, Sato M, Mayanagi K, Tsutsui Y,
Iwasaki H, Shimizu T.
Structure 20, 440-449.

9)

Peroxisome Proliferator-activatedreceptors (PPARs) have multiple binding points that accommodate
ligands invarious conformations: Phenypropanoic acid-type PPAR ligands bind to PPAR indifferent
conformations, depending on the subtype (2012)
Kuwabara N, Oyama T, Tomioka D, Ohashi M, Yanagisawa J, Shimizu T, Miyachi H
J. Med. Chem. 55, 893-902

10) Crystal Structure of Human β-Galactosidase: The Structural Basis of GM1 Gangliosidosis and Morquio
B Diseases (2012)
Ohto U, Usui K, , Ochi T, ,Yuki K, Satow Y and Shimizu T
J. Biol. Chem. 287, 1801-1812
11) Expression, purification, crystallisation and preliminary X-ray crystallographic analysis of human βGalactosidase (2012)
Usui K, Ohto U, Ochi T, Shimizu T, and Satow Y
Acta Crystallogr. F68, 73-77

口頭発表・ポスター発表など
口頭発表

15件（国際学会 ３件、国内学会 12件）

ポスター発表８件（国際学会 ２件、国内学会 ６件）

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◆ 微生物薬品化学教室 ◆教 授

関水 和久（せきみず・かずひさ）

昭和 49 年東京大学薬学部卒、昭和 54 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：九州大学薬学部教授、薬学博士

准教授

垣内

力（かいと・ちから）

平成 12 年東京大学理学部卒、平成 17 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科講師、薬学博士

助 教

濵本

洋（はまもと・ひろし）

平成 10 年九州大学薬学部卒、平成 14 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程中退、博士（薬学）
前職：（株）ゲノム創薬研究所主任研究員

助 教

松本 靖彦（まつもと・やすひこ）

平成 15 年明治薬科大学薬学部卒、平成 20 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

研究の概要
当教室では（１）カイコの病態モデルを用いた医薬品候補化合物の治療効果の評価に関する研究、（２）黄色ブドウ球菌の病原性因子に関する研究、及び（３）自然免疫の分子機構に関する研究を行っている。以下にその内容の概略を紹介する。
昨年までに、カイコの細菌感染モデルでの治療効果を指標とした、新規抗生物質の探索を実施した。その結果、１万４千株の培養抽出物から新規抗生物質カイコシンを発見した。カイコシンは、１分以内に 99.99％以上の黄色ブドウ球菌を殺菌する、優れた効果を有する(表)。また、マウスモ
デルにおいても治療効果を示し、毒性も低いことが分かっている。現在、その作用機序について解析し、新しいメカニズムであることを見いだしている。

表 カイコシンの強力な殺菌活性

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教室の垣内准教授のグループは、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌の病原性について研究を行っている。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）は抗生物質であるメチシリンに耐性を示し、病院内で免疫力の低下した患者に感染するものの、健常人にはほとんど病気を引き起こさない。一方、
近年欧米を中心に出現した市中分離型 MRSA は病院分離型 MRSA に比べて強い病原性を持ち、健常人に感染し問題を引き起こす。市中分離型 MRSA が病院分離型 MRSA に比べて強い病原性を示
す原因は明らかではなかった。垣内准教授のグループは、市中分離型 MRSA のゲノムには存在せず、病院分離型 MRSA のゲノムに存在する psm-mec 遺伝子から転写された RNA が病原性発現に必要な遺伝子の翻訳を抑制していることを明らかにした。また、日本で分離された病院分離型 MRSAの約３０％が psm-mec 遺伝子に変異を持っており、市中感染型 MRSA と同レベルの高病原性を示すことも明らかにした。今回の研究により、市中分離型 MRSA は、psm-mec 遺伝子が失われたた
めに病原性抑制機能が破綻し高病原性を示すこと、病院分離型 MRSA の中にも psm-mec 遺伝子の変異により高病原性化している株が存在することが分かった。psm-mec 遺伝子の変異の検出は、高病原性 MRSA の検出につながると期待される。

図 MRSA の psm-mec 遺伝子を欠損するとマウスに対する病原性が高まる
マウスの表皮に黄色ブドウ球菌を感染させた。左側が MRSA 株、右側が psm-mec 欠損株を注射した領域。

松本靖彦助教らは、千葉大学との共同研究で、病原性真菌であるクリプトコッカス・ネオフォル
マンスの病原性を定量的に評価することができるカイコ感染モデルを確立した。さらに、このカイコ感染モデルを用いて、クリプトコッカスに対する抗真菌薬の治療効果が定量的に算出できる手法を開発した(Matsumoto Y et al. 2012)。

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表 1 クリプトコッカスの病原性遺伝子(cna1, gca1, pka1)欠損株のカイコに対する病原性の低下

表 2 クリプトコッカス、カイコ感染モデルを用いた抗真菌薬の治療効果、及び毒性評価

さらに、私たちは、カイコの自然免疫に関する研究を行っている。カイコは、細菌の細胞壁成分を認識し、カイコ血液中に存在するサイトカイン PP が活性化しすることにより、貪食や、抗菌ペプチドの生産が制御されることを明らかにした。この研究を行った、石井健一君は、第２回育志賞、及び総長大賞を受賞した。
病

病

原体

歯周 菌

Toll経路 PP-p38MAPK経路

メラニン化経路疫

疫

自然免 応答過剰免 による殺傷

図 カイコで見いだされた Toll 経路とは異なる新しい免疫活性化経路

教育の概要
当教室では、将来薬学領域で指導者となることを目指す大学院生の教育に最も力を注いでいる。
研究者教育において、実際の研究遂行を充実させることが重要である。それを実現させるためには、教員による毎日の指導が適切である必要がある。ともすると、教員が目指す方向性に学生を誘導し、論文業績などの表面的な成果を求めることになりがちであるが、学生の自主性を尊重し、それを育成することが教育の目標でなければならない。このことを実現するため、当教室では、学生が自分の言葉で、研究の目的、意義をプレゼンテーションできるようにすることに大きな比重を置いた教育を行っている。それを達成することは、学生が自立した研究者となるために最も重要であると私たち教員は確信している。
－217－
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具体的には、大学院生全員が参加する、セミナー（論文紹介）及びコロキウム（実験報告会）において、プレゼンテーション並びに質疑応答の訓練を厳しく行っている。当教室独自の方法であるが、プレゼンテーションが始まる前に、質問を用意することを参加者全員に促している。あらかじ
め知らされていたタイトルや、配布された資料を見て、発表が始まる前に、自分の質問を考えるように指導している。根本的な質問ができるようになることは、セミナーやコロキウムにおいて積極的に参加する態度を身につけさせるばかりでなく、自分自身の研究に対しても鋭く考察してゆく力を伸ばす上で大切である。他の研究者に質問できない者が、自分自身の「自然」に対する問いかけができるはずがない。当教室におけるセミナーやコロキウムの発表者は、最初に「題名」「要旨」
及び「イントロダクション」を述べるようにさせている。「イントロダクション」が述べられた後、出席した学生全員からの質疑応答を行っている。聴衆として参加する学生全員に対して、発表者のプレゼンテーションを根本的に覆させるような、厳しい質問をするように促している。一方、発表者に対しては、質問に対して適切に回答することを要求している。適切な質疑応答を実現させることにより、参加者全員が切磋琢磨される効果を期待している。教員の役割は、質疑応答がきちんと行われるよう、指導することにある。質問に対して的確に対応できる能力は、国際水準で活躍しようとする研究者に強く要求されることである。
経験的ではあるが、当教室でセミナーやコロキウムにおける質疑応答に熱心に取組んだ学生は、卒業後、国際的なレベルでの研究を、自分自身の手で実現できる確率が非常に高い。もちろん、そこだけでの教育効果が全てではないが、若者の研究者人生に大きな影響を与えていることは確かである。このような教育方法の実践を広めてゆくことも私たち教員の課題である。

産 学 連 携当教室教授の関水和久は、株式会社ゲノム創薬研究所の顧問として、産学連携に積極的に従事している。この会社は、東京大学と共同研究契約を締結し、カイコを用いた創薬研究の事業化を図っている。東京大学産学連携プラザにラボを構え、研究員が研究を行っている。最近発見した、カイ
コシンという新規抗生物質は、黄色ブドウ球菌、とくに MRSA 感染に対する治療薬として有望である。また、カイコにおける免疫活性化と筋肉収縮のカップリングに着目した、免疫活性化物質の商品開発に関する研究にも取組んでいる。

自己点検･評価
カイコを用いた病態モデルの構築とその創薬基盤への活用、という当教室の研究は、一定の成果をあげるようになってきたと自負している。特に浜本助教らによる、カイコの黄色ブドウ球菌感染
モデルを用いた、新規抗生物質「カイコシン」の発見は、著明な成果である。また、松本助教らによる、カイコの糖尿病モデルに関する研究は、無脊椎動物とほ乳類の間に見られる普遍的な血糖値調節機構を明らかにしている点で評価に値する。垣内准教授は、黄色ブドウ球菌の病原性に関して、

pms-mec という新たな病原性抑制遺伝子を発見し、国際的に評価される成果を挙げている。教室の大学院生は、いずれかの教員のグループに属しており、学会誌への論文投稿や学会での発表にお

－218－
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いて、成果を挙げている。
当教室所属の博士課程大学院生石井健一君が、育志賞及び東大総長大賞を受賞したことは、教室の他の学生にとって大きな刺激となった。今後このような栄誉が学生に与えられる機会があるよう、教室としても努力してゆきたい。

学 術 論 文1.

Kaito C,Yoshikai H,Sekimizu K (2012) Utilization of a silkworm model forunderstanding host-pathogen interactions. Invertebrate Survival Journal.9:163-168

2.

Shiratsuchi, A., Mori, T., Sakurai, K., Nagaosa, K., Sekimizu, K., Lee, B. L., andNakanishi, Y. (2012) Independent recognition of Staphylococcus aureus by two
receptors for phagocytosis in Drosophila. J Biol Chem 287, 21663-21672

3.

Paudel, A., Hamamoto, H., Kobayashi, Y., Yokoshima, S., Fukuyama, T., and Sekimizu,
K. (2012) Identification of novel deoxyribofuranosyl indole antimicrobial agents. J

Antibiot (Tokyo) 65, 53-57
4.

Omae, Y., Sekimizu, K., and Kaito, C. (2012) Inhibition of colony-spreading activity of

Staphylococcus aureus by secretion of delta-hemolysin. J Biol Chem 287, 15570-15579
5.

Nakayama, M., Kurokawa, K., Nakamura, K., Lee, B. L., Sekimizu, K., Kubagawa, H.,
Hiramatsu, K., Yagita, H., Okumura, K., Takai, T., Underhill, D. M., Aderem, A., andOgasawara, K. (2012) Inhibitory Receptor Paired Ig-like Receptor B Is Exploited by

Staphylococcus aureus for Virulence. J Immunol 189, 5903-5911
6.

Miyazaki, S., Matsumoto, Y., Sekimizu, K., and Kaito, C. (2012) Evaluation of

Staphylococcus aureus virulence factors using a silkworm model. FEMS microbiology
letters 326, 116-124
7.

Miyashita, A., Iyoda, S., Ishii, K., Hamamoto, H., Sekimizu, K., and Kaito, C. (2012)
Lipopolysaccharide O-antigen of enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 isrequired for killing both insects and mammals. FEMS Microbiol Lett 333, 59-68

8.

Matsumoto, Y., Miyazaki, S., Fukunaga, D. H., Shimizu, K., Kawamoto, S., andSekimizu, K. (2012) Quantitative evaluation of cryptococcal pathogenesis andantifungal drugs using a silkworm infection model with Cryptococcus neoformans.

Journal of applied microbiology 112, 138-146
9.

Kushida, A., Horie, R., Hattori, K., Hamamoto, H., Sekimizu, K., and Tamura, H.
(2012) Xanthurenic acid is an endogenous substrate for the silkworm cytosolic
sulfotransferase, bmST1. Journal of insect physiology 58, 83-88

10.

Ishii, K., Adachi, T., Imamura, K., Takano, S., Usui, K., Suzuki, K., Hamamoto, H.,
Watanabe, T., and Sekimizu, K. (2012) Serratia marcescens Induces Apoptotic Cell
Death in Host Immune Cells via a Lipopolysaccharide- and Flagella-dependent
－219－
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Mechanism. J Biol Chem 287, 36582-36592
11.

Inagaki, Y., Matsumoto, Y., Kataoka, K., Matsuhashi, N., and Sekimizu, K. (2012)
Evaluation of drug-induced tissue injury by measuring alanine aminotransferase (ALT)
activity in silkworm hemolymph. BMC pharmacology & toxicology 13, 13

12.

Fujiyuki, T., Hamamoto, H., Ishii, K., Urai, M., Kataoka, K., Takeda, T., Shibata, S.,
and Sekimizu, K. (2012) Evaluation of innate immune stimulating activity ofpolysaccharides using a silkworm (Bombyx mori) muscle contraction assay. Drug

Discov Ther 6, 88-93

特 許
1 特許 5219013
薬剤の副作用を緩和する活性を有する物質の評価方法及びそのスクリーニング方法、 並びに、
これらの方法により同定された物質を有効成分とする副作用緩和剤
2 特許 5103491
薬獲得免疫機構を有する生物に感染する病原微生物に対し抗菌活性を有する化合物を自然免疫機構のみを有するカイコ幼虫を利用してスクリーニングする方法、および該抗菌活性を自然免
疫機構のみを有するカイコ幼虫を利用して評価する方法

国 際 学 会
Isd-mediated heme utilization in Staphylococcus aureus is required for infection in diabetic
hosts
Yasuhiko Matsumoto, Shinya Miyazaki, Yohei Hayashi, Toru Sakagami, Masaki Ishii, Chikara
Kaito, and Kazuhisa Sekimizu
The 12th Awaji International Forum on Infection and Immunity, 9 月 11-14 日, Hyogo, Poster
presentation
Mechanistic Analysis of Novel Antibiotics Kaikosins
Kazuhisa Sekimizu, Hiroshi Hamamoto
The 1st International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID andRegulation of Bioactivity, 10 月 31 日〜11 月 1 日、Kyoto
Purification of a serum factor enhancing Kaikosin E activity against Staphylococcus aureus
Su Jie, Hiroshi Hamamoto, Kazuhisa Sekimizu
Products: Target ID and Regulation of Bioactivity, 10 月 31 日〜11 月 1 日、Kyoto

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招 待 講 演
関水和久
1）カイコモデルでの治療効果を指標として発見された新規抗生物質カイコシン
第２回天然物ケミカルバイオロジー公開シンポジウム、6 月 17 日〜18 日、東京
2）病原性細菌によるカイコ感染モデルを利用した新規抗生物質の探索
東京大学大学院農学生命科学研究科微生物潜在機能探索寄付講座開設記念シンポジウム「微生物機能の多様性」～東京大学のさまざまな部局における微生物研究～
11 月 28 日、東京
3）日本化学療法学会の将来を考える：これからの新規抗菌薬の発見と開発
第 60 回日本化学療法学会東日本支部総会 合同学会、10 月 10 日〜12 日、東京

他大学等の非常勤講師
浜本 洋
徳島大学薬学部 ４年制学部４年生対象講義「創製薬学３」 7/20/2012
松本 靖彦
明治薬科大学 公開セミナー「無脊椎動物を用いた病態モデルの開発と創薬への応用」
7/6/2012

社会への貢献関水和久
１）特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター監事
２）独立行政法人日本学術振興会 特別研究員等審査会専門委員及び国際事業委員会書面審査員
３）厚生労働医薬食品局 医道審議会（薬剤師国家試験事後評価部会）専門委員
４）社団法人日本生化学会 理事 各種受賞等選考委員
５）日本細菌学会 理事
６）公益財団法人微生物化学研究会 理事

著 書 ・ 寄 稿
垣内力
１）東京大学新聞

2012 年 12 月

「独創性への憧れ

北杜夫『どくとるまんぼう航海記』」（寄稿）２）信山社「東大教師 青春の一冊」（共著）

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◆ 協力講座（分生研）
・生体化学講座 ◆
教 授

橋本 祐一

(はしもと・ゆういち)

昭和52年東京大学薬学部卒、昭和57年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学分子細胞生物学研究所助教授、薬学博士

准教授

杉田 和幸

(すぎた・かずゆき)（平成24年10月１日 星薬科大学教授に転出）
昭和62年東京大学薬学部卒
前職：第一三共株式会社化学第二研究所主任研究員、博士（薬学）

講 師

石川 稔

(いしかわ・みのる)（平成24年10月１日より）
平成６年東京工業大学生命理工学部卒、平成８年東京工業大学大学院生命理工学研究科修士課程修了
前職：東京大学分子細胞生物学研究所助教、博士（薬学）

助 教

小林 久芳

(こばやし・ひさよし)

昭和48年東京理科大学理学部卒
前職：東京大学分子細胞生物学研究所教務職員、博士（薬学）助 教松本 洋太郎(まつもと・ようたろう)

平成11年東北大学薬学部卒、平成17年東京大学大学院薬学研究科博士後期過程単位取得
前職：国立大学法人東北大学病院薬剤部、博士（薬学）

研究の概要
創薬に代表される「生理活性物質の創製」においては、さまざまなコンセプトが提案され実践され続けている。低分子創薬に目を向けると、多くの場合、酵素や受容体などの機能性タンパク質が薬物受容体として設定される。そして、当該のタンパク質が独立したフィールドプレーヤーとして発揮する機能（または相互作用）を制御する低分子が創製されようとする。酵素阻害剤や受容体リガンド（アゴニスト・アンタゴニスト）、チャネルブロッカーなどがその例である。分子設計作業としては、標的とするタンパク質を剛体と見なし、その活性部位や機能調節部位に特異的に結合する分子を狙うのが古典的な常法である。しかし最近、特に抗菌剤や抗がん剤の領域においては耐性菌や耐性がん細胞の出現、また多くの医療現場で行われる多剤併用療法時の薬物相互作用問題、などから、単剤で複数の薬物受容体を標的にする“ショットガン（shotgun）アプローチ”あるいは“多重薬理（polypharmacology）技術”と呼ばれるコンセプトが提唱されている。従来の、ただ一種の薬物受容体をターゲットとするならば、活性物質の探索に用いる化合物ライブラリーとしてはフォーカストライブラリーが威力を発揮するはずである。しかし、ショットガンアプローチ・多重薬理技術において、アミノ酸配列的に互いに関連のない複数のタンパク質を同時に薬物受容体としてターゲットにする場合には、別の考え方で構築する化合物ライブラリーが要求される。これに対する一つの提案が、タンパク質の形を狙った“マルチテンプレート(multi-template)ライブラリー”であり、その有用性を実験的に実証すべく研究を遂行している（第１章）。
－222－
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一方、生体内においてタンパク質は個別に孤立して機能を発揮することはなく、その存在自体
が時間／空間依存的に制御されている。実際、細胞内／膜局在や寿命（存在時期･時間や、蓄積･消失）の異常に基づく疾病は多い。当該の異常の多くは、分子基盤的には、「タンパク質のフォール
ディング（folding：３次元構造構築）の異常」に基づいており、結果としての病理的なフェノタ
イプは「フォールディング異常症」と呼ばれる。フォールディング異常症を念頭においた場合、その治療薬開発においてはタンパク質固有の機能の制御のみを対象とした生理活性物質創製ではカバーしきれず、タンパク質の時間／空間依存的な存在状態を制御する生理活性物質を創製せねばならない。タンパク質の細胞内分解を誘導する小分子生物活性物質の創製（プロテインノックダウン：
protein knockdown）（第２章）ならびに、タンパク質のフォールディング異常に基づくトラフィッキング（trafficking）異常（細胞内局在の異常）を正常化・修正する小分子生物活性物質（ファーマコロジカルシャペロン：pharmacological chaperone）の創製（第３章）、に関する研究を遂行している。
１：マルチテンプレートアプローチ
ヒトのタンパク質は５万～７万種存在し、それらはさまざまなアミノ酸一次配列を持つドメイン構造からなる。一次配列は多様であるが、それら各々の化学的性質を無視してトポロジカルな形（フォールド構造という）だけに着目すると、わずか 1000 種ほどの立体構造（fold structuretype）に限られるとされている。このことから、ある一つのフォールド構造に適合する （小分子）構造をテンプレート［活性化合物のコア部分となる共通基本母核：スキャフォールド（scaffold）］に設定すれば、（各フォールド構造が平均的にすべてのタンパク質に分散しているとして）、50～70 種のタンパク質に対して親和性を有する化合物が創生できることになる。また、1000 種のテンプレートがあれば、それらですヒトのべてのタンパク質に対する親和性化合物がカバーできることになる。各タンパク質に対する特異性は、当該タンパク質の化学的性質 （アミノ酸一次配列） を考慮して、設定したテンプレートに構造修飾を施せばよい。

図１. フォーカストライブラリーとマルチテンプレートライブラリー
－223－
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マルチテンプレートライブラリーは、テンプレートとして固定した骨格（胴体）に対して、導入する置換基（手足）に多様性を持たせる古典的な構造展開による化合物集団といえる。これに対して、特定の標的に対しての構造最適化に威力を発揮するフォーカストライブラリーは、手足を固定して胴体に多様性を持たせる構造展開と言え（図１）、マルチテンプレートライブラリーと守備・適用範囲において相補的なはずである。生物（生理・病理現象）のロバストな側面を重視すれば、複数の標的を同時に狙う、上述の“ショットガン（shotgun）アプローチ”あるいは“多重薬理（polypharmacology）技術”が注目される。このアプローチでは、「ある唯一の標的に特異的に相互作用するもの」、ではなく、むしろ「複数の標的と相互作用し、しかし、ある特定の不都合な因子とは相互作用しないもの」、が求められる。こうした場面においては、マルチテンプレートライ
ブラリーが威力を発揮すると考えている。具体的な一例としては、サリドマイドをマルチテンプレ
ートに設定した活性拡張による抗Ｃ型肝炎ウイルス活性化合物、各種核内受容体（PPAR、LXR、ERなど）リガンド、各種酵素阻害剤の創製が挙げられる。
化合物の生物活性試験や医薬開発においてはしばしば化合物の水溶性が問題となる。化合物の水溶性を向上させる新しい戦略として、化合物を非平面・非対称に構造展開することにより、結晶を柔らかくして（結晶化度を減少させて）水溶性を向上させる方策が考えられる。結晶の柔らかさと脂溶性・水溶性のバランス（LogP値）は独立していることから、この方法を用いれば水と有機溶媒に対する溶解度を同時に向上することも可能である。つまり、化合物の吸収・分布・代謝・毒性などに重要であるLogP値と独立して水溶性を向上することが可能であり、創薬後期に本法が活用させることを期待している。このように、創薬後期で重要となる物性や体内動態、安全性の改善法の提案も大学発創薬研究のひとつの使命と考えている。

図２. 非平面性／非対称性の付与による溶解性の向上
２：プロテインノックダウン
タンパク質品質管理機構の障害や、変異・老化などの要因により、ミスフォールド（生理的に正しい三次構造が形成されない）したタンパク質の生成を伴う疾病をフォールディング異常症と総称している。代表的なフォールディング異常症は、ミスフォールドしたタンパク質の演出型によって
－224－
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４群に分類できる。第１は、当該タンパク質の凝集や蓄積を伴うもので、これはさらにポリグルタミン病と非ポリグルタミン病に分類できる。第２（短寿命・欠失型）はいわゆるライソゾーム病であり、第３（機能欠損型）は当該タンパク質の機能欠損を伴う疾病、である。そして第４は、当該タンパク質のトラフィッキング異常（細胞内局在の異常）を伴い、生合成されたタンパク質が品質管理機構を通過できず、本来機能を発揮する場に移行（トラフィッキング）せずに小胞体上に滞留することが多い。
フォールディング異常症の多くは難病であり、治療薬が全く存在しない疾病も多い。フォールディング異常症に対しては、前項で述べた「タンパク質自身が独立して発揮する機能」を念頭にするのではなく、「タンパク質の時間／空間依存的な存在状態」そのものを標的にした生理活性物質創製が有効な可能性があると考え、「特異的タンパク質のノックダウン」と「トラフィッキング異常の修正」をフォールディング異常症の治療戦略として発信している。
フォールディング異常症の中で、ミスフォールドしたタンパク質が凝集・蓄積するタイプのものについては、当該のタンパク質の分解・排除を誘導する小分子が有効な可能性がある。本目的のために、細胞が本来備えているタンパク質の分解・排除機構、すなわちユビキチン・プロテアソーム
系を積極的・人工的に利用することを考えた。

図３. cIAP-1 とメチルベスタチンを利用したプロテインノックダウン
IAPs : cIAP-1 (cellular inhibitor of apoptosis protein-1)
Ub : ユビキチン
SNIPER : selective and non-genetic IAP-dependent target protein eraser
さて、ユビキチンリガーゼは、不要な基質タンパク質と結合してユビキチンを付加することにより、不要なタンパク質をプロテアソームによる分解へ導く。基質タンパク質の代わりに、標的のタンパク質とユビキチンリガーゼからなる非生理的な複合体を生理的な条件下で人工的に形成できれば、標的タンパク質の特異的なユビキチン化に引き続く分解を誘導することができ、プロテインノ
ックダウン法と呼べる手法が確立できる。このようなアイデアは、すでに米国のグループが 2001
年頃から採用し、“Protacs (proteolysis-targeting chimeric molecules)”と総称した化合物をいくつか創製して一定の成功を収めている。Protacs は、特定のユビキチンリガーゼに対して親和性を有する（主として）ペプチドと、標的とするタンパク質に対するリガンドとのハイブリッド分子である。同じ考えに基づくが、汎用性のある有用な方法を開発しようとすると、ユビキチンリガーゼとして何を選択するか、が一つの決定的な因子になる。当研究室では、哺乳動物細胞に広く分布する cIAP-1 タンパク質がユビキチンリガーゼ活性を有し、かつ、メチルベスタチンに特異的に
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結合して自己ユビキチン化が誘導されるという報告に基づき、ユビキチンリガーゼとして cIAP-1
を、そのリガンドとしてメチルベスタチンを選択した。メチルベスタチンと、核内受容体や細胞内
レチノイン酸結合タンパク質等の、いくつかの標的タンパク質に対するリガンドとのハイブリッド
分子（SNIPERs）を設計・合成し（図３）、生細胞レベルで所望のプロテインノックダウンが行えることを示した。
３：ファーマコロジカルシャペロン（pharmacological chaperone）
ニーマン・ピック病Ｃ型や網膜色素変性症などの原因となる変異ミスフォールディング性タンパ
ク質［それぞれ、コレステロールトランスポーターとされる NPC1（Niemann-Pick disease, typeC1）タンパクの点突然変異体、ならびにロドプシンの点突然変異体］に対して、それらのリガンドを各々に対するファーマコロジカルシャペロンとして応用し、標的とする異常タンパク質の正常なフォールディングを誘導してトラフィッキング異常を修正する、という作業仮説を構築し、成功裏に構造展開研究を展開した。図４には、ニーマン・ピック病Ｃ型の臨床例に見られる I1061T 変異
NPC1 タンパクのフォールディング異常による小胞体への滞留（トラフィッキング異常）を修正（エンドソームへの移行）する小分子を創出した例を示した。

図４. 変異 NPC1 蛋白のトラフィッキング異常の修正
WT : 正常な NPC1 タンパク（各細胞内の大きな天豆状に見えるものは核で、エンドソームに分布した NPC1 タンパクが小さな顆粒状に見えている。）
I1061T : 臨床例で見られる変異 NPC1 タンパク（小胞体に分布しているものが 25HC や mo25HC の処理で、WT と区別がつかない分布となる。）
ニーマン・ピック病Ｃ型は、コレステロールのエンドソームへの蓄積を特徴とする遺伝性・難治
性の神経変性疾患である。「脳が消えて無くなる病気」とも言われ、現時点で根治療法は存在しない。その 95%はコレステロール輸送に関わるエンドソームの膜タンパク質 NPC1 の変異により起こる。NPC1 は小胞体上でフォールディング (三次元構造を形成)し、「正しい構造」に到達したもの
がエンドソームへ輸送されて役割を果たす。ニーマン・ピック病Ｃ型に見られる代表的な変異の一つ、I1061T 変異体は、フォールディング効率が低下しているために小胞体の品質管理機構が「正しい構造」ではない、と認識・トラップし、最終的に分解される。そのため本来機能する場である
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エンドソームの NPC1 が不足し、結果として機能欠損が起こる。本年度の研究では、特定のステロール誘導体が NPC1 変異体に直接結合して変異体を安定化し、そのフォールディング効率を向上させることを見出した。このような作用を持つリガンドは、ファーマコロジカルシャペロンと呼ばれる。今回見出した化合物は NPC1 に対する初のファーマコロジカルシャペロンになる。見出した化合物は、ニーマン・ピック病Ｃ型の患者由来細胞におけるコレステロール蓄積を緩和したことから、新たな治療法の提案に直結すると考えている。
加えて今回の研究では、NPC1 には従来知られていたステロール結合部位の他に、もう一カ所、第二のステロール結合部位が存在することを明らかにした（図５）。NPC1 がエンドソームからのコ
レステロール輸送に必須であることは明確だが、ステロールがどのように膜を通過しているかは未解明である。新たに見出したステロール結合部位は、膜を隔てた輸送に関わる可能性があり、NPC1によるステロール輸送機序の分子機構を明らかにすべく解析を進めている。

図５. NPC1 蛋白上のリガンド／ステロール結合部位

教育の概要
学部および大学院で担当する講義では、いずれも生物有機化学的な内容を基盤とした基礎分子医
薬化学に関する講義を行っている。到達目標は、最も求められるであろう医薬のシーズを探索・開発し、それを開発候補にまで質を高めるといった一連の高度なプロセスのための学際的・基礎的・論理的基盤を確立し、生命現象の分子レベルでの理解を深めるべき研究ないし知的活動を展開しうる研究者ないし知的リーダーの育成においている。
研究室内における研究指導においては、ますますその制圧の重要性が高まるであろう、がん・エイズなどの遺伝子性疾患やリウマチ・アレルギーなどの免疫性疾患、高脂血症・糖尿病・肥満などに代表される生活習慣性疾患はもとより、これまでの「薬物受容体が独立して発揮する固有の機能の制御」という立脚点ではカバーできない、治療薬開発の観点からはおおはばにたちおくれていた
フォールディング異常症をも念頭に、細胞の増殖・分化の化合物による制御、化合物による疾病関
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連因子群の制御・修飾、タンパク質の時空間依存的存在状態の制御、という事象を主たる研究対象に置いている。基礎学問的には、現代生物学の中心課題である、細胞増殖・分化や遺伝子発現の化合物による特異的調節機構、免疫応答の化学調節などを対象としつつ、サイトカインをはじめとする様々な体液因子の生産・機能の化学制御による、体内環境のコントロールを目指した研究の展開
を通じての教育活動である。有機化学を立脚点とし、上記目的のために有機合成化学・タンパク質
化学・生化学・分子細胞生物学を組み合わせ融合させた研究手法を取っている。
具体的には、リードとなる鍵化合物を天然物や合成化合物に求め、その構造を展開して新規活性物質のデザインと合成を行っている。また、得られた活性物質をツールに用いた化学生物学的研究を行っている。これまで、特異的遺伝子の発現を制御する各種核内受容体リガンドおよび免疫調節剤（特に腫瘍壊死因子を中心とするサイトカイン産生系を修飾する化合物群）のデザイン・合成・
活性評価・開発研究を展開してきた。
当研究室では実験報告会（リサーチ）と論文紹介（コロキウム）を毎週実施している。また各自の実験の進捗状況報告会も毎週行い、論理的に考えること、他者にわかりやすくまとめて説明する
こと、将来を見据えた計画性をもって実験を遂行することの訓練を行っている。

自己点検･評価
科学研究が、｢科学技術創造立国」という言葉に見られるように、｢技術的・実用的・産業直結
的・経済効果直結的・便利追求的」な方向性に偏重しているように見えることを懸念している。また、「当該学問の進歩のため」といった自己目的的な研究も、暴走する可能性を帯びており危険である。科学研究成果が人々の生命観・宇宙観・道徳観・人生観に与える影響が甚大であることを認識すれば、学術的科学研究は確実な目的を持ったものであるべきで、それは「平和で調和のとれた社会の形成、健康的な（地球）環境の維持育成」以外になく、それは必ずしも「技術的・実用的・産業直結的・経済効果直結的・便利追求的」ではない場合も多いはずである。
このような立場から、本研究分野では、生命が個々の遺伝子産物の機械的集合（ゲノム決定論・機械論）ではなく、互いが相互に依存しあうシステムとして捉える姿勢（システム論・構造主義生物学）を重要視している。本姿勢の重要性は世界の多くの著名研究者が主張するところでもあり、その多くは本姿勢の科学研究における確立は「脳や免疫システム」の研究を通じてなされることを予言しているが、「創薬研究」を通じて確立されても何ら不思議はない。
「知の創造機関たる大学」
における科学研究として、このような立場で行う研究も充分に尊重されるべきであると考えている。

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学 術 論 文⑴ Takashi Misawa, Hisamitsu Hayashi, Yuichi Sugiyama, and Yuichi Hashimoto:
Discovery and structural development of small molecules that enhance transport activity of bile salt
export pump mutant associated with progressive familial intrahepatic cholestasis type 2.

Bioorg. Med. Chem., 20(9): 2940-2949 (2012).
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⑵ Shintaro Ban, Takuji Oyama, Jun-ichi Kasuga, Kenji Ohgane, Yoshino Nishio, Kosuke Morikawa,
Yuichi Hashimoto, and Hiroyuki Miyachi:
Bidirectional fluorescence properties of pyrene-based peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR) / dual agonist.

Bioorg. Med. Chem., 20(11): 3460-3464 (2012).
⑶ Takashi Misawa, Hisamitsu Hayashi, Makoto Makishima, Yuichi Sugiyama, and Yuichi Hashimoto:
E297G Mutated bile salt export pump (BSEP) function enhancers derived from GW4064: Structuraldevelopment study and separation from farnesoid X receptor-agonistic activity.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 22(12): 3962-3966 (2012).
⑷ Yukihiro Itoh, Minoru Ishikawa, Risa Kitaguchi, Keiichiro Okuhira, Mikihiko Naito, and Yuichi
Hashimoto:
Double protein knockdown of cIAP1 and CRABP-II using a hybrid molecule consisting of ATRA and
IAPs antagonist.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 22(13): 4453-4457 (2012).
⑸ Masaaki Toyama, Takayuki Hamasaki, Tomofumi Uto, Hiroshi Aoyama, Mika Okamoto, Yuichi
Hashimoto, and Masanori Baba:
Synergistic inhibition of HTLV-1-infected cell proliferation by combination of cepharanthine and atetramethylnaphthalene derivative.

Anticancer Res., 32(7): 2639-2645 (2012)..
⑹ Atsushi Aoyama, Kaori Endo-Umeda, Kenji Kishida, Kenji Ohgane, Tomomi Noguchi-Yachide,
Hiroshi Aoyama, Minoru Ishikawa, Hiroyuki Miyachi, Makoto Makishima, and Yuichi Hashimoto:
Design, synthesis, and biological evaluation of novel trans repression-selective liver X receptor (LXR)
ligands with 5,11-dihydro-5-methyl-11-methylene-6H-dibenz[b,e]azepin-6-one skeleton.

J. Med. Chem., 55: 7360-7377 (2012).
⑺ Masao Ohashi, Izumi Nakagome, Jun-ichi Kasuga, Hiromi Nobusada, Kenji Matsuno, Makoto
Makishima, Shuichi Hirono, Yuichi Hashimoto, and Hiroyuki Miyachi:
Design, synthesis and in vitro evaluation of a series of -substituted phenylpropanoic acid PPAR
agonists to further investigate the stereochemistry-activity relationship.

Bioorg. Med. Chem., 20(21): 6375-6383 (2012).
⑻ Shinpei Murasawa, Katsuya Iuchi, Shinichi Sato, Tomomi Noguchi-Yachide, Mikiko Sodeoka, Tsutomu
Yokomatsu, Kosuke Dodo, Yuichi Hashimoto, and Hiroshi Aoyama:
Small-molecular inhibitors of Ca2+-induced mitochondrial permeability transition (MPT) derived frommuscle relaxant dantrolene.

Bioorg. Med. Chem., 20(21): 6384-6393 (2012).
⑼ Hiromi Sawada, Miki Okazaki, Daichi Morita, Teruo Kuroda, Kenji Matsuno, Yuichi Hashimoto, andHiroyuki Miyachi:
Riccardin C derivatives as anti-MRSA agents: structure-activity relationship of a series ofhydroxylated bis(bibenzyl)s.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 22(24): 7444-7447 (2012).
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⑽ Yotaro Matsumoto, Tomomi Noguchi-Yachide, Masaharu Nakamura, Yusuke Mita, Akiyoshi
Numadate, and Yuichi Hashimoto:Specific inhibitors of puromycin-sensitive aminopeptidase with a 3-(halogenated phenyl)-2,4(1H,3H)quinazolinedione skeleton.

Heterocycles, 86(2): 1449-1463 (2012).

総 説 ・ 著 書
⑾ 橋本祐一：フォールディング異常症に対する治療薬創製の可能性．

MEDCHEM NEWS, 22(1): 25-28 (2012).
⑿ 橋本祐一，村田道雄 編著「生体有機化学」、東京化学同人（東京）、全 220 頁．2002 年 10 月 12 日発行．
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社会への貢献橋本祐一：
日本大学医学部客員教授
乙卯研究所理事
日本薬学会医薬化学部会役員
日本ビタミン学会評議員
がん分子標的治療学会評議員
日本レチノイド研究会幹事
Editorial Board Members:

Journal of Medicinal Chemistry
Current Bioactive Compounds
Current Chemical Biology
Executive Board of Tetrahedron Publications
Regional Editor for Japan and the Far East: Bioorganic & Medicinal Chemistry

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◆ 分子薬物動態学教室 ◆教 授（薬学博士） 杉山 雄一（すぎやま・ゆういち）
昭和46年東京大学卒、昭和49年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退
平成24年3月 停年退職 （現職 理化学研究所 特別招聘研究員）

教 授（薬学博士） 楠原 洋之（くすはら・ひろゆき）
平成７年東京大学卒、平成９年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了
平成24年5月 教授昇任

講 師（薬学博士） 前田 和哉（まえだ・かずや）
平成11年東京大学卒、平成14年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退
平成24年10月 講師昇任

助 教（薬学博士） 林 久允（はやし・ひさみつ）
平成15年東京大学卒、平成18年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退

研究の概要
生命は生体内における物質の質的な変化、量的な流れの微妙な調節によって保たれている。薬物の作用もまた生体内の薬の動きによって大きく影響を受ける。試験管の中では薬理作用を持つ化合物も、生体内に投与した場合には必ずしも期待される効果が得られない事があるのは周知の事実である。これは投与された化合物の濃度や暴露時間を十分確保できないためである。従って、生体内での薬の動きを予測し、薬効が期待できるのかどうか早い段階で評価する方法論の開発は、医薬品開発のリスクを大きく軽減することができる。また、薬の排泄経路についても、単一の消失経路では薬物間相互作用や遺伝子多型など個人差の影響を受けやすいため、複数の排泄経路を持つ医薬品を開発することが、より安全な医薬品による疾病治療には必要である。その上で、標的臓器に選択的に薬を分布させるようなドラッグデリバリーシステム(DDS)を開発し、薬の体内動態を制御することで、医薬品による疾病治療の効率が飛躍的に上昇することが期待される。当研究室では、これを最終目標におき、薬の体内動態における支配要因の解析、特に生体膜透過機構の解明を行っている。これまで、医学、薬学の分野では、個体レベルでの現象の本質（機構）を理解するために、臓器、細胞、蛋白、遺伝子レベルへと遡る解析的な研究が推進され、大いなる成果をあげてきた。
しかしながら、こうして解明された分子レベルでの機構をもとに、個体レベルでの現象を定量的に再構築する事を可能にするような方法論が開発されない限り、“効果と安全性の予測と制御”という上記の目的を果たすことはできない。医薬品が最終的に薬効を発揮するためには、(1)投与部位
から循環血中への吸収過程、(2)代謝、排泄などの解毒過程、(3)薬効、副作用に関わる組織への移行過程、(4)薬効に関わる受容体への結合、それに続く薬効発現などの諸過程を経なければならない。
これらの諸過程は、臓器血流、細胞内外の pH 差、電位差などの生理解剖学的パラメータと、血中、組織中の蛋白への結合性、生体膜透過性、輸送担体（トランスポーター）および代謝酵素と薬物の相互作用、薬効および副作用に関わる受容体への結合、情報伝達過程などを表す生化学的パラメー
タにより表現することが可能である。従って、これらパラメータを適切な数学モデルに組み込むことにより、“薬の投与量、投与経路”、“投与される患者の病態”という入力情報から、“薬効および
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副作用の発現”という出力を予測する事を試みており、既にいくつかの成功例を得ている。実際に動いている実験手法は、細胞生物学、分子生物学の研究室と同様のものが多いが、その背景となっている“生体内でのダイナミックな薬物分子、蛋白分子の動きを定量的に解析する”という基本理念において、他の研究室との違いがあると考えている。現在、具体的に進行している研究テーマは下記の７つに分けることができる。
１．生理学的薬物速度論モデルによる薬物体内動態予測法の確立
薬物の血中濃度時間推移は、１）肝での代謝、排泄クリアランスおよび腎での排泄クリアランス、
２）種々の組織への分布の程度（分布容積）により記述することができる。これらパラメータを、
種々の in vitro 実験系（単離細胞膜、遊離細胞、灌流臓器）で得た測定値（代謝、輸送、結合）をもとに、生理解剖学的パラメータと統合し、適切な数学モデルを用いて予測する方法論を開発している。肝クリアランスや肝取り込み、胆汁中排泄クリアランス、消化管吸収クリアランスなどについては動物種差が大きいため、ヒト凍結肝細胞、胆管側膜ベシクル、肝ミクロソーム、P450 やト
ランスポーターの発現系などを用いた in vitro 輸送実験、代謝実験で得られたデータをもとに、ヒト体内動態を予測することを試みている。近年、種々の薬物間相互作用に基づく副作用の発現が問題となっており、医薬品開発においてそのリスクを定量的に予測することは重要な課題となっている。薬物間相互作用により変動する体内動態の要因としては、薬物の吸収、血漿蛋白結合、トラン
スポーターによる生体膜透過、および代謝が挙げられる。現在、主に代謝、排泄における薬物間相互作用を、in vitro 実験に基づいてできるだけ精度よく予測するための方法論について検討している。更に、文献データに現在の分子論的理解を加え、ヒト体内動態の個人差のシミュレーター
（バーチャルクリニカルトライアル）や薬物間相互作用シミュレーターの開発を行っている。こ
うした研究は、最終的には副作用の少ない医薬品の開発、使用法の確立につながるものであり、“薬学研究”に関わる者としての使命を感じながら研究を進めている。
生理学的薬物速度論モデルを用いた解析では、得られるデータに対して推定すべきパラメータの数が多いことがあり、信頼性を持った解析を行うことが困難であった。生理学的モデル解析の効率・信頼性の向上を目指し、新規の許容解分布推定法である Cluster Newton Method を導入した。
本方法論の導入により、モデル内のパラメータの初期値の自由度を極めて広くとることにより、これまで単一の初期値のごく近傍でしか探索できなかった単一解ではなく、解集団として求めることを可能とした。トランスポーターを介した薬物間相互作用の典型例である、ピタバスタチンとシク
ロスポリン A の相互作用を本方法で解析した所、比較的広い初期パラメータ範囲から、ピタバス
タチンを輸送するトランスポーターの固有クリアランスと、それに対するシクロスポリン A の阻
害強度が精度よく推定された（図１）。本方法を様々な事例に適用し、系の決定要因を明らかにする事で、in vitro から in vivo への補外や、新たな現象に対するモデル解析の予測精度の向上が期待される。さらに、代謝・トランスポーターの両方に対する阻害（競合阻害・時間依存的阻害）などが複雑に絡み合うようなケースの薬物間相互作用の定量的な予測を進めている。より一般的なプロトコールに従って誰もが行いうるような、数理モデル構築からパラメータ設定に至るまでの方法の標準化にも取り組んでおり、創薬過程における数理モデルの活用のしきいを下げて、新薬開発の加速化に貢献することをモチベーションにして、研究に励んでいる。

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図１ Cluster Newton Method を用いた薬物間相互作用解析の結果

２．薬物の血液脳関門・血液脳脊髄液関門透過機構の解明および脳内動態予測法の確立
In vivo での脳内動態を予測するためには、血液と中枢とのインタフェースである血液脳関門・血液脳脊髄液関門を介した薬物輸送能力を知ることが必要である。血液脳関門・血液脳脊髄液関門の関門機構はそれぞれ内皮細胞間あるいは上皮細胞間に形成されているタイトジャンクションなど解剖学的特徴に由来するものと解釈されてきた。最近の速度論的、分子生物学的研究により、”いったん脳毛細血管内皮細胞内に取り込まれた薬物が、P-glycoprotein (P-gp) などのトランスポーター
により能動的に血液中に汲み出される結果、みかけ上正味の脳移行が制限されている”ことが明らかにされている。トランスポーターや代謝酵素など異物解毒機構の基質認識特性を利用することで、関門の薬物透過性を制御できると考えている。
中枢作用薬の中枢神経系における薬剤応答は、標的分子の占有率によって規定される。この占有率は、血液中濃度の時間推移（脳への曝露）、血液中での非結合型薬物分率、血液脳関門透過性、脳実質内での非結合型薬物分率、標的分子との複合体形成ならびに乖離に関するパラメータで決定される。Positron emission tomography (PET)により、薬剤投与時の PET 分子プローブの放射活性の減弱により標的部位における占有率が計測されている。臨床データ（血液中濃度の時間推移）ならびに invitro データを統合することで、この受容体占有率を再現することができるはずである（図２）。そこで、統合失調症等の疾患治療に用いられる D2 受容体拮抗薬、眠気等の副作用との関連が報告されている H1 受容体拮抗薬をモデル薬物として、受容体占有率との比較を実施した。その結果、D2受容体拮抗薬に関しては paliperidone、sulpiride では過大に評価する傾向を示し、olanzapine 等は過小評価する傾向を示した。H1 受容体拮抗薬では、diphenhydramine は PET による実測の受容体占有率と同程度の予測値を得たが、ketotifen では過小評価する傾向を示した。シミュレーション研究の結果、予測値と実測値との乖離は、受容体との相互作用に関わるパラメータの見積もり誤差（invivo ではさらに高い親和性を示す）、あるいは脳内への濃縮あるいは能動的なくみ出しによることが示唆された。事実、paliperidone では P-gp による能動的くみ出しをうけることが知られている。
マイクロダイアリシスにより、olanzapine は脳側の遊離型濃度の方が血漿中遊離型濃度よりも高い事を示し、薬剤を脳内に濃縮するシステムの存在が示唆された。Amantadine 等をプローブとして

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用いた場合、これまでに脳側への薬物輸送に関わるとされた Oatp の関与はほとんどなく、カチオン性薬物を中枢神経系へと送達する新しい輸送機構の発現が想定されている。目下、その分子実体を解明するべく研究を行っている。

図２ 薬物による脳受容体占有率を決定する速度論パラメータ

３．薬物の肝臓への取り込み、胆汁排泄機構の解明と薬物動態に与える影響の定量的予測
肝臓が薬物の主な解毒臓器である事を考えると、薬物の肝臓への取り込み、胆汁排泄機構を解明することの重要性は言うまでもない。当教室では既に種々のアニオン性、カチオン性化合物の肝への取り込みに能動輸送機構が関わる事を速度論的手法により明らかにしてきた。現在では、
げっ歯類やヒトにおいて医薬品の肝臓での異物解毒において重要な役割を果たす一連のトランスポーターの全貌が明らかになりつつある。例えば、有機アニオン性化合物の肝取り込みには、主にOATP ファミリーの各トランスポーター、胆汁酸に関しては、主に Na+-taurocholate cotransporting
polypeptide (NTCP)が、また有機カチオン化合物の輸送には、organic cation transporter (OCT)ファミ
リーが重要な寄与を果たしている（図３）。一方で、有機アニオン系化合物の胆汁排泄機構には、ATP の加水分解に直接共役した種々の一次性能動輸送担体の関与が明らかとなっている（図３）。
かつて当研究室では、自然発生的に見出された系統のラット（Eisai Hyperbilirubinemic rat (EHBR)）において高ビリルビン血症を呈する原因として、multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2)遺伝子のナンセンス変異を見出し、この排泄トランスポーターの cDNA クローニングに成功した実績を有する。現在では、MRP2 は構造的に非常に多様な有機アニオン性化合物を認識し、薬物や内因性物質の胆汁排泄に重要な役割を果たしていることも明確となっている。他にも、有機カチオ
ンや中性の化合物の輸送に関わる P-gp 、種々の胆汁酸を認識する bile salt export pump (BSEP)や、
breast cancer resistance protein (BCRP)などが同定されている。特に BCRP は、当教室での検討により、種々の硫酸抱合体を特に良好な基質とすることを、in vitro 実験やノックアウトマウスを用いた in vivo 薬物動態解析から明らかにしてきた。

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図３：ヒト肝臓における薬物の異物解毒に関与しうる主な薬物トランスポーター
当研究室では、遺伝子発現哺乳類細胞を用いた各トランスポーターの機能解析、基質特異性の解析を行い、種々の薬物動態における各トランスポーターの寄与率を定量的に評価する方法論の構築、検討を進め、同様に肝臓に濃縮的に取り込まれる薬物であっても、そこに関わる分子とその寄与率
は多様性があることを明らかにしてきた。また、複数の肝トランスポーター基質に関して、in vitro
肝細胞取り込み実験の結果得られた取り込みクリアランスを元にして in vivo 肝固有クリアランスを予測したところ、ラット・ヒト両方において良好な予測結果が得られることを報告しており、ヒト凍結肝細胞を用いた肝胆系輸送の予測が成立することを実証してきた。さらには、近年、多くの薬物について代謝酵素とトランスポーターの両方の基質となる薬物が報告されてきている。このよ
うな場合における肝臓における異物解毒効率の決定要因としてのトランスポーター機能の相対的な重要性を明確にすべく検討を進めてきた。その結果として、in vitro 実験においては、複数のスタチン系薬剤において肝固有クリアランスの予測を行った際に、in vitro 代謝クリアランスから予測するよりは、肝取り込みクリアランスを元にした予測の方が精度が良いことを示し、取り込み過程
が、全体の肝固有クリアランスの律速段階となっている可能性を示した。さらに、それをヒト invivo 臨床試験で明確にすべく、CYP3A4, OATP1B1 両方の基質薬物である atorvastatin をモデル化合物として用い、OATPs, CYP3A4 のプローブ基質である pravastatin, midazolam とマイクロドース用
量で健常人にカクテル投与し、さらに OATPs, CYP3A4 の選択性の高い阻害剤である rifampicin,
itraconazole (i.v.)を併用した時の血中濃度変動を見たところ、atorvastatin の代謝は阻害されている
ものの、親化合物の血漿中濃度の変動はなく、一方、rifampicin により大きく上昇したことから、
atorvastatin の肝クリアランスに占める肝取り込み過程の重要性を示すことに成功した（図４）。
一方、近年、これらトランスポーター群にも、代謝酵素群と同様、遺伝子多型の存在による薬物動態の変動が報告されている。当研究室はかつて、OATP1B1 の遺伝子多型(SLCO1B1*15)が、基質
薬物(pravastatin)の血漿中濃度に影響を与えることを世界に先駆けてヒト臨床研究で示した実績を有し、その後も、複数の基質薬物について臨床研究による多型の影響を実証してきた。これらの知見は、患者個人への薬物投与計画を作成する際に、また、新薬を開発する上で重要な情報となる。
ドセタキセル服用患者での好中球減少の発症リスクとの関連が示唆されている MRP2 の SNP
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図４：atorvastatin の肝消失における肝取り込みトランスポーターOATPs の重要性を示すヒト臨床研究（rs12762549）の有無で健常人を層別化し、その血漿検体を用いてメタボローム解析を実施した。
LC-MS/MS 上で 2420 ピークが同定されたが、両群で明確に濃度が異なるピークを選択した結果、
特に９化合物が SNP 保持者で血漿中濃度が高かった。このうち５化合物は daidzein などフラボノ
イドの phase II 代謝物であることが明らかとなった。Mrp2 を欠損した変異ラットでは、Mrp2 の欠損に伴う胆汁排泄能力の低下により、血漿中にこれら代謝物を蓄積すること、MRP2 発現膜ベシクルにおいて、ATP 依存的に膜ベシクル内への代謝物の蓄積が認められることから、副作用との関連が認められた SNP は MRP2 の発現量低下に関連しているものと考えている。また、本試験は、また薬物トランスポーターのジェノタイプ法として、メタボローム解析の有効性を示した。
４．薬物間相互作用の分子機構の解明および相互作用リスクの定量的な予測法の確立
通常、臨床での薬物治療を考えた場合、単剤による治療よりむしろ複数の薬物が併用投与されるケースが多く、時として予期せぬ作用減弱や副作用発現が見られるケースがある。我々は特に、薬物動態学的相互作用、すなわち薬が作用標的部位（レセプターなど）での濃度推移を支配する各段
階（代謝酵素、トランスポーター）における相互作用に着目し、In vivo での相互作用を定量的に評価しうる in vitro 実験系の構築を目指して研究を進めてきた。
代謝酵素における相互作用については、主に第１相酸化代謝に関わる cytochrome P450(CYP)におけ る酵素 反応の 競合、非 競合阻 害が最もよく研究されてきているが、他にも、rifampicin、phenobarbital などにより引き起こされる酵素誘導による併用薬の代謝促進、また、代謝産物が酵素自身と共有結合し、酵素を不可逆的に阻害する mechanism-based inhibition などが挙げられる。我々は、これらに対してアプローチするため種々の数学的モデルを提案し、in vitro 実験から得た速度論的パラメータを用いて in vivo 実験における血中濃度の変化を良好に予測しうる事を実証してきた。その方法論の一部は、厚生省のガイドラインにも相互作用の false negative を避けるための予測
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法として導入されており、実際の創薬現場でも適用されている。また、トランスポーターに関しては代謝酵素に比べて歴史が浅く、現在精力的に研究がすすんでいる。当教室では、cyclosporin A と
cerivastatin、probenecid と famotidine の相互作用メカニズムとして、肝や腎への取り込み過程のト
ランスポーターを介した相互作用である事を in vitro および in vivo 実験の両方を用いて定量的に示し、トランスポーターにおける相互作用も無視できない事を広く世にアピールする研究となった。
薬物間相互作用の予測において、創薬の初期段階では、対象としている薬物の体内動態パラメー
タに関する情報は極めて限られており、それ故、簡便な予測法が望まれる。その上、リスクの早期把握の観点から false-negative な予測を避ける方法としては、阻害剤の理論上最大濃度を考えた
static model の適用が適しているといえる。実際にこれまで、CYP を介した相互作用の領域では、門脈中の蛋白非結合形薬物濃度の理論上最大濃度の見積もりのための式が本研究室より提唱されており、それを元に false-negative な予測を最小限にすることができることを実証している。一方、
OATP トランスポーターを介した相互作用報告は多数あるものの、本予測法が適しているかについてはこれまで検証データがなかったことから、文献の網羅的な探索及び in vitro パラメータの収集を行い、既知の事例を使って予測性の検討を実施した。さらに、消化管吸収過程における最大の相互作用リスクの考慮、排出・代謝の阻害と取り込み過程の阻害の両方の最大リスクの考慮により、
さらに false-negative な予測を避けることができることを実証した（図５）。

図５：OATPs を介した薬物間相互作用事例の static model による予測精度の検証
また一部の薬物間相互作用は取り込み側ではなく、細胞内からの排出過程の阻害であることを示
唆する結果を得ている。Cimetidine はカチオン性薬物の腎排泄を阻害する薬物として古くから知られ、そのメカニズムとして基底膜側の取り込み過程阻害と考えられてきた。しかし、臨床投与量での実効濃度は基底膜側トランスポータである OCT2 を阻害する程高くはなく、その相互作用機構
は排出過程の阻害と考えられた。事実、cimetidine はカチオン性薬物の尿中排泄に関わるトランス
ポーターMATE1、MATE2-K の競合阻害剤であり、かつその阻害定数は十分小さく、臨床投与量でMATE を介した排出輸送過程を十分阻害することができる。マウスにおいて、MATE 基質と相互作用試験を実施した結果、cimetidine 投与群では組織中濃度の増加が認められ、薬物間相互作用メカ
ニズムが排出過程の阻害で有ることを明らかにした（図６）。この事実は、これまでの各国の規制当局の相互作用ガイダンスの記載を修正に至らしめる程度のインパクトを持って、現在では広く受け入れられている。当研究室ではすでに、pyrimethamine が臨床投与量で MATE１および MATE2-K
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を阻害し、薬物間相互作用を生じることを明らかにしているが、臨床で報告されている薬物間相互作用の中から、MATE 阻害剤を見いだした。MATE による排出過程の阻害は組織中濃度の蓄積を生じるため、MATE 基質との相互作用標的分子が組織内に存在する場合には、薬効あるいは副作用の増強を生じる可能性がある。こうした相互作用を評価するためには後述する PET を用いて組織内濃度を測定することが有効であるが、さらに内因性化合物を指標として利用することを試みた。
Pyrimethamine や cimetidine 投与により血漿中 creatinine 濃度が増加することが報告されており、
creatinine も相互作用試験の指標として使うことができる。しかし、尿細管分泌の寄与は小さいた
め、必ずしも感度が高いとは言えない。そこで、尿細管分泌を受けることが知られている内因性カ
チオン性化合物 N-methylnicotinamide(NMN)に注目した。NMN は OCT2、MATE1、MATE2-K 基質
であり、かつ pyrimethamine 投与により大きく腎クリアランスが低下することを明らかにした。内因性化合物を利用することで、プローブ投与の負担が軽減され、創薬研究ならびに臨床研究でのトランスポーター機能変動要因が明らかになるものと期待しており、さらにプローブを充実させることに取り組んでいる。

図６：MATEs を介した cimetidine による腎排泄過程の阻害による相互作用
今後、創薬段階や、臨床において重篤な相互作用を未然に防ぐためのアプローチを提唱すべく、
分子生物学的手法と速度論的思考を統合した研究を進めていくつもりである。
５．PET を用いた in vivo リアルタイム動態解析
有機アニオンの肝胆系輸送や腎尿細管分泌は、①血液側から実質細胞内への取り込み、②細胞内から血中への排出、また③細胞内から胆汁中・尿中への排泄と３つの素過程で構成されている。近年のトランスポーター研究の進展により、細胞内への取り込み、細胞内から胆汁や尿中への排泄に関わるトランスポーターの分子実体が明らかにされ、遺伝的要因（遺伝子多型）や併用薬との相互作用など、トランスポーター機能の個体間変動を生じる要因が種々報告されている。しかし、現在の臨床試験では、血漿中濃度の時間推移、尿中への回収率等など限られた部位の薬物濃度しか評価できないために、これら素過程を分離評価するためには、血漿中濃度に加えて、組織中濃度の時間推移も測定することが必要である。PET を用いることで、非侵襲的に組織中濃度の測定が可能であり、理化学研究所分子イメージング科学研究センターならびに放射線医学総合研究所分子イメージ
ング研究センターとの共同研究で、薬物トランスポーターの機能評価に利用可能な PET 分子プローブ薬を開発している。
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(15R )-TIC-Me は血液中で速やかに、(15R )-TIC へと変換され、肝臓に集積し、その後胆汁中へと排泄される。(15R )-TIC は分子内にカルボン酸を有していることから、有機アニオントランスポーター（OATP）の PET 分子プローブとなることが期待された。強制発現系において、(15R )-TIC
が OATP1B1 ならびに OATP1B3 基質となることを確認した。さらに、in vivo で OATP の関与を実証するため、OATP を介した薬物間相互作用が rifampicin との併用試験を、健常人において実施した。[11C]- (15R )-TIC の肝取り込みクリアランスは肝血流速度よりは小さく、トランスポーターの機能変動に連動して、肝取り込みクリアランスが影響を受ける。実際 rifampicin 投与群では、[11C](15R )-TIC の肝取り込みクリアランスが有意に低下した。このことは、我々の定量的解析に基づいた相互作用予測が示唆するとおり、rifampicin が OATP 機能を阻害することを初めて in vivo において示すことができた（図７）。さらに、PET を利用することで、肝胆系輸送を取り込み過程と排出過程を分離評価し、素過程の定量的解析を実現できることを実証した。興味深いことに、
rifampicin 投与群では、胆管側の排泄クリアランスの低下も認められ、rifampicin による薬物間相互作用メカニズムが OATP による肝細胞内への取り込みだけではなく、細胞内からの排出輸送過程の阻害を含むことが示唆された。[11C]-(15R )-TIC（およびその代謝物）は肝細胞内でグルクロン酸
抱合を受け、胆汁中へと排泄されるため、rifampicin が胆管側排泄に関わるトランスポーター機能を阻害するか否かに関しては、非代謝性の PET 分子プローブを用いた検証試験が必要である。そのため、他にも複数のトランスポーターを標的とした PET 分子プローブの開発を進め、順次ヒト臨床試験による実証を行っていきたいと考えている。

図７ 健常人被験者における[11C]-(15R)-TIC の組織分布の時間推移ならびに OATP 阻
害剤 rifampicin による肝取り込み過程の阻害
６．トランスポーターの細胞内輸送の制御を介した疾病治療
トランスポーターの多くは細胞膜上に存在し、細胞内外の物質交換の役割を担っている。そのため、トランスポーターが生体内において正常にその機能を果たすには、トランスポーターの転写、翻訳過程のみならず、翻訳後に正しく細胞内輸送を受け、細胞膜に局在する必要がある。トランス
ポーターの細胞内輸送が、外部刺激によるストレスやトランスポーターの遺伝子変異により乱れることが原因となり、トランスポーターの機能不全が生じ、さまざまな疾患が発症することが報告されている。従って、トランスポーターの細胞内輸送に関わる制御機構の理解は、基礎研究としてのみならず臨床的な面からも極めて重要性の高い研究課題である。しかしながら、その分子機構には未だ不明な点が多く、トランスポーターの細胞内輸送の異常が原因となる疾患に対しては、現状では特定の分子をターゲットとした治療法が開発されていない。そこで、当研究室では肝細胞毛細胆管側膜上に発現する胆汁酸トランスポーターである BSEP に着目し、細胞内輸送制御に関わる分子
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機構の解明、及び当該制御機構を介した疾病治療を実現すべく研究を進めている。
BSEP は肝細胞から胆汁中への胆汁酸排泄に働き、胆汁形成を担うトランスポーターである。その機能低下は肝内胆汁うっ滞を惹起する（図８）。最も重篤な肝内胆汁うっ滞のひとつとして、BSEP の遺伝子変異が原因となり発症する進行性家族性肝内胆汁うっ滞症２型（PFIC2）が知られている。PFIC2 は生後まもなくから始まる慢性的な肝内胆汁うっ滞により、致死性の経過をたどる
難治性肝疾患である。内科的療法は未だ確立しておらず、肝移植が唯一の治療法となる。当研究室
では、PFIC2 では BSEP の細胞内輸送過程が異常を来たし、BSEP の細胞膜発現量が減少するため、病態が発症していることをこれまでの検討から明らかにしている（図８）。さらに、この結果を受け、BSEP の細胞膜発現量を増強する作用を有する化合物は、PFIC2 の新規治療薬となる可能性があると考え、BSEP の細胞膜発現量を簡便に定量評価することが可能な実験系を作成し、種々の低分 子 化 合 物 の ス ク リ ー ニ ン グ を 実 施 し た 所 、 尿 素 サ イ ク ル 異 常 症 治 療 薬 で あ る 4phenylbutyrate(4PB)を陽性化合物として見出すことに成功した（図８）。4PB による BSEP の細胞膜発現量の増加作用は実験動物においても観察され、病態モデル動物において 4PB 投与による胆汁流量の回復が認められた。また、尿素サイクル異常症患者においても 4PB の服用後に BSEP の発現量増加が認められたことから、4PB がヒトにおいても本薬理作用を発現することが示唆された。以上の結果は、PFIC2 に対する 4PB の治療効果を期待させるものであることから、その治療効果を実証すべく、現在、全国の複数の医療施設との共同研究体制を整え、倫理委員会の承認の下、臨床試験を実施している。
4PB の上記薬効の発現には、尿素サイクル異常症の臨床用量ではあるものの高用量を必要とすることから、4PB に比して高活性の医薬品開発を指向し、化合物ライブラリーのスクリーニングを引き続き実施するとともに、4PB の標的分子を探索している。4PB は細胞膜に発現する BSEP の分解を阻害することにより、BSEP の細胞膜発現量を増加させることから、BSEP の細胞膜からの分解機構に関わる分子機構に特に着目し、研究を進めている。

図８ 肝内胆汁うっ滞、4PB 処理による細胞膜上での BSEP の発現変動
７．トランスポーター遺伝子の組織特異的発現制御機構の解析
我々が研究対象とするトランスポーター群は、生体において肝臓・腎臓・小腸・脳において、種々の内因性物質・薬物の輸送を担っている。これらのトランスポーターの中には上述した組織全てに普遍的に発現するものがある一方で、ある限られた組織にのみ特異的に発現するものも存在する。
本研究では広く薬物トランスポーター群を対象とし、組織特異的発現制御における転写因子と

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DNA メチル化及びその後のヒストン修飾の関与を解析している。これまでの解析により、hOAT3、
mUrat1 の腎臓特異的発現は、Hepatocyte Nuclear Factor (HNF) 1α/βによる転写活性化と DNA
メチル化による転写抑制の協奏作用により成り立っていることを明らかとした。これらのトランスポーターが発現している組織においてはプロモーター領域が低メチル化状態であり、転写因子の結合により転写が活性化される。一方で、非発現組織では、これらのトランスポーターのプロモータ
ー領域は高度にメチル化されており、クロマチンが凝集し不活性な状態にある。したがって、たとえその組織に転写因子が存在していたとしても、トランスポーターのプロモーター領域に結合できず、転写は起こらない（図９）。このような転写因子とエピジェネティック情報の協奏的作用について、同様な解析を他の薬物トランスポーター群に関しても網羅的に行っている。腎刷子縁膜に発現する OAT member である OAT4 も、他の OAT family 同様に HNF1α/βによる転写制御を受けることを明らかにした。ヒト腎臓・肝臓組織で、OAT1、OAT3、OAT4、URAT1 で DNA メチル化
状態を比較した場合、基底膜側トランスポーターである OAT1 や OAT3 は発現組織である腎臓で低メチル化状態であり、非発現組織である肝臓では高メチル化状態であった。一方で、URAT1や OAT4 など管腔側トランスポーターでは、両組織での DNA メチル化の程度の違いはわずかであった。基底膜側と刷子縁膜側で傾向が異なる理由は、今後の解析を必要とする。Oat1 と Oat3
に関しては、マウス肝臓・腎臓の比較においても、ヒトと同様な傾向が認められたことから、組織特異的なトランスポーターの発現制御機構は種を超えて保存されていると考えている。

図９ 転写因子と DNA メチル化の協奏作用によるトランスポーターの発現制御

教育の概要
分子薬物動態学教室では、薬学部の講義として４学期に「薬物動態制御学 I」、５学期に「薬物動態制御学 II」
、７学期に「製剤設計学」を担当している。
「薬物動態制御学 I および II」では、定量的に薬物動態を解析するための薬物速度論の基礎と in vitro 試験に基づいた体内動態予測法、薬物動態を制御するための機構（代謝、輸送、結合）の分子実体、薬物間相互作用やこれらの遺伝子多型による個体間変動について講義を行っている。「製剤設計学」では、固体医薬品の溶解性及び安定性に影響を与える結晶形、粉体の基本特性や製剤設計、標的臓器に選択的に薬を分布させるド
ラッグデリバリーシステム(DDS)の考え方について講義している。いずれの講義においても、知識
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の取得は必要最小限度に抑え、薬物動態学、製剤設計学の基本的な考え方をベースとして、薬効の増大、副作用の低下との関連について理解させること、医薬品の開発・設計過程におけるこの学問
領域の重要性を理解させる事に中心をおいている。大学院講義では、「基礎薬科学特論 IV」、「クリ
ニカルサイエンス特論」を他の研究室と共に担当している。講義では、基礎薬科学としての薬物動
態学、医薬品の探索・開発の観点から観た薬物動態学、臨床薬理学の重要なパーツとしての薬物動態学それぞれの観点から、医薬品応答性の個人間変動や薬物性肝障害について、先端領域の研究がどのようなアイディアのもとで生まれてくるのか、研究を発展させるにあたっての知的興奮が伝わることを念頭においている。「クリニカルサイエンス特論」では、研究室の教官のほか、二人の外部講師にも講義を依頼し、臨床薬学の講義を充実させている。
研究の項で述べたように、分子薬物動態学教室では、薬物動態学、DDS の領域において、最先端の研究を行っている。特に、薬物動態を支配する肝臓、腎臓、脳、小腸および癌におけるトラン
スポーターの研究、薬物動態特性を試験管レベルから個体レベルへと再構築する研究においては、
世界をリードする研究を展開している。教室に所属する大学院生は、これら研究に参加することによって、研究手技の取得、研究を自分で展開させることができる能力の獲得に向けた訓練を受ける。
実験動物の取り扱いに関する基本、灌流組織の取り扱い、in vitro での単離細胞、培養細胞、膜ベシクルの取り扱い、分子生物学、細胞生物学的手法、トランスポーターの遺伝子変異の検出法、などを学ぶことを目標とする他に、得られた in vitro データと in vivo データを連結させるために数学モデルに基づいた解析法などについても訓練をうける。教室のセミナー（大学院生として必修のセミナー）では、研究報告（コロキウム）、文献を基に考え方を訓練するセミナー（バイオセミナー）が各々、週１回のペースで行われている。コロキウムでは、１人 30 分程度の発表と質疑応答
をすべて英語で行っている。各人は 2 ヶ月に１回ほどの頻度で発表する。さらに年に１回、自分の研究領域をまとめ、自分の研究の進行状況と今後の展開について、十分時間をかけて議論するセミナーも行っている。これらを通して研究の目的やオリジナリティー、世界的な研究の流れにおける位置づけを明確に意識させること、目的達成に必要な要素を自分で発見させるように教育している。
大学院生による研究成果は、後述にあるように英文で海外の学術誌に報告する他、院生には自らの研究の位置づけを明確にさせるために、積極的に総説などの執筆の機会を与えている。国内では、
日本薬学会、日本薬物動態学会、日本薬剤学会など、国外では米国薬学会 (AAPS)、世界薬学連合(FIP)、国際薬物動態学会 (ISSX)などで発表させる機会をできるだけ多く与え、訓練している。
最近の教室出身者の多くは、国内の大学、製薬企業などで、薬物動態、製剤の領域で研究・教育者として、また、創薬に関わる開発業務などに就いている。国外の製薬企業で活躍しているものもおり、極めて多面的な観点から医薬品開発の発展に貢献する人材を創出していると自負している。

自己点検･評価
研究室では、研究の概要の項に記載されているように、医薬品の体内動態支配要因の解析および
生体膜透過機構の解明を行っている。個体レベルでの現象の本質（機構）を理解するために、臓器・細胞・蛋白・遺伝子レベルへと遡る解析的な研究を行うと共に、遺伝子レベルから個体レベルへの定量的な再構築を行うための方法論の開発を行っている。
当研究室の研究が外部から評価されている目安として、招待講演が挙げられるが、2012 年に楠
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原は 6 回、前田は 11 回、林は 1 回、国内外の学会で招待講演を行っている。トランスポーターに関する基礎科学（トランスポーターによる内因性基質の輸送やその動的制御など、生物学的意義に関わる事象の細胞生物学、分子生物学的手法による解明など）や、トランスポーター研究が医薬品開発において果たす役割（in vitro データから in vivo 薬物動態パラメータの予測、薬物間相互作用や遺伝子多型による薬物動態変動の予測など）について、多数の成果発表を行っている。
研究成果は、薬学領域の雑誌である Pharm. Res.、J. Pharm. Sci.、Drug Metab. Dispos.、薬理学領域の雑誌である J. Pharmacol. Exp. Ther.、Mol. Pharmacol.、臨床薬理学領域の雑誌である Clin. Pharmacol.
Ther.、Pharmacogenet. Genomics、生理学領域の雑誌である Hepatology、J. Am. Soc. Nephrol、
Endocrinology、Am. J. Physiol.、生化学、分子生物学領域の雑誌である J. Biol. Chem などと多岐にわたり、当研究室の特徴である、多角的な視点から研究を遂行するという目標に近づいていると思われる。その研究報告は、非常に多方面の研究者から引用されており、例えば、脳、腎臓における有機アニオン輸送に重要な働きをする Oat3 を世界に先駆けて同定した報告 (Kusuhara H, et al J
Biol Chem. 1999))は今日までに 334 回引用されている。また、2012 年 2 月に米国食品医薬品庁（FDA）より、医薬品開発における薬物間相互作用試験に関するドラフトガイダンスが発表されたが、その中にも当研究室の成果が多数引用、もしくは考え方が活用されている。例えば、トランスポーターを介した薬物間相互作用の static model による予測精度の検証に関する研究（Yoshida Y etal., 2012）は、FDA の薬物相互作用に関わる発表中で複数回引用され、紹介されている。本論文は、Clin Pharmacol Ther 誌の冒頭で In this issue という注目記事に選ばれるとともに、掲載後 1 か月間の閲覧数が 1 位を獲得した。また、本ガイダンスの特徴の一つとして、生理学的薬物速度論モデルを用いた解析法の有用性が盛り込まれており、モデリング＆シミュレーションによる体内動態予測
は、今後創薬研究において不可欠となる。動物実験ならびに In vitro データを生理学的モデルで統合することで、プラバスタチンのヒト体内動態特性を予測できることを示した論文（Watanabe T
et al J Pharmacol Exp Ther. 2009）は、今日までに 92 回引用されている。内因性化合物を用いた薬物間相互作用試験の提案を行った論文（Ito S et al, 2012）は、Clin Pharmacol Ther 誌で、Commentary に取り上げられた。
平成 24 年１月 16-18 日には、一橋記念講堂（東京）において、“Past, Present and Future of
Molecular Pharmacokinetics: Integration of basic science, drug development and regulation”をテーマとして、薬学動態学領域の国際会議を主催した。13 ヶ国から 415 名の参加者を得、薬物動態学に関連した最先端の研究と、薬物動態学の将来ビジョンについてブレインストーミングする機会となった。
当研究室の研究が、この領域の世界の研究の流れを作っているという自負をもってスタッフおよび学生も研究に取り組んでおり、今後もこの流れを継続、発展させていきたいと考えている。

学 術 論 文1. Ito S, Kusuhara H, Yokochi M, Toyoshima J, Inoue K, Yuasa H, Sugiyama Y. Competitive inhibitionof the luminal efflux by multidrug and toxin extrusions, but not basolateral uptake by organic cationtransporter 2, is the likely mechanism underlying the pharmacokinetic drug-drug interactions causedby cimetidine in the kidney. J Pharmacol Exp Ther. 2012 Feb;340(2):393-403
－243－
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2. Jin L, Kikuchi R, Saji T, Kusuhara H, Sugiyama Y. Regulation of tissue-specific expression of renalorganic anion transporters by hepatocyte nuclear factor 1 α/β and DNA methylation. J Pharmacol
Exp Ther. 2012 Mar;340(3):648-55
3. Hayashi H, Naoi S, Nakagawa T, Nishikawa T, Fukuda H, Imajoh-Ohmi S, Kondo A, Kubo K, Yabuki T,
Hattori A, Hirouchi M, Sugiyama Y. Sorting nexin 27 interacts with multidrug resistance-associatedprotein 4 (MRP4) and mediates internalization of MRP4. J Biol Chem. 2012 Apr 27;287(18):15054-65.
4. Takashima T, Kitamura S, Wada Y, Tanaka M, Shigihara Y, Ishii H, Ijuin R, Shiomi S, Nakae T,
Watanabe Y, Cui Y, Doi H, Suzuki M, Maeda K, Kusuhara H, Sugiyama Y, Watanabe Y. PET
imaging-based evaluation of hepatobiliary transport in humans with (15R)-11C-TIC-Me. J Nucl Med.
2012 May;53(5):741-8.
5. Kato K, Kusuhara H, Kumagai Y, Ieiri I, Mori H, Ito S, Nakai Y, Maeda K, Sugiyama Y. Associationof multidrug resistance-associated protein 2 single nucleotide polymorphism rs12762549 with thebasal plasma levels of phase II metabolites of isoflavonoids in healthy Japanese individuals.
Pharmacogenet Genomics. 2012 May;22(5):344-54.
6. Hayashi H, Mizuno T, Horikawa R, Nagasaka H, Yabuki T, Takikawa H, Sugiyama Y. 4Phenylbutyrate modulates ubiquitination of hepatocanalicular MRP2 and reduces serum total bilirubin
concentration. J Hepatol. 2012 May;56(5):1136-44.
7. Misawa T, Hayashi H, Sugiyama Y, Hashimoto Y. Discovery and structural development of small
molecules that enhance transport activity of bile salt export pump mutant associated with progressive
familial intrahepatic cholestasis type 2. Bioorg Med Chem. 2012 May 1;20(9):2940-9.
8. Hayashi H, Inamura K, Aida K, Naoi S, Horikawa R, Nagasaka H, Takatani T, Fukushima T, Hattori
A, Yabuki T, Horii I, Sugiyama Y. AP2 adaptor complex mediates bile salt export pumpinternalization and modulates its hepatocanalicular expression and transport function. Hepatology.
2012 Jun;55(6):1889-900.
9. Misawa T, Hayashi H, Makishima M, Sugiyama Y, Hashimoto Y. 297G mutated bile salt export pump
(BSEP) function enhancers derived from GW4064: structural development study and separation fromfarnesoid X receptor-agonistic activity. Bioorg Med Chem Lett. 2012 Jun 15;22(12):3962-6.
10. Kusuhara H, Furuie H, Inano A, Sunagawa A, Yamada S, Wu C, Fukizawa S, Morimoto N, Ieiri I,
Morishita M, Sumita K, Mayahara H, Fujita T, Maeda K, Sugiyama Y. Pharmacokinetic interaction
study of sulphasalazine in healthy subjects and the impact of curcumin as an in vivo inhibitor of BCRP.
Br J Pharmacol. 2012 Jul;166(6):1793-803.
11. Ito S, Kusuhara H, Kumagai Y, Moriyama Y, Inoue K, Kondo T, Nakayama H, Horita S, Tanabe K,
Yuasa H, Sugiyama Y. N-methylnicotinamide is an endogenous probe for evaluation of drug-druginteractions involving multidrug and toxin extrusions (MATE1 and MATE2-K). Clin Pharmacol Ther.

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2012 Nov;92(5):635-41.
12. Nakakariya M, Ono M, Amano N, Moriwaki T, Maeda K, Sugiyama Y. In vivo biliary clearance should
be predicted by intrinsic biliary clearance in sandwich-cultured hepatocytes. Drug Metab Dispos.
2012 Mar;40(3):602-9.
13. Shimizu K, Takashima T, Yamane T, Sasaki M, Kageyama H, Hashizume Y, Maeda K, Sugiyama Y,
Watanabe Y, Senda M. Whole-body distribution and radiation dosimetry of [11C]telmisartan as abiomarker for hepatic organic anion transporting polypeptide (OATP) 1B3. Pharmacogenet Genomics.
2012 May;22(5):344-54.
14. Yoshida K, Maeda K, Sugiyama Y. Transporter-mediated drug-drug interactions involving OATP
substrates: predictions based on in vitro inhibition studies. Clin Pharmacol Ther. 2012
Jun;91(6):1053-64.
15. Ieiri I, Fukae M, Maeda K, Ando Y, Kimura M, Hirota T, Nakamura T, Iwasaki K, Matsuki S,
Matsuguma K, Kanda E, Deguchi M, Irie S, Sugiyama Y. Pharmacogenomic/pharmacokinetic
assessment of a four-probe cocktail for CYPs and OATPs following oral microdosing. Int J Clin
Pharmacol Ther. 2012 Oct;50(10):689-700.
16. Kotani N, Maeda K, Debori Y, Camus S, Li R, Chesne C, Sugiyama Y. Expression and Transport
Function of Drug Uptake Transporters in Differentiated HepaRG Cells. Mol Pharm. 2012 Nov 6; inpress.
17. Kimoto E, Yoshida K, Balogh LM, Bi YA, Maeda K, El-Kattan A, Sugiyama Y, Lai Y.
Characterization of Organic Anion Transporting Polypeptide (OATP) Expression and Its Functional
Contribution to the Uptake of Substrates in Human Hepatocytes. Mol Pharm. 2012 Nov 2; in press.

総 説・解 説1. 林

久允

胆汁酸トランスポーターのトラフィッキング制御による創薬

細胞工学 Vol.31

No.5 541-545 (2012)
2. 水野

忠快、林

久允、杉山

雄一 細胞膜タンパク質のユビキチン化-リソソーム分解経路

生体の科学 514-516 (2012)
3. Maeda K and Sugiyama Y. Excretion Systems, In:”Encyclopedia of Drug Metabolism andInteractions”(ed. by Lyubimov AV) Vol. 2 Chapter 13, John Wiley and Sons, pp. 132(2012)
4. 前田和哉、杉山雄一

薬物トランスポーターの関わる相互作用

PharmaTribune 40, pp. 15-

20 (2012)

－245－
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国内・国際学会での招待講演
楠原洋之
1. CPSA Shanghai 2012
Quantitative Investigation of Drug Transport across the BBB
April 25-28, 2012/Shanghai, China
2. 第 19 回 HAB 研究機構学術年会
ヒト組織を用いた腎・消化管における薬物輸送ならびに相互作用の予測
平成 24 年 5 月 18－19 日/昭和大学・上條講堂、東京
3. APA 2012
Drug Transporters: clinical relevance and prediction from preclinical animal modeland in vitro model
September 17-19, 2012/Baltimore, USA
4. 18th North American Regional Meeting
Role of ABC Transporters in the Drug Disposition: Interplay between Uptake and Efflux Transporters
October 14-18, 2012/Dallas, USA
5. 2012 AAPS Annual Meeting and Exposition
Recent Developments in Drug-Transporter Research
October 14–17, 2012/Chicago, USA
6. Symposium on Functional and Molecular Imaging in Drug Discovery and Development
Use of microdosing PET studies in new drug discovery and development: Development of PET probes
for drug transporters
November 2, 2012/ Seoul-Seongnam, Korea
前田和哉
1. 第 19 回 HAB 研究機構学術年会
MD 試験と in vitro 試験の活用による薬物間相互作用の予測
平成 24 年 5 月 18－19 日/昭和大学・上條講堂、東京
2. 日本薬剤学会第 27 年会
PET イメージングによるトランスポーター機能の定量化
平成 24 年 5 月 24－26 日/神戸国際会議場、兵庫
3. 15th International Conference on Drug-Drug Interactions (DDI-2012)
1) Model-based prediction of intestinal availability of substrate drugs for P-gp and/or CYP3A42) Impact of intestinal uptake and efflux transporters on the non-linear intestinal absorption of drugs
－246－
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June 11-13, 2012 / Seattle, WA, USA
4. The 3rd International Lhasa Symposium
Role of Drug Transporters in the Pharmacological and Adverse Reactions of Drugs
September 5-6, 2012 / Cambridge, UK
5. 1st International Conference on Frontiers in Pharmaceutical Sciences: Global Perspectives
The Importance of OATP Transporters in the Clinical Pharmacokinetics of Anionic Drugs
September 28-30, 2012 / Kingston, RI, USA
6. 2012 AAPS Annual Meeting and Exposition
What kind of potential factors determine the inter-individual and ethnic difference in thepharmacokinetics of statins: Genetic polymorphisms and More
October 14–17, 2012/Chicago, USA
7. 2012 AAPS Annual Meeting and Exposition
Microdosing studies using LC/MS as a tool for non-radiolabeled compounds
October 14–17, 2012/Chicago, USA
8. 第 35 回薬物動態談話会年会
FDA の薬物相互作用 draft guidance を読み解く
平成 24 年 11 月 8－9 日/オークラアクトシティホテル浜松、静岡
9. 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会
モデリング＆シミュレーションを活用した薬物相互作用予測
平成 24 年 11 月 29 日－12 月 1 日/沖縄コンベンションセンター、沖縄
10. 日本動物実験代替法学会第 25 回大会
ヒト組織サンプルと遺伝子発現系の併用によるヒト薬物動態の定量的予測 ～全体概要～
平成 24 年 12 月 7-9 日 / 慶応大学薬学部、東京
11. 第 332 回 CBI 学会研究講演会
Static model に基づくトランスポーターを介した肝臓での薬物間相互作用の予測
平成 24 年 12 月 14 日 / 東京大学弥生講堂、東京
林 久允
1.

第 27 回日本薬物動態学会
NEW DRUG DEVELOPMENT FOR LIVER DISORDERS WITH INTRAHEPATIC CHOLESTASIS
平成 24 年 11 月 20－22 日/タワーホール船堀、東京

－247－
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◆ 薬品作用学教室 ◆
教 授

松木 則夫

(まつき・のりお)

昭和49年東京大学薬学部卒、昭和54年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

准教授

池谷 裕二

(いけがや・ゆうじ)

平成５年東京大学薬学部卒、平成10年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助 教

小山 隆太

(こやま・りゅうた)平成13年東京大学薬学部卒、平成18年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助 教

野村 洋

(のむら・ひろし)

平成16年東京大学薬学部卒、平成21年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

研究の概要
薬理学は、文字通り『薬を理解する』学問であり、「くすりはなぜ効くか？」という疑問に答え、新薬開発の方向性を示すことを目的としている。当教室では、脳を対象に研究を展開している。薬理学の強みを発揮し、薬をツールとしても使いこなしていることから、『薬を使って脳を究める』
をキャッチフレーズにしている。脳を研究する場合には、従来は、個体→脳→神経回路→神経細胞→分子と要素分解的なアプローチが多くとられてきた。しかし、脳機能については、逆は成り立たない。つまり、それぞれの素子が集合すると非線形的な統合的挙動を示すからである。還元的なアプローチを否定するものではなく、各素子の情報も重要である。従って、分子やシナプスレベルでの解析を行いつつ、神経回路の挙動や個体動物の行動を解析することが必要なので『ミクロの解像度を維持しつつマクロに脳機能を解析する視点』方針が重要となっている。教室においては、文字通り分子から個体までを研究対象に、中枢神経系薬理学および神経科学の粋を集めて研究を行っている。一つの研究室でこれほど幅広い研究アプローチを実践し、業績をあげているのは世界的にも珍しい。
1．局所同期したシナプス入力
細胞体より伸びる樹状突起には、スパインと呼ばれる後シナプス構造が多数存在している。上流のニューロンからの情報はシナプス入力としてスパインを介して受容され、樹状突起において統合される。このとき、入力は単調に加算されるわけではない。複雑に分岐した突起形態や、そこに発現する種々のイオンチャネルや受容体によって加算様式が非線形となる。すなわち、「どのスパインが、いつ、どこで入力を受けたか」という入力の時空間パターンがニューロンの発火活動パターンに大きく影響する。しかし、実際のニューロンがどのようなパターンのシナプス入力を受けているのかについてはほとんどわかっていない。
現在、統合過程を大きく左右する同期シナプス入力の空間パターンについては２つのモデルが提
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唱されている。１つ目は、同期した入力は樹状突起上の局所に収束するというクラスター入力モデルである。２つ目は、同期した入力が樹状突起全体に分布する分散型入力モデルである。仮説１はニューロンの一部を強く活動させるために有利とされ、一方、仮説２は情報のロスが少ないという利点があると考えられています。いずれのモデルが正しいのかについては数十年来の議論の的となっているものの、これを検証するための実験技術がなかったため、これまでに明確な解答は得られていなかった。
今回、我々は光透過性の高い光学レンズと超高感度のデジタルカメラを用いるなど多くの改良を行い、「大規模スパインイメージング法」を開発した。その結果、多数のシナプスから一斉にカルシウム活動を計測することができるようになった。まず海馬 CA3 野の自発的なシナプス入力に着目し、その時空間パターンの解明に取り組んだ。
多くの生理学研究で汎用される急性脳スライスでは、切片を作成する過程で大部分の神経投射が切断され自発的な入力はほとんど観察されない。そこで
我々は海馬スライスを一定期間（12～19 日間）培養し、神経投射が修復された培養スライスを用いて実験を行った。CA3 野の錐体細胞からパッチクランプ記録を行い、ガラス電極を通じて細胞体内にカルシウム蛍光指示薬 Fluo-5F を注入した。シナプス入力を受けたスパインでは NMDA 受容体を介したカルシウム流入が生じ、それをスパインに限局した蛍光上昇として捉えることができる。そして同時に複数のスパインについてその蛍光変化を参照することで、どのスパインが、いつ、どこで入力を受けたのかというシナプス入力パターンがわかる。本研究では同時に数百個ものスパインから個別にシナプス活動パターンを計測することに成功した。観測されたスパインの配置は、実験後に再構築された樹状突起の形態にもとづいて３次元的に同定し、各スパインでの入力の時系列パ
ターンはラスタープロットとして表記した。
まず、各スパインの空間位置と入力頻度との関係を検討した。細胞体より尖端側および基底側、もしくは近位および遠位での各スパインの入力頻度を比較したが、それらに有意な違いは観察されなかった。興味深いことに、スパイン間での入力頻度の偏りは大きく、20%のスパインが全体の入力数のうち 80%程度を占めていることがわかった。一部のシナプスが大部分の情報を伝播しているものと考察される。
大規模スパインイメージング法によって CA3 ニューロンのシナプス活動を観察していると、しばしば同期シナプス入力に伴って複数のスパインが同時に活動する様子がみられた。ここではそれら同時に入力を受けたスパインの空間分布を検討した。100 ms 以内で同期したスパインペアの樹状突起に沿った距離を測定したところ、8 µm 以内の近接したスパイン間で有意に高い頻度で同期入力を受けていることを見出した。同様の結果は、生体マウスの皮質ニューロンの樹状突起においても確認された。すなわち、麻酔下のマウスのバレル皮質 2/3 層の錐体細胞よりパッチクランプ記録を行い、自発的なシナプス活動を観察したところ 6 µm 以内の近傍のスパイン間で同期入力が多くみられた。
以上の結果は、クラスター入力モデルを支持している。そこで、以下では、同期入力を受けて活動する近傍（10 µm 以内）のスパイン群をアセンブレット（assemblet）と定義し、その特性についてより詳細な検討を行った。
まず、局在化した同期入力の成因を探った。クラスター入力が観察される理由として次の３つの可能性が考えられる。a) 同期発火したニューロンからの投射が近傍のスパイン間に収束している、
b) 同一の軸索が近傍のスパイン群に対して複数のシナプスを形成している、c) 単一シナプスから
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放出されたグルタミン酸のスピルオーバーによって近傍スパインが同時に活性化される。まず(b)および(c)の妥当性を検証するために、我々は電気刺激によって同時に活動したスパインの空間分布を計測した。(b)(c)が正しいならば、CA3 ニューロンの入力層である放線層を刺激した場合にも同期入力の局在化がみられるはずである。
ところが刺激による同期スパインの局在化は観測されなかった。
さらに(b)については、シナプス結合したニューロンペアの形態を可視化することで結合構造を精査したが、同一の軸索が複数の近傍スパインに連続して投射するのは稀であった。以上の結果から、自発入力でみられた局在性は(b)や(c)に起因するとは考え難く、同期発火するニューロン群からの収束性シナプス投射(a)を反映しているものと考えられる。
アセンブレットの統計値を以下にまとめる。観測した全スパインのうちアセンブレットに参加したのは 31.5%であり、全スパイン活動のうちアセンブレットを形成した活動は 29.5%であった。各ア
センブレット内には 3.6±0.7 個のスパインが含まれており、樹状突起の 4.7±3.3 µm の広がりを持っていた。アセンブレットの 28.0%は２～３min の観察時間中に繰り返し発生した。特定のアセンブレットに参加したスパインうち 58.9%は別のアセンブレットにも参加した。こうした挙動はスパイン
活動をランダム化した疑似データにおいては観察されなかったことから、自発的なシナプス活動に特有の現象であると考えられる。
では、同期入力を樹状突起上に局在化させるシナプス回路はどのように形成されるのであろうか？ 観測したスパインのサイズを定量化したところ、
アセンブレットに参加するスパインは他のス
パインと比較して有意に大きいことを見出した。スパインの大きさはそのシナプスが受ける入力強度と相関し、その変化は LTP（注：シナプス可塑性の一種で記憶の素過程と考えられている）と関連することが知られている。そこで海馬スライスを NMDA 受容体遮断薬である AP5 の存在下で培養したところ、クラスター入力は観察されなかった。同様に培養日数の短い標本（３～４日間）を用いた場合にもクラスター入力は観察されなかったことから、クラスター入力の形成には NMDA 受
容体に依存したシナプス回路の編成が関与していることが推察される。
今回見出されたクラスター入力は樹状突起上での非線形的な入力加算を促し、個々のニューロンがもつ演算能力を高めていると考えられる。また近年、近接したスパインが異なる情報を中継しているという報告がなされており、局所での同期がそれらの情報を統合するような関連学習にも寄与している可能性もある。本研究では、スパインイメージングの時間解像度が20 Hz程度に制限されていたため、アセンブレットのより詳細な内部構造、すなわちスパインが活性化される順番を決定することはできなかった。海馬で観測されるリップル波中には、一部のニューロン群が特定の順番で一斉に発火することが知られている。これらはミリ秒オーダーの時間精度で生じており、事実このレベルでの入力の時間差が樹状突起上での加算に大きく影響することが報告されている。現在、筆者らは同イメージング技術の時間分解能の向上に取り組んでおり、今後はより詳細なシナプス入力の時空間特性に迫っていきたい。
２．熱性けいれんと異所性の顆粒細胞の出現
皮質の発達期におけるニューロンの移動の制御不全は、ニューロンの異常な局在につながり、てんかんの発症の可能性を上昇させる。ニューロンの異常な局在は各種のてんかん動物モデルにおいて自発発作や発作閾値の低下と関連することが示唆されている。なかでも、皮質下帯状異所性灰白質のモデルラットにおいてニューロンの異常な局在の防止がけいれん発作の感受性を低下させたと
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いう報告は、ニューロンの異常な局在とてんかんの発症との関連を検証するうえで重要なものである。
側頭葉てんかんの患者およびその動物モデルでは、
海馬歯状回に存在する顆粒細胞について2種類の異常な局在が確認されている。ひとつは、顆粒細胞が細胞層の付近に分散して存在する“顆粒細胞の分散”であり、もうひとつは、顆粒細胞が歯状回門に異所的に存在する“異所性の顆粒細胞の出現”である。とくに、動物モデルにおいて頻繁に確認される異所性の顆粒細胞は、歯状回に興奮回路を付加することにより海馬に存在するほかのニューロンと同期した発射を行うため、てんかん原生の獲得に関与する可能性が示唆されている。
熱性けいれんは生後６カ月から５歳までの小児にもっとも頻繁に起こるけいれんである。その発症率には地理的な差異があるが、世界中のこの年齢の小児の約２～14％に生じている。多くの場合、
熱性けいれんは良性だが、全体の30～40％は発作時間が15分をこえる複雑型熱性けいれんであり、成人の側頭葉てんかんの患者の30～70％が幼少期に複雑型熱性けいれんを経験しているという報告がある。我々は、複雑型熱性けいれんのモデルラット を利用し、熱性けいれんが異所性の顆粒細胞の出現を誘導する可能性およびその分子機構、そして、てんかんの発症への関与を検証した。
熱性けいれんが新生児期に産生された顆粒細胞の局在に影響する可能性を、熱性けいれんモデル
ラットを利用して検証した。熱性けいれんは生後11日齢のラットを高温の環境に曝露することにより誘導した。まず、生後５日齢のラットに細胞周期S期のマーカーであるBrdUを皮下投与し、生後11日齢において熱性けいれんを誘導した。そののち、生後18日齢または生後60日齢において還流固定し、免疫染色法により顆粒細胞のマーカーであるProx1とBrdUの両方のマーカーについて陽性な
細胞、すなわち、新生した顆粒細胞の局在を調べた。その結果、熱性けいれんを経験したラットには顆粒細胞層までの移動を完了せず歯状回門に異所的に存在する新生した顆粒細胞が、対照のラットと比較して有意に多く観察された。さらに、これらの顆粒細胞の形態的な特徴を検証するため、
GFPの遺伝子をコードしたレトロウイルスを生後５日齢のラットの歯状回に注入し、そののち生後11日齢において熱性けいれんを誘導した。その結果、生後60日齢において双極性の樹状突起と顆粒細胞層にむけて投射する軸索をもつ異所性の顆粒細胞の形態が観察された。以上の結果は、熱性けいれんにより正常な移動の阻害された新生した顆粒細胞が、将来的に異所性の顆粒細胞となる可能性を示唆した。
神経伝達物質であるGABA（γ-aminobutyric acid、γ-アミノ酪酸）は皮質の形成期におけるニューロンの移動の制御に必須である。そこで、新生した顆粒細胞の移動においてGABAA受容体シグナ
ル伝達が関与する可能性を、GABAA受容体の阻害薬ピクロトキシン、あるいは、作用薬フェノバル
ビタールを、熱性けいれんの誘導ののち腹腔内投与することにより検証した。その結果、ピクロト
キシンは熱性けいれんによる異所性の顆粒細胞の出現を抑制した一方、フェノバルビタールは異所性の顆粒細胞の数を増加させた。GABAA受容体シグナル伝達が新生した顆粒細胞の移動を制御する
可能性をより詳細に検証するため、海馬の切片の培養系を利用して薬理学的な検証を行った。海馬の切片は生後５日齢においてBrdUを投与したラットから生後６日齢にて作製し、５日間の培養を行った。培地に各種の薬物を添加して新生した顆粒細胞の局在への影響を調べたところ、GABAA受容体の阻害薬ビククリンは新生した顆粒細胞の顆粒細胞層への局在を促進させ、その作用薬ムシモー
ルは異所性の顆粒細胞の出現を促進させた。また、同じく神経伝達物質であるグルタミン酸の受容体を阻害しても、対照と比較して有意な影響は観察されなかった。以上の結果は、GABAA受容体シ
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グナル伝達の活性化は新生した顆粒細胞の顆粒細胞層への移動を抑制する可能性を示唆した。
さらに、全身にGFPを発現するGFPトランスジェニックラットに由来する歯状回門の切片を野生型ラットに由来する海馬の切片に挿入して培養する新規の共培養法を確立し、歯状回門から顆粒細胞層へと移動する新生した顆粒細胞をGFPにより可視化することに成功した。この系において、電気生理学的な手法を用いて移動している顆粒細胞の機能的な特徴を調べたところ、これらの顆粒細胞は移動しているとき興奮性のGABAA受容体シグナル伝達をうける一方、グルタミン酸受容体シグナル伝達はうけていないことが明らかになった。
以上の結果から、熱性けいれんを経験したラットの歯状回では興奮性GABAA受容体シグナル伝達の過剰な活性化による新生した顆粒細胞の移動の異常が生じ、最終的に異所性の顆粒細胞が出現している可能性が示唆された。まず、新生した顆粒細胞が移動する環境である歯状回門においてGABAの量が上昇している可能性を免疫染色法により検証したが、対照ラットおよび熱性けいれんラットとのあいだに有意な差は確認されなかった。この結果は、熱性けいれんが移動する環境（歯状回門）の側ではなく、移動する顆粒細胞の側になんらかの影響を及ぼした可能性を示唆した。この可能性を検証するため、さきに述べた培養切片の共培養法により、熱性けいれんを誘導したGFPトランス
ジェニックラットより作製した歯状回門の切片を野生型ラットの海馬の切片に挿入して培養し、タイムラプスイメージング法により観察した。その結果、GFP陽性の顆粒細胞は本来の顆粒細胞層の方向とは逆の方向に移動するようすが頻繁にみられた。さらに、このような異常な移動はGABAA受容体の阻害薬ビククリンの処理により阻止されたため、移動している顆粒細胞において興奮性
GABAA受容体シグナル伝達の関与していることが明らかになった。
これらの現象をより詳細に解析するため、さらに、熱性けいれんラットに由来する歯状回門の移植片の培養法を確立した。これは、熱性けいれん誘導の１日後（生後12日齢）に作製した歯状回門の切片をリジンおよびラミニンでコーティングしたガラスのうえで培養するものである。この時期の歯状回門には多数の幼若な顆粒細胞が存在するため、移植片より外部へと遊走する顆粒細胞を観察することが可能となった。この系において、免疫染色法およびイムノブロット法により熱性けい
れんを経験したラットに由来する顆粒細胞の細胞膜に存在するGABAA受容体（のβサブユニット）の発現量が、対照のラットと比較して有意に上昇していることが明らかになった。また、このGABAA
受容体の発現の上昇はニューロンの移動に必須な構造である先導突起の成長円錐において確認されたため、遊走した顆粒細胞の成長円錐にて局所的にGABAA受容体の作用薬ムシモールを処理したところ、対照のラットに由来する顆粒細胞では観察されない移動の停止や逆走が誘導された。以上の結果は、熱性けいれんののちの興奮性GABAA受容体の入力による顆粒細胞の移動の異常の原因は、移動する環境の側ではなく、移動する顆粒細胞の側における変化であることを明らかにした。
幼若なニューロンにおいてGABAが興奮性にはたらく理由のひとつは、Na+ K +2Cl-共輸送体NKCC1の発現が成熟したニューロンよりも高く、ニューロンにおけるCl-濃度が高く保たれるためである。
そこで、新生した顆粒細胞の移動における興奮性GABAA受容体シグナル伝達の影響がNKCC1により担われている可能性を、熱性けいれんラットに由来する歯状回門の移植片の培養系を利用して検証した。この系において、GABAA受容体の作用薬ムシモールの処理により顆粒細胞の移動距離は減少
するが、この現象は培地にNKCC1の阻害薬ブメタニドを処理すること、または、siRNA法を用いて顆粒細胞においてNKCC1をノックダウンすることにより阻止された。
最後に、熱性けいれんによる異所性の顆粒細胞の出現と将来のてんかんの発症との関連を検証し
－252－
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た。その結果、熱性けいれんを経験したラットは成体期（11～13週齢）においてピロカルピン誘導
性のけいれん発作への感受性の高いことが明らかになった。さらに重要なことに、熱性けいれんを経験したラット16匹のうちの半数では辺縁系に由来する自発発作が確認され、その発作頻度と異所性の顆粒細胞の数とのあいだに正の相関性が確認された。また、熱性けいれんを経験したラットの海馬ではニューロンの過剰な発射の起こっていることをin vivoにおける電気生理学的な手法により明らかにした。一連のin vitroにおける実験により、興奮性GABAA受容体シグナル伝達による異所性の顆粒細胞の出現の根本的な原因はNKCC1であることがつきとめられたため、NKCC1の阻害薬ブ
メタニドを熱性けいれんの誘導ののち１週間にわたり処理した。その結果、成体期における異所性の顆粒細胞の出現、発作閾値の低下、自発発作の発症、そして、海馬におけるニューロンの過剰な発射が抑制された。
複雑型熱性けいれんの発達期の神経回路の形成にあたえる影響、および、将来的なてんかんの発症への関与は明らかではなかった。この研究では、ラットにおいて複雑型熱性けいれんが興奮性
GABAA受容体シグナル伝達を介し異所性の顆粒細胞の出現を誘導することを明らかにした。さらに、異所性の顆粒細胞とてんかんの発症とのあいだには正の相関性が確認された。また、複雑型熱性けいれんののちのブメタニドの投与（NKCC1の阻害）が、将来のてんかんの発症を防止するための新規の治療法となりうる可能性を示した。
３．記憶の想起後に生じる扁桃体ニューロンの再活性化
様々な経験によって脳に取り込まれた情報は、固定化過程を経て長期記憶として定着する。これ
まで、一度長期記憶として定着した記憶は半永久的に安定であると考えられてきた。しかし近年、記憶を思い出すことによって元の記憶は不安定化し、再び長期記憶として定着させるためには再固定化過程を経る必要があることが明らかになった。しかし再固定化中にどのような神経活動が生じるかは不明だった。そこで我々は、大規模な神経活動イメージングを用いて記憶の再固定化中の神経活動を測定した。
トレーニングを行ったマウスを実験箱に戻すことで、記憶を想起させた。最初期遺伝子であるArcを蛍光in situ hybridization法で検出することにより、記憶想起前、想起時および想起後に活性化した扁桃体外側核ニューロンを同定した。なお、Arcの細胞内局在を観察することで、個々の細胞の活動履歴を大規模に調べることが可能である。想起時に活性化したニューロンの割合（約８％）は、想起前または後（約４％）に比べて有意に高い値を示した。想起前と想起後に活性化したニューロンの割合に有意な差は認められなかった。想起時に活動量が増大し、その後、元の活動レベルに戻る
ことが示された。
さらに、想起後にどのニューロンが活性化するのかについて解析を行った。想起後に活性化したニューロンの約50％は想起時に活性化したニューロンであった。想起時に活性化したニューロンが想起後にも活性化することが分かる。想起前に活性化したニューロンと想起時に活性化したニューロンの一致率は約10％であったため、ニューロン選択的な活動は想起後にのみ生じると考えられる。
さらに、連合学習が成立しないコントロール群ではニューロン選択的な神経活動が観察されなかった。
以上の結果は、記憶想起後の神経活動がランダムではなく、想起時に活性化したニューロン集団
が優先的に活性化することを示すものである。想起後のニューロン選択的な活動により、記憶の再
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固定化が行われると考えられる。

教育の概要
薬品作用学教室では、薬学部の講義として第４学期に「薬理学Ⅰ」、第５学期に「薬理学Ⅱ」、第６学期に「薬物治療学」を担当し、一貫した薬理学教育に取り組んでいる。
「薬理学Ⅰ」では、薬理作用の基本概念、自律神経系作用薬、局所麻酔薬、末梢性筋弛緩薬などを講義している。平行して４学期に行われる「機能形態学」では、五つの講座が連携して、人体臓器の構造と生理を教えている。そのうち当教室では、興奮性膜の一般生理、シナプス、イオンチャネル、血圧の調節、呼吸器を分担している。日程を調節して、薬理学Ⅰと合わせて理解しやすいように工夫している。
「薬理学
Ⅱ」では中枢神経系作用薬、「薬物治療学」は薬理学ⅠとⅡでカバーしていない治療薬を中心に講義をしている。一貫した薬理学教育により、学部学生は４学期から６学期に亘り、人体生理学、薬理学の基礎、自律神経系薬理学、体性神経系薬理学、循環系薬理学、中枢神経系薬理学、腎臓薬理学、消化器系薬理学、眼薬理学、免疫・炎症薬理学、代謝系薬理学、一般用医薬品の薬理学などを系統立てて受講することが可能になっている。
「薬物治療学」で学ぶ一般用医薬品の薬理学は他大学の講義にはあまり見られないユニークなものであり、六年制の学生のみならず薬学部学生が一般的な薬の理解を深めることに役立っている。学生実習では、行動薬理学、平滑筋薬理学を通して、薬の作用を直接「目で見る」ことを行い、競合的拮抗と非競合的拮抗など薬理作用の基本原理を理解する
ことに重点を置いている。
薬品作用学教室に配属された学生に対しての教育にも力を入れている。研究の起承転結を体験す
ることを通して優れた研究能力をトレーニングすることは当然のこととして、医薬は個体に対して作用するのであり、決して細胞や臓器単位だけで作用するわけではない。従って、薬を理解するた
めには分子レベルから全身動物まで幅広い知識と視点で薬理作用を捉えなければならないことを徹底的に教えている。大学院修了までに全身動物を用いた実験を必ず経験させている。新人に対して、「未知検体実習」を行っている。これは各自に名前を明かさずに薬を与え、薬理学基礎実験からその薬の薬理学プロフィールを明らかにさせている。教室の伝統的なトレーニング方法であるが、実験技術のみならず薬理学的な考え方を短期間で鍛える優れた教育プログラムとなっている。
さらに、これからの研究者は英語でも、日本語でもコミュニケーションやプレゼンテーションの能力が必須であると考え、様々な工夫をして鍛えている。教室に配属されてきたまだ専門知識をもたない新人に自分の研究を短時間で如何に魅力的に説明できるかを競わせ、英語での研究報告や文献紹介さらに指名ディスカッションも定期的に行っている。また、国の内外を問わず学会発表の機会を積極的に与えている。教室の卒業生は、「10年、20年経っても世界に通用する薬理学研究者」になると確信している。

自己点検・評価
一つの教室でこれほど幅広く神経科学をカバーしているところは類を見ない。薬理学をベースにしているので、生体の機能発現解析を重視している。文字通り分子生物学から個体の行動までの研

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究を具現化している。脳の働きの基本には、ニューロン同士が巧みにつながり「配線」された神経回路があることが知られている。しかし、どこまで微細な構造のレベルまで機能的な配線がなされているかについては知られていない。そこで、多くのシナプス活動を観察できる新しい撮影技術「大規模スパインイメージング法」を開発した。この手法により、ニューロンが 1000 分の１ｍｍレベル
で局所集中した回路を正確に編んでいることを証明し、数十年に及んだ神経科学界の重要な議論に１つの目途をつけた。また、複雑型熱性けいれんの発達期の神経回路の形成にあたえる影響，および、将来的なてんかんの発症への関与は明らかではなかったが、今回、ラットにおいて複雑型熱性
けいれんが興奮性 GABAA 受容体シグナル伝達を介し異所性の顆粒細胞の出現を誘導することを明らかにした。さらに，異所性の顆粒細胞とてんかんの発症とのあいだには正の相関性が確認された。
また、複雑型熱性けいれんののちのブメタニドの投与（NKCC1 の阻害）が、将来のてんかんの発症を防止するための新規の治療法となりうる可能性を示した。2012 年に発表した論文の２つが ”Faculty of 1000” に選ばれたことは、こうした成果が世界的に評価されていることを表している。
英語でのセミナー発表を学生に課し、学生のコミュニケーション能力およびプレゼンテーション
能力の涵養にも力を入れた成果が現れている。2012年は第85回日本薬理学会年会、第12回東京大学
生命科学シンポジウムで３名、次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム2012で大学院生が優秀発表賞を受賞した。
薬理学の体系的な講義も他の薬系大学を凌駕するものと自負しているが、配布するプリントをさらに分かり易くすることや関連する最近のトピックスを紹介することなど、日々の講義をさらに充実させていきたい。
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学 術 論 文1.

Shen, H., Y. Fuchino, D. Miyamoto, H. Nomura and N. Matsuki. Vagus nerve stimulation enhances
perforant path-CA3 synaptic transmission via the activation of beta-adrenergic receptors and the locus
coeruleus. Int. J. Neuropsychopharmacol. 15: 523-530, 2012.

2.

Takahashi, N., Kitamura, K., Matsuo, N., Mayford, M., Kano, M., Matsuki, N. and Ikegaya, Y.
Locally synchronized synaptic inputs. Science, 335: 353-356, 2012.

3.

Nomura, H., A. Nonaka, N. Imamura, K. Hashikawa and N. Matsuki. Memory coding in plastic
neuronal subpopulations within the amygdala. NeuroImage 60: 153-161, 2012.

4.

Sun, Y., H. Norimoto, X-P. Pu, N. Matsuki and Y. Ikegaya. Cannabinoid receptor activation disrupts
the internal structure of hippocampal sharp wave-ripple complexes. J. Pharmacol. Sci., 118: 288-294,
2012.

5.

Seki, M., C. Kobayashi, N. Takahashi, N. Matsuki and Y. Ikegaya. Synchronized spike waves in
immature dentate gyrus networks. Eur. J. Neurosci., 35: 673-681, 2012.

6.

Sasaki, T., N. Matsuki and Y. Ikegaya. Effects of axonal topology on somatic modulation of synaptic
outputs. J. Neurosci., 32: 2868-2876, 2012.

7.

Sakaguchi, T. D. Ishikawa, H. Nomura, N. Matsuki and Y. Ikegaya. Normal learning ability of mice witha surgically exposed hippocampus. Neuroreport 23: 457-461, 2012.
－255－
目次へ

8.

Sasaki, T., N. Matsuki and Y. Ikegaya.

Targeted axon-attached recording with fluorescentpatch-clamp pipettes in brain slices. Nature Protocol 7: 1228-1234, 2012.
9.

Norimoto, H., M. Mizunuma, D. Ishikawa, N. Matsuki and Y. Ikegaya. Muscarinic receptor activation
disrupts hippocampal sharp wave-ripples. Brain Res. 1461: 1-9, 2012.

10. Koyama, R., K. Tao, T. Sasaki, J. Ichikawa, D. Miyamoto, R. Muramatsu, N. Matsuki and Y. Ikegaya.
GABAergic excitation after febrile seizures induces ectopic granule cells and adult epilepsy. NatureMed., 18: 1271-1278, 2012.
11. Nomura, H., A. Nonaka and N. Matsuki. Population activity in the dorsal hippocampal CA1 encoding
the surrounding environment is absent during contextual fear memory expression. Neuroscience 220:19-25, 2012.
12. Sasaki, T., N. Matsuki and Y. Ikegaya. Heterogeneity and independency of unitary synaptic outputs
from hippocampal CA3 pyramidal cells. J. Physiol. 590: 4869-4880, 2012.
13. Okada, Y., T. Sasaki, Y. Oku, N. Takahashi, M. Seki, S. Ujita, K. F. Tanaka, N. Matsuki and Y.
Ikegaya. Preinspiratory calcium rise in putative pre-Botzinger complex astrocytes. J. Physiol. 590:
4933-4944, 2012.
14. Yamasaki, Y., K. Hashikawa, N. Matsuki and H. Nomura.

Off-line Arc transcription in active

ensembles during fear memory retrieval. Eur. J. Neurosci. 36: 3451-3457, 2012.
15. Suzuki, K., Y. Hayashi, S. Nakahara, H. Kumazaki, J. Prox, K. Horiuchi, M. Zeng, S. Tanimura, Y.
Nishiyama, S. Osawa, A. Sehara-Fujisawa, P. Saftig, S. Yokoshima, T. Fukuyama, N. Matsuki, R.
Koyama, T. Tomita and T. Iwatsubo.

Activity-dependent Proteolytic Cleavage of Neuroligin 1.

Neuron, 76: 410-422, 2012.
16. Miura, Y., M. Naka, N. Matsuki and H. Nomura.

Differential calcium dependence in basal andforskolin-potentiated spontaneous transmitter release in basolateral amygdale neurons. Neurosci.
Lett. 529: 1-6, 2012.
17. Kobayashi, S., R. Akiyama, N. Matsuki, H. Nomura, H. Yoshida and T. Yoshida.

Nontoxic,

Nonvolatile, and Highly Efficient Osmium Catalysts for Asymmetric Dihydroxylation of Alkenes andApplication to One Mol-scale Synthesis of an Anticancer Drug, Camptothecin Intermediate. RSC
Advances, 2: 7456-7461, 2012.
******************************************************************************

総
1.

説

池谷裕二、光学イメージング法を用いた脳血流調節の解析、脳循環代謝、第23巻2号、32-37頁,
2012年

2.

小林千晃、高橋直矢、池谷裕二、シナプス入力のリアルタイムイメージング、日薬理誌、第140
巻、19-23頁, 2012年

3.

岡田沙織、高原雄史、池谷裕二、脳微小循環の網羅的イメージング、実験医学、in vivo実験医学を可能にする技術的な進展、第30巻、306-310頁, 2012年

－256－
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******************************************************************************

教 科 書
1. 松木則夫 研究活動に求められる心構え 「ヒューマニズム薬学入門」笠原忠・越前宏俊編、培風館 2012年、53-59頁、分担執筆******************************************************************************

社会への貢献
松木則夫 日本学術会議連携会員(第二部)、薬事・食品衛生審議会臨時委員(医薬品第一部会)
日本薬学会副会頭(第113年会組織委員長)、知的財産高等裁判所専門委員
スーパーサイエンスハイスクール講師(埼玉県立浦和第一女子高等学校)
長野県長野高等学校学校評議員
池谷裕二 出張講義
２月28日 福岡県立小倉高等学校（SSH講義）
６月11日 熊谷西高校
６月５日 宇都宮大学教育学部付属小学校
８月１日 浜松開誠館高等学校
12月23日 盛岡第一高校
公開シンポジウム等
１月27日 公開シンポ「動く細胞と場を読む」講演
８月26日 静岡理工科大学 講演
10月21日 姫路獨協大学・ホームカミングデー講演

－257－
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◆ 臨床薬学教室 ◆
教

授

岩坪

威（いわつぼ・たけし）

昭和59年東京大学医学部卒
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、医学博士

准教授

富田

泰輔（とみた・たいすけ）

平成７年東京大学薬学部卒

平成９年同大大学院薬学系研究科修士課程修了

前職：東京大学大学院薬学系研究科講師、薬学博士

助

教

諸橋

雄一（もろはし・ゆういち）

平成11年東京大学薬学部卒

平成16年同大大学院薬学系研究科修士課程修了

前職：英国リバプール大学博士研究員、薬学博士

研究の概要
臨床薬学教室では、有効な治療法の見出されていないヒトの神経疾患、とりわけ脳の老化過程と密接な関係を有し、高齢化社会の進展とともに頻度の急増しつつあるアルツハイマー病とパーキンソン病を主な研究対象とし、その発症機構を解明し、病態に根ざした根本的治療法を創出することを目的として研究活動を行っている。当教室の研究の特徴は、疾患における異常を直接に反映する病理形態学を基盤に置きつつ、生化学的、細胞生物学的、遺伝学的研究手法を積極的に取り入れている点にある。神経変性疾患の病態には、神経細胞が長期間にわたって、進行性に死滅・脱落を続ける結果、脳機能の不可逆的な障害を生じるのと表裏一体の関係で、変性した神経細胞の内外に、疾患ごとに特徴的な線維性タンパク質の蓄積がみられるという共通の特徴がある。
コンフォメーションに異常を生じて線維化、蓄積した異常タンパク質が細胞障害を生じる一方で、遺伝性を示す一部の症例においては、これらの蓄積物の構成タンパク質をコードする遺伝子の変異が疾患の発症と連鎖することが知られている。このように多くの神経変性疾患において、病因
遺伝子と変性現象の表現型の間には見事な対応関係が成立しており、蓄積タンパク質の細胞障害性を仮定する根拠ともなっている。このような観点から、疾患脳組織を病理形態学、病理生化学の手法を用いて解析し、異常蓄積物の構成成分と形成過程を明らかにするとともに、そのモデル系として in vitro の生化学的実験や病因遺伝子を発現する培養細胞を用いた分子細胞生物学的研究を進め、神経変性のメカニズムを上流（＝遺伝子）と下流（＝蓄積タンパク質）の両方向から解明することを目標としている。この意味で我々が目指しているのは現代における「神経疾患の病理学」そのものに他ならない。具体的な研究テーマは次の通りである。
1. アルツハイマー脳におけるアミロイド蓄積機構に関する研究
アミロイドペプチド(A)からなるアミロイドの蓄積は、アルツハイマー脳に必発の老人斑などの特徴的病理変化を形成する。Aの前駆体である APP 遺伝子変異が、APP タンパク質の代謝を Aの蓄積を促進する方向に変化させ、家族性アルツハイマー病の発症に至るという知見を考え合わせると、A蓄積はアルツハイマー病の結果であるのみならず、原因にも深く関連した病変と解釈できる。Aはアミノ酸 40~42 個からなるタンパク質断片であり、APP から
－258－
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-secretase, -secretase という 2 種類のプロテアーゼの作用によって切り出される。当研究室では、カルボキシ末端が 2 残基長く、蓄積性の高い A42 分子種がアルツハイマー脳において最初期から優先的に蓄積する分子種であることを免疫組織化学的に実証して以来、患者脳、トランスジェニックマウス脳などを対象にアミロイド蓄積過程、神経細胞脱落過程などを病理学的に検討している。また Aの C 末端を形成する-secretase と次項で述べるプレセニリンの関係について集中的に研究している。
2. 家族性アルツハイマー病病因遺伝子プレセニリンとγ-secretase の研究
アルツハイマー病の一部は、常染色体優性遺伝を示す家族性アルツハイマー病(FAD)として初老期に発症する。FAD の病因遺伝子が追求された結果、9 回膜貫通型タンパク質をコードするプレセニリン遺伝子の点突然変異が、多くの AD 家系の原因であることが明らかになった。
当研究室では、FAD 変異を有するプレセニリンが APP の-cleavage に影響を与え、蓄積性の高い A42 の産生を亢進させることを明らかにし、アルツハイマー病発症における A、ことにA42 の重要性を示すとともに、プレセニリンと APP, -secretase の関連を指摘した。-cleavageの遂行に関わる機能型プレセニリンは、他の必須結合タンパク質とともに高分子量の複合体を形成する。ショウジョウバエ S2 細胞に RNAi 法を応用することにより、APH-1 タンパク質がγセクレターゼ複合体の安定化因子、PEN-2 タンパク質が活性化因子であることを解明、in vitroにおける-secretase アッセイ系を本邦ではじめて樹立し、天然物合成化学教室、創薬理論科学
教室との共同研究による、新規-secretase 阻害剤のスクリーニングに応用している。最近、自閉症・シナプス形成において重要な役割を果たす neuroligin 1 が ADAM10 と-secretase により連続的な切断を受け、シナプス形成を負に制御することを発見した。
3. アルツハイマー脳アミロイド非 Aタンパク質成分 CLAC に関する研究
老人斑アミロイドの主成分は Aであるが、他にもいくつかのタンパク質性構成成分が同定されており、アミロイド線維の形成やアルツハイマー病発症への関与が考えられている。アルツハイマー脳アミロイドを抗原として作製したモノクローナル抗体を手掛かりに、老人斑アミ
ロイドを構成する 50/100 kDa タンパク質を分離し、構造を解析したところ、細胞外部分に反復するコラーゲン様配列を持つ新規の一回膜貫通型タンパク質の細胞外部分からなることを見出し、CLAC (collagenous Alzheimer amyloid plaque component)ならびに CLAC precursor (CLAC-P)と命名した。CLAC がアミロイド形成過程の”elongation”過程を抑制することを in vitro で実証するとともに、CLAC-P の膜結合型コラーゲンとしての生理機能について研究を進めている。
最近では CLAC-P トノックアウトマウスの解析を開始し、運動ニューロン発生における役割を見出した。
4. パーキンソン病の病因遺伝子機能に関する研究：Lewy 小体とその構成タンパク質-synuclein、ならびに LRRK2 に関する研究
Lewy 小体はパーキンソン病、ならびにアルツハイマー病についで頻度の高い変性型認知症である Lewy 小体型認知症(DLB)の変性神経細胞に形成される封入体であり、これらの疾患における神経変性の鍵を握る構造と考えられている。当研究室では DLB 脳から Lewy 小体を単離
－259－
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精製する方法を世界に先駆けて確立し、精製 Lewy 小体を抗原としてモノクローナル抗体を作製することにより、その主要構成成分として-synuclein を同定した。-synuclein は優性遺伝型
家族性パーキンソン病の病因遺伝子であることが同時期に解明され、現在-synuclein の異常蓄積は孤発例を含むパーキンソン病、DLB の細胞変性に広く重要な役割を果たすものと認識されている。DLB 脳に蓄積した-synuclein を精製分離し、タンパク質生化学的に解析するという病
理生化学的アプローチにより、蓄積-synuclein は特定のセリン残基において高度のリン酸化を受けていることを明らかにした。この発見は、アルツハイマー病におけるタウに続いて、パーキンソン病とその類縁疾患においてもタンパク質過剰リン酸化が神経変性に重要な役割を果たしていることを実証するものである。また新規の家族性パーキンソン病病因遺伝子 LRRK2の機能解析を展開し、最近 LRRK2 の自己リン酸化部位を同定、その活性化機構の解明や病原性基質タンパク質の同定を目ざしている。
5. アルツハイマー病画像・バイオマーカー制定のための臨床的研究
アルツハイマー病根本治療薬を臨床的に実用化するためには、画像診断、生化学バイオマー
カ ー な ど を 用 い た 薬 効 評 価 を ヒ ト で 確 立 す る こ と が 不 可 欠 で あ る 。 J-ADNI (Japanese
Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative)の事務局を臨床薬学教室内に設置し、全国 38 の臨床施設と連携しつつ、NEDO/厚労省プロジェクトとして J-ADNI を推進している。

教育の概要
臨床薬学教室では５学期講義「病理学」を通じて疾患・病的現象に関する基礎知識を学部学生に与え、７学期講義「臨床医学概論」では一線の臨床医・臨床研究者からなる講師陣により薬物療法を含めた臨床医学の現状を伝えている。薬理・病理系の薬学実習 V では顕微鏡を通して自らの目で組織・細胞のかたちを体得する「形態学」と「免疫細胞化学」を経験する機会を提供している。大学院学生の教育では「基礎薬科学特論」を担当し、疾患基礎研究や神経科学分野の最新知識を幅広く伝えることに努めている。
入室者に対しては、疾病という多面的で複雑な対象を扱うことから、まず病気を有するヒト個
体・組織・細胞においていかなる変化が生じているのかを巨視的、微視的両レベルで正確に観察・把握し、本質的な問題点を見抜き、あらゆる手法を動員してその解明にあたるという姿勢を修得させることをモットーとしている。研究手法も一方法に偏らず、形態学、生化学、細胞生物学、分子生物学などの様々な方法を必要に応じて利用できるよう配慮している。疾患の本質解明には、関連する基礎的な生命科学、臨床医学の最新知識を幅広く身につけた上で、自らの研究に応用できることが重要であり、抄読会などを通じてその徹底を図っている。特にラボでの実験的研究のみにとどまらず、新入室生に対しては認知症専門病院の見学会を行い、生きた患者さんの療養現場を体験させる機会をもっている。

－260－
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自己点検･評価
臨床薬学教室の前身である機能病態学寄付講座の設立から 20 年目を迎え、「神経変性疾患の病
理形態学を物質的に理解する」という当初の研究目標は徐々にではあるが達成されはじめている。
ここ数年間の課題は、競争の激しいアルツハイマー病、パーキンソン病研究の分野において、重要性が高くかつオリジナリティーに富む課題をいかに発掘し、解決してゆくかということに尽きている。今回挙げた成果の中には、-secretase などによる neuroligin 1 の切断の意義解明など、世界的にも高い評価を受けたものが多く含まれている。しかし神経変性研究の領域では、近接したテーマで世界中の研究室と鎬を削ることが多い状況下で、重要な研究課題を迅速に解決し、その成果のとりまとめをより速やかに行ってゆくことも課題である。翻って生命科学・創薬科学者の教育・養成機関として果たす役割を考えると、アルツハイマー病に関わる、時に極めて専門に偏した内容を題材としながらも、いかにして生命科学の研究全般に通用する基礎的な考え方と手法を大学院学生に体得させ、幅広い分野で活躍できる疾患基礎研究者として育成してゆくか、この点ではいまだ模索が続いている。しかし研究の目標とするところ、個別の研究において各人に要求される達成事項を明確に示すとともに、綿密な個別指導を怠らず、レベルの高い研究を大学院生各員に遂行させることを最重視している。入室者の増加により、現在学生総数は 20 名を越える状況となっており、十分な教育、指導体勢を確保することに腐心している。2007 年から岩坪が医学系・神経病理学分野を兼務しているが、臨床薬学教室における研究の質・量を損なうことなく、医薬両研究分野を橋渡しする研究体制を構築・推進すべく努力し、その目標を達成しつつあるものと考えている。

学
1)

術

論

文

Ito G, Iwatsubo T: Re-examination of the dimerization state of leucine-rich repeat kinase 2:
predominance of the monomeric form. Biochem J 441:987-994, 20122)

Hayashi I, Takatori S, Urano Y, Iwanari H, Osawa S, Morohashi Y, Li T, Wong PC, Chiba S, Kodama
T, Hamakubo T, Tomita T, Iwatsubo T: Neutralization of the -secretase activity by monoclonal
antibody against extracellular domain of nicastrin. Oncogene 31:787-798, 2012

3)

Kuwahara T, Tonegawa R, Ito G, Mitani S, Iwatsubo T: Phosphorylation at Ser129 reduces
-synuclein neurotoxicity by lowering its membrane-binding property in Caenorhabditis elegans. J
Biol Chem 287:7098-7109, 20124)

Colla E, Coune P, Liu Y, Pletnikova O, Troncoso JC, Iwatsubo T, Schneider B, Lee M: Endoplasmic
reticulum stress is important for the manifestations of -synucleinopathy in vivo. J Neurosci
32:3306-3320, 20125)

Goto M, Abe O, Kabasawa H, Takao H, Miyati T, Hayashi N, Kurosu T, Iwatsubo T, Yamashita F,
Matsuda H, Inano S, Mori H, Kunimatsu A, Aoki S, Ino K, Yano K, Ohtomo K, Japanese Alzheimer’s
Disease Neuroimaging Initiative: Effects of Image Distortion Correction on Voxel-based Morphometry.
Magneteic Resonance in Medical Sciences 11:27-34, 20126)

Goto M, Abe O, Miyati T, Kabasawa H, Takao H, Hayashi N, Kurosu T, Iwatsubo T, Yamashita F,
－261－
目次へ

Matsuda H, Mori H, Kunimatsu A, Aoki S, Ino K, Iida K, Yano K, Ohtomo K, Japanese Alzheimer’s
Disease Neuroimaging Initiative: Influence of signal intensity non-uniformity on brain volumetry
using an atlas-based method. Korean Journal of Radiology 13:391-402, 2012
7)

Takeo K, Watanabe N, Tomita T, Iwatsubo T: Contribution of -secretase cofactors to the formation of
catalytic pore of presenilin 1. J Biol Chem 287:25834-25843, 2012

8)

Suzuki K, Hayashi Y, Nakahara S, Kumazaki H, Prox J, Horiuchi K, Zheng M, Tanimura S, Nishiyama
Y, Osawa S, Sehara-Fujisawa A, Saftig P, Yokoshima S, Fukuyama T, Matsuki N, Koyama R, Tomita T,
Iwatsubo T: Activity-dependent proteolytic cleavage of neuroligin-1. Neuron 76:410-422, 2012

総
1)

説

・

著

書

・

論

説

岩坪威、富田泰輔：アルツハイマー病—β アミロイドをめぐる分子病態と先制医療への展望—
最新医学 67:314-336, 20122)

Nelson PT, Alafuzoff I, Bigio EH, Bouras C, Braak H, Cairns NJ, Castellani RJ, Crain BJ, Davies P,
Tredici KD, Duyckaerts C, Frosch MP, Haroutunian V, Hof PR, Hulette CM, Hyman BT, Iwatsubo T,
Jellinger KA, Jicha GA, Kövari E, Kukull WA, Leverenz JB, Love S, Mackenzie IR, Mann DM,
Masliah E, McKee AC, Montine TJ, Morris JC, Schneider JA, Sonnen JA, Thal DR, Trojanowski JQ,
Troncoso JC, Wisniewski T, Woltjer RL, Beach TG: Correlation of Alzheimer disease neuropathologicchanges with cognitive status: A review of the literature. J Neuropathol Exp Neurol 71:362-381, 20123)

岩坪威：アルツハイマー病の新しい治療薬

Physicians’ Therapy Manual 8(2) 2012

招待講演
1)

岩坪威：アルツハイマー病：β アミロイドをめぐる分子病態と疾患修飾薬の開発
應ニューロサイエンス研究会

2)2012 年 1 月 14 日

東京

岩坪威：アルツハイマー病の disease-modifying therapy を目指して

日本学術会議シンポジウ

ム「創薬・臨床研究における薬学の役割と将来展望」2012 年 1 月 26 日
3)東京

岩坪威：アルツハイマー病の分子病理学と疾患修飾療法 大阪大学蛋白研セミナー「神経疾患の克服に向けて」

4)

第 43 回慶2012 年 3 月 1 日

吹田

Iwatsubo T: Japanese perspective on CSF diagnostics. International Conference Research andStandardization in Alzheimer’s Disease. March 28, 2012, Melbourne

5)

岩坪威：アルツハイマー病：分子病態から疾患修飾療法の実現に向けて 第 49 回日本臨床分子医学会学術集会 2012 年 4 月 14 日

京都

6)

Iwatsubo T: ADNI in Japan (J-ADNI). ADNI Steering meeting April 23, 2012 New Orleans

7)

Iwatsubo T: From protein deposits to disease-modifying therapies: a personal history longing for thecure of Alzheimer’s disease. Potamkin prize award presentation. 64th American Academy of Neurology.
April 24, 2012, New Orleans

8)

岩坪威：アルツハイマー病の病態 日本麻酔科学会第 59 回学術集会 2012 年 6 月 7 日

9)岩坪威：認知症の早期診断・治療とケア：序論 第 13 回日本医学会公開フォーラム 2012 年 6
月9日

神戸

東京

10) Iwatsubo T: Japanese ADNI update. World-wide ADNI meeting. July 13, 2012, Vancouver
－262－
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11) Iwatsubo T: Approaches to standardization of MRI, FDG PET and amyloid PET in J-ADNI. Imaging
Consortium, AAIC 2012, July 14, 2012, Vancouver12) Iwatsubo T: Alzheimer’s disease: from molecular pathology to disease-modification. APRU-BMAP
2012/FIRST 2012 Symposia. August 31, 2012, Tokyo
13) Iwatsubo T: Imaging and biomarkers for disease-modifying therapies of AD. Workshop on
Alzheimer’s disease and related disorders. Fidelity Biosciences Research Initiative. October 8, 2012
Urai, Taiwan14) Iwatsubo T: J-ADNI experience: bridging molecular pathology to disease modification. The 17th
Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience. Therapeutic approach for Neurodegenerative
Diseases. December 7, 2012 Osaka

－263－
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◆ 臨床分子解析学教室 ◆
准教授

三田 智文

(さんた・ともふみ)

昭和56年東京大学薬学部卒、昭和61年同大大学院薬学系研究科博士課程修了、前職：東京大学大学院薬学系研究科助手、薬学博士

助 教

吉門 崇

(よしかど・たかし)

平成17年東京大学薬学部卒、平成20年同大大学院薬学系研究科博士課程中退、薬学修士（平成20年10月より現職）

研究の概要
生命現象を深く理解するためには、生命機能の維持に関与する生体分子の存在部位、生成や消失などの動態を正確に把握する必要がある。疾患の原因を解明し、その治療法、予防法を確立するためには、疾患に関わる生体分子を特定し、その機能および動態を解明しなければならない。また、有効で安全な薬物療法を行うためには、薬物の体内動態を正しく把握する必要がある。このような目的のためには、生体分子や薬物の高感度で選択的な分析法が不可欠である。当教室では、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）と蛍光検出法あるいは質量分析法を組み合わせた方法を用いて、生体分子や薬物の高感度かつ選択的な分析に取り組んでいる。同時に、分析対象分子の高感度検出を目的とした標識試薬の開発に取り組んでいる。以下に、当教室が進めている HPLC 用標識試薬の開発および生体分子の高感度分析に関する研究の概要と、2012 年における成果を記す。
１．標識試薬の開発
1-1．蛍光標識試薬の開発
蛍光検出法は、感度、選択性に優れるため、生命科学領域の研究において広く用いられている。
しかし、多くの化合物は蛍光性を有さないため、HPLC/蛍光検出法を用いる場合には、分析対象
分子を蛍光標識試薬によって標識化する必要がある。蛍光標識試薬は２種類に分類される。一つは、試薬が「蛍光団」と対象分子との「反応部位」から構成され、試薬自身が強い蛍光を有する「蛍光ラベル化試薬」である。もう一つは、試薬自身が蛍光性を持たず、対象分子と反応して初めて蛍光性となる「発蛍光標識試薬」である。一般に、発蛍光標識試薬の方が、未反応の試薬由来の蛍光による妨害が少ないため対象分子を高感度に検出できる。しかし、実際には優れた発蛍光試薬は非常に少なかった。当教室では、分子サイズが小さく反応性に富み、蛍光波長が長波長域であるなど、蛍光標識試薬として優れた性質を有するベンゾフラザン骨格に着目し、発蛍光標識試薬の開発に取り組んだ。発蛍光標識試薬を開発するためには、まず、化合物の構造と蛍光特性との関係を解明しなければならない。そこで、様々な置換基を有するベンゾフラザン化合物を合成し、構造と蛍光特性との関係を解析した。そして、ベンゾフラザン化合物の置換基の電子的効果と蛍光特性との関係を明らかにした。さらに、これら化合物の軌道エネルギー準位を半経験的分子軌道法により計算するとともに、励起状態の分子の緩和過程を、熱レンズ測定法、過渡吸収スペクトル測定法などの方法を用いて実験的に解析した。そして、ベンゾフラザン化合物の蛍光特性との関係が明らかになり、化合物の構造から蛍光特性の予測が可能となった。以上の結果を基に、これまでに、カルボキシ
－264－
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基用、アルコール基用、エドマン分解用、過酸化物検出用など、多数の発蛍光標識試薬を開発した。
さらに、開発した試薬を用いて、活性酸素種や酸化ストレス関連分子、高血圧関連分子、糖尿病関連分子などの高感度分析法を開発し、これら分子と疾患との関連の解明に取り組んでいる。
1-2．質量分析用標識試薬
近年、液体クロマトグラフィー（LC）と質量分析計（MS）を組み合わせた LC/MS が繁用されている。なかでもイオン化法としてエレクトロスプレーイオン化法（ESI 法）を備えた LC/ESI-MSは適用できる化合物の範囲が広いため、生命科学領域の研究において広く用いられている。LC/
ESI-MS は、一般に、イオン化効率が高く、適度な疎水性を有する分子の分析に適している。疎水性の高い分子は、逆相 HPLC により高極性のイオン化抑制物質と比較的容易に分離できる。また、疎水性の高い分子はエレクトロスプレーより生じた液滴の表面近くに存在するため、効率よく気化することが知られている。タンデム型質量分析計（MS/MS）を検出部とする LC/ESI-MS/MS を用いて選択反応検出(selected reaction monitoring: SRM）を行うと、バックグラウンドノイズが低下
しシグナル/ノイズ比（S/N 比）を向上できるため、LC/ESI-MS よりもさらに高感度で選択的な 分 析 が 可 能 に な る 。 SRM に よ り 高 感 度 な 分 析 系 を 構 築 す る た め に は 、 分 析 対 象 分 子 がMS/MS により特定のプロダクトイオンを高い収率で生じることが望まれる。しかし、現実にはそのような分子は必ずしも多くない。
当教室では、LC/ESI-MS/MS 用の標識試薬の開発に取り組んでいる。LC/ESI-MS/MS 用標識
試薬は、分析対象分子と反応する官能基、イオン化効率の高い官能基、疎水性の高い構造を有するとともに、MS/MS により特定のプロダクトイオンを高い収率で生じる構造を有していることが必要である。ベンゾフラザン化合物は適度な疎水性を有するため、LC/ESI-MS/MS
用標識試薬の基本骨格として適している。これまでに、カルボキシ基用標識試薬 DAABD-AE(4-[2-(N,N-dimethylamino)ethylaminosulfonyl]-7-(2-amino-ethylamino)-2,1,3-benzoxadiazole) 、 カ ル ボ
ニル基用標識試薬 DAABD-MHz (4-[2-(N,N-dimethylamino)ethylaminosulfonyl]-7-N-methylhydrazino2,1,3-benzoxadiazole) などを報告した。これらの試薬は、イオン化に適した三級アミノ基を有し、また、生じた標識化体は MS/MS により効率よく m/z 151 のプロダクトイオンを与えるため、対象分子の高感度で選択的な分析に適していた。また、ベンゾフラザン以外の骨格を有する LC/ESIMS/MS 用標識試薬 Py-Hz-CTA (N-(Pyridin-3-yl)hydrazinecarbothioamide)なども開発し報告した。
現在、新たな標識試薬の開発に取り組むとともに、市販されている化合物の中で、LC/ESIMS/MS 用標識試薬として優れた性質を有するものを検索している。
２．微量生体分子の高感度分析
当教室では、LC/ESI-MS/MS を用いて先天性代謝異常症のマーカー分子の分析に取り組んでいる。
現在、日本では、フェニルケトン尿症、メープルシロップ尿症、ホモシスチン尿症、ガラクトース血症、甲状腺機能低下症、先天性副腎過形成症の６疾患に対して先天性代謝異常検査（新生児マス
スクリーニング）が行われている。近年、MS/MS によるスクリーニング法が導入され、アミノ酸代謝異常症、有機酸代謝異常症をはじめとする数十種の疾患のマーカー分子を迅速に分析できるよ
うになっている。MS/MS による分析は高感度で迅速であるとともに選択性が高いため、イムノアッセイと比較して false positive を低下できるなどの利点がある。当教室では、これまでに、標識試薬
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DAABD-AE と LC/ESI-MS/MS を用いて、１）副腎白質ジストロフィー（ALD）をはじめとするペルオキシソーム病のマーカー分子の分析法、２）グルタル酸血症などの有機酸代謝異常症のマーカー分子（炭素数５～６のジカルボン酸）の分析法を報告した。これらの分析法は、従来の GC/MS
による方法と比較して前処理が簡便であり、分析時間を大幅に短縮できた。2012 年は、プロピオン酸血症およびメチルマロン酸血症などのマーカー分子（メチルクエン酸）、チロシン血症１型のマーカー分子（サクシニルアセトン）、先天性副腎過形成症のマーカー分子（17-ヒドロキシプロ
ゲステロン）の分析に取り組んだ。これらの成果の一部は学会で発表した。

教育の概要
臨床分子解析学教室では、薬学部学生の講義として「薬品分析化学」を担当している。薬学における分析化学の位置づけから、物質の物性、反応性、固有の性質を利用する分離法、検出法の基本
原理と概要を講義している。また、「薬学実習Ⅱ」を分担し、吸光法、蛍光法、HPLC 法の理解と基本技術の習得に重点を置いた実習を行っている。また、当教室は、薬学科の｢薬学実務実習Ⅱ｣を分担している。大学院講義では「基礎薬科学特論Ⅱ」および「生体分子解析学特論」を分担し、生体分子の解析における最先端の研究の一端を紹介している。

自己点検･評価2012 年は主として質量分析用標識試薬の開発とその応用を中心に研究を行った。当教室で開発した試薬は、LC/ESI-MS/MS 法による疾患マーカー分子の分析法として国外で使用されている。
従って、当教室の研究は時代の要請に適うものであると考えられる。また、講義および実習により、学部生の「薬学における分析化学」の知識および技能の修得、大学院生の「生体分子の解析」
に関する最新の知識の修得に一定の役割を果たしていると考えている。

学 術 論 文1)

Murayama S, Ishizuka F, Takagi K, Inoda H, Sano A, Santa T, Kato M. Small mesh size hydrogel for
functional photocontrol of encapsulated enzymes and small probe molecules. Analytical Chemistry, 84,1374-1379 (2012).

2)

Murayama S, Nishiyama T, Takagi K, Ishizuka F, Santa T, Kato M. Delivery, stabilization, andspatiotemporal activation of cargo molecules in cells with positively charged nanoparticles. Chemical

Communications., 48, 11461-11463 (2012)3)

Kato M, Suwanai Y, Shimojima A, Santa T. A surfactant-based, regularly arrayed nanostructure gelmatrix for migration of small molecules. Electrophoresis, 33, 3339-3342 (2012).

社会への貢献三田智文：クロマトグラフィー科学会 評議員
三田智文：独立行政法人医薬品医療機器総合機構 専門委員

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◆ 医学部附属病院薬剤部 ◆教 授

鈴木 洋史（すずき・ひろし）

1984年東京大学卒、1987年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退
前職：東京大学医学部附属病院薬剤部助教授、薬学博士

准教授

伊藤 晃成（いとう・こうせい）

1995年東京大学卒、2000年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：千葉大学大学院薬学研究院助手、薬学博士

特任准教授

樋坂 章博（ひさか・あきひろ）（東京大学医学部 薬理動態学寄付講座）
1982年北海道大学卒、1984年同大学大学院薬学研究科修士課程修了
前職：萬有製薬株式会社 臨床医薬研究所、薬学博士

講 師

高田 龍平（たかだ・たっぺい）

1999年東京大学卒、2004年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助 教

大野 能之（おおの・よしゆき）

1997年東京薬科大学卒
前職：帝京大学医学部附属市原病院 薬剤部、薬学博士

助 教

苅谷 嘉顕

（かりや・よしあき）

2006年東京大学卒、2011年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了 薬学博士

助 教

高山 和郎（たかやま・かずお）

1991年昭和薬科大学卒、1993年同大学大学院修士課程修了 薬学修士

助 教

藤野 知子（ふじの・ともこ）

2006年東京大学卒、2008年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了 薬学修士

助 教

本間

雅（ほんま・まさし）

1997年東京大学卒、1999年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：三共株式会社、薬学修士

助 教

柳原 良次（やなぎはら・よしつぐ）

1993年昭和薬科大学卒、1995年同大学大学院修士課程修了
前職：東京逓信病院薬剤部、薬学博士

助 教

山本 武人（やまもと・たけひと）

2001年東京大学卒、2004年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退 薬学修士

特任助教 池淵 祐樹（いけぶち・ゆうき）（東京大学医学部 薬理動態学寄付講座）
2007年東京大学卒、2012年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了 薬学博士

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研究の概要薬剤の適正使用には科学的根拠が求められ、薬剤と相互作用する生体内因子の理解が必要不可欠である。ここでいう生体内因子には薬効標的、副作用標的に加え、薬剤の吸収、代謝、分布、排泄に関わる輸送体や酵素などあらゆる相互作用因子が相当する。しかし、既に臨床で用いられている薬剤ですら薬効標的、副作用標的の不明なもの、体内動態主要支配因子の定量的な議論が不十分なものが多く存在し、薬剤の適正使用を行っていく上では解決されるべき問題点として残されている。
また、治療法そのものが確立されていない疾患も未だ多く存在し、それら疾患においては発症機構の解明、薬効標的の探索といった基礎研究が急務である。さらには、各生体要素の分子レベルでの機能と、生命活動全体において果たしている機能の関係は、単純な一対一対応では理解できないことが判ってきており、薬剤と単一標的分子の関係のみの考慮では臨床効果を評価・予測する上では不十分である。最終的には、薬剤、標的分子を取り巻く他の多種分子がどのように組み上がって全体を構成し、どこに位置して機能し、全体としてどのように動作しているのかを明らかにする必要があり、これはすなわち生命活動を「システムとして理解」することに対応している。以上の共通理念のもと、薬剤部においては、ここ数年にわたり、種々疾患領域において薬効標的・副作用と想定される複数候補分子の中から、最も密接に関連する標的分子を同定する、あるいは創薬段階の初期において、発現しうる効果・副作用を包括的に予測するなど、現在では未だ解決困難な問題点に関して、システム薬理学の手法を用いて解決することを目指して研究を行っている。一方で、日常の臨床現場で用いられている薬物の用法・用量の最適化に関する研究、あるいは薬物間相互作用に関する網羅的かつ定量的な情報提供法の確立に向けた研究も継続して行なっており、科学的根拠に基づいた薬物療法支援として既にその一部は臨床にフィードバックされて活用され始めている。上記のように、薬剤部における研究と業務の相互循環の体制が確立しつつあるといえる。
以下に、薬剤部で行われている個々の研究テーマについて具体例を示す。
１. 尿酸・コレステロール・脂溶性ビタミンなどの生体内輸送を制御する分子メカニズムを解明し、それらの統合的理解に基づく生活習慣病治療法の確立を目指した研究
生体内には数多くの輸送体（トランスポーター）が存在し、各々が特異的な輸送基質の認識性や組織発現・細胞内局在を有することにより生理的機能を発揮している。薬剤部研究室では、尿酸・コレステロール・脂溶性ビタミンなどの内因性物質の輸送を担うトランスポーターに着目し、分子生物学的・細胞生物学的手法や各種動物モデルを用いた基礎研究および診療情報やヒト検体を用いた臨床研究の両側面から解析を進めている。個々のトランスポーターの新たな生理基質・生理機能や発現調節機構を明らかにするとともに、得られた知見を統合的に理解し生体を一つのシステムとして捉えることにより、新たな生活習慣病治療法を確立することを目指し研究を行っている。具体的な研究対象としては、脂質の恒常性維持において重要な役割を果たす胆汁脂質（胆汁酸・リン脂質・コレステロール）の胆汁排泄を担い、種々の遺伝性疾患の原因遺伝子であるトランスポーター群（BSEP/ABCB11、MDR3/ABCB4、ABCG5/G8（Yamanashi Y, Takada T, et al., Gastroenterology, 2011など）
）や、脂質異常症治療薬エゼチミブ（ゼチーア）の薬理標的であり、消化管上皮細胞刷子縁膜・肝細胞毛細胆管膜を介した脂溶性物質の吸収に働く Niemann-Pick C1-like 1（NPC1L1（Yamanashi Y,
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Takada T, et al., Hepatology, 2012 など））、尿酸の生体外への排出を担い、高頻度に見られる遺伝子多型が血清尿酸値や痛風発症リスクに大きな影響を与えることが明らかとなった BCRP/ABCG2（Matsuo H, Takada T, et al., Science Translational Medicine, 2009; Ichida K, Matsuo H, Takada T, etal., Nature Communications, 2012 など）などが挙げられる。
２. 骨吸収・骨形成に関わるシグナル分子の動的制御メカニズムを解明し、それらの統合的理解に基づく骨代謝疾患治療法の確立を目指した研究
Receptor Activator of NF-κB (RANK) ligand (RANKL)は、骨芽細胞に発現するリガンド分子であり、生体における骨吸収レベルを最終的に決定する最も重要な因子である。このため、RANKL シ
グナル受容分子である RANK の下流伝達経路は精力的に研究されてきた。一方、シグナルの入力強度を決定する重要な要因であるにも関わらず、RANKL の細胞内挙動とその制御機構に関しては、
これまで十分な研究が行なわれていなかった。薬剤部研究室においては、この点に着目した分子論的研究を進めてきた結果、①骨芽細胞において、通常 RANKL の大部分は細胞内の分泌型リソソー
ムに蓄積されており、細胞膜表面には僅かに発現しているのみであること、および②この細胞膜表面に局在する少量の RANKL は、破骨前駆細胞内にシグナルを入力するリガンド分子としてだけ
でなく、RANK との相互作用に伴って骨芽細胞内にリバース・シグナルを伝達するシグナル受容分子としても機能し、③このリバース・シグナルによって、分泌型リソソームからの RANKL 放出がトリガーされること、などを見出してきた。またさらに、骨芽細胞に発現する RANKL のデコイ受
容体 osteoprotegerin (OPG)は従来、細胞外に分泌された後に細胞膜表面の RANKL と結合することでシグナル伝達を阻害していると考えられてきたが、④実は大部分の RANKL はゴルジ体でのタンパク質合成段階で既に OPG と相互作用しており、OPG と複合体を形成した RANKL が Class C Vps
complex との相互作用を介して分泌型リソソームへの選別輸送を受けていること、およびこの OPG
による RANKL 選別輸送の調節機能は、デコイ受容体としての機能より大きく破骨細胞活性化抑制に寄与していること、なども明らかにしている。これらの結果は、RANKL の細胞内局在の制御が生体における骨代謝調節に極めて重要な役割を果たしていることを示唆しており、従来の RANKL
シグナル伝達制御に関する知見を大きく書きかえる研究へと発展している。現在は、RANKL リバ
ース・シグナルに関与する細胞内分子基盤の解明を目指した研究を精力的に進め、MAPK-mTOR シ
グナル伝達経路が主要な役割を果たしている可能性を見出しており、骨粗鬆症治療への応用を目指した研究への展開を目指している。
３. 創薬段階で意図しなかった分子に対する作用を包括的に考慮した、分子標的抗がん剤の薬理・
毒性発現メカニズムの定量的理解と、臨床応用および新規創薬手法の確立を目指した研究
2000 年代に入り、抗 Her2 モノクローナル抗体トラスツズマブが転移性乳がんの治療薬として発売されたのを皮切りに、新しい分子標的薬が続々と上市され、がん薬物療法は長足の進歩を遂げている。特に近年、種々のチロシンキナーゼ阻害作用を有する小分子化合物（TKI）が数多く開発され、従来の治療成績を大きく凌駕する成果があげられており、現在も多数の TKI に関して臨床開発が進行中である。一方、TKI においては、抗体医薬で得られる極めて高い標的選択性を達成することは難しく、実際には開発段階で想定された標的以外のキナーゼ分子に対しても阻害プロファ
イルを有する（オフ・ターゲット）ことが明らかとなってきており、これが薬効の延長線上で捉え
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られない副作用発現プロファイルの違いにつながる可能性が指摘されている。薬剤部研究室ではこれまで、臨床用量での血漿中非結合型薬物濃度プロファイルと、ヒト・キナーゼに対する網羅的阻
害プロファイルを基に、臨床使用した際の作用・副作用の発現プロファイルの予測を目指した検討を行ってきた。これらオフ・ターゲット阻害の特徴として、プライマリ・ターゲットと比較して阻害が弱く、臨床における血中濃度範囲で阻害率が大きく変動し得るという点があり、副作用発現の個人差に繋がる可能性もあることから、将来的には個別化医療への展開も目指している。例を挙げると、EGFR を薬理標的とする TKI で非小細胞肺癌に対する治療に用いられるゲフィチニブとエルロチニブに関して、エルロチニブ治療群で発症頻度の高い副作用である皮膚障害に着目して検討を進めた。その結果、エルロチニブのオフ・ターゲットとなっている STK10 の阻害によってリンパ球の活性化が生じ、皮膚障害が増悪するというメカニズムが明らかとなっている。この他の複数のTKI に関しても包括的に検討を進めており、いくつかの毒性標的キナーゼに関する基礎研究結果に関しては臨床への応用を意図した臨床研究を開始する段階にあり、臨床・創薬への実用化を目指している。
４. 大規模オミクス解析を用いて、薬物の副作用発現に関わる分子メカニズムを解明し、それらの定量的な理解に基づく副作用発現の予防・治療法の確立を目指した研究
医薬品の候補化合物を見つけ、開発を開始してから上市までの成功確率は0.13%と極めて低く、また臨床開発を開始した後の成功確率も1割程度に過ぎない。この効率の悪さの主要な原因として、毒性・副作用の発現があげられる。2000年の調査では、臨床開発中断の原因の半分以上は、薬理効果と安全性・毒性のバランスが期待と異なるためとされ、毒性予測の精度が低いことがボトルネッ
クとなっているのが現状である。また上市後でも、トログリタゾンのように薬物自体の毒性が問題となり市場から撤退された薬物、あるいはセリバスタチンのように、薬物間相互作用という薬物動態上の問題が安全性の懸念となり市場から撤退された薬物もあり、その損失は多大である。特に、薬物自体の有する本質的な毒性としては、発生頻度が他に比べて高く、かつ予測が難しいために、
医薬品開発上最も問題となる肝毒性が挙げられるため、薬剤部研究室ではこの点に焦点を当てた研究を継続的に進めている。これまでに薬物誘発性肝障害発症患者で見出された種々リスク因子を事前にラット個体あるいは培養肝細胞に負荷しておくことで、薬剤単独、あるいは過去に提唱されているアダクト生成を指標とした評価方法に比べて、精度良く各薬剤の特異体質性肝障害誘発リスクの評価が可能となることを確認している。引き続き入院患者のカルテ調査を進めるとともに、事前リスク因子が薬物と協調して障害を惹起する分子メカニズムについての解明も並行して行なっている。
５. 薬物の体内動態に関連する分子機能の精密な定量化に基づく薬理動態学研究
シトクロム P450(CYP)は、多数の薬物の代謝に関わる肝臓、小腸等に発現する酵素群である。薬物の効果と安全性を制御するには、薬物代謝に働く 10 〜 20 種程度の CYP 分子種の発現量に関する詳細な情報が欠かせない。これまでに CYP の発現量には個人差が極めて大きいことが知られていたが、その in vivo の発現の実態については、十分に解明されていなかった。薬剤部ではプロテオミクスの技術を利用し、LC-MS/MS を用いて CYP および関連酵素 20 種程度の一斉定量分析法を新たに開発し、これを 50 人のヒト肝ミクロソーム検体に適用することで、発現量の個人差と分子
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種間の相関関係を検証した（図：ヒト肝ミクロソーム中の CYP 分子種の発現量の累積分布と遺伝子変異を考慮した対数正規分布モデルによる最適化曲線）。その結果、①広範な分子種の発現量に統計的に有意な相関が認められ、特に CYP3A4,
2A6, 2C8, シトクロム b5 では検体間の発現量の変動が著しく、また相関も強かった。②一般に CYP の発現量は対数正規分
布に従ったが、CYP2D6, 2C19, 3A5 などの遺伝子変異により発現量に差を生ずることの知られる分子種では、２相性の分布が認められた。以上の結果から、薬物のクリアランスを制御する代謝酵素の個人間変動を知り、個別化医療を推進するには、酵素そのものの遺伝子変異に加えて、協調的な発現制御を支配する要因の個人差を精査する必要があると考えられた。
６．薬剤部の業務研究
臨床における薬剤師の重要な業務として、医薬品情報の提供が挙げられるが、特に近年では、日々膨大な量の医薬品情報が報告されており情報過多の状況となっている。そのため、薬剤師には膨大な医薬品情報の品質を正確に評価し、本質を見極め、臨床に還元できる形で再構築して提供することが求められている。このことを念頭に薬剤部においては、チトクロムP450（CYP）を介した薬物間相互作用の情報提供に関する研究、急性期病棟における薬物の投与量設計に関する研究をはじめとして、幅広い業務研究を実施している。
CYPの阻害及び誘導は臨床上も重大な問題であるが、組み合わせが膨大であるが故に網羅的な予測は困難であり、添付文書の記載も臨床において相互作用に適切に対処するには質量ともに不十分であることから、FDAが新しいガイダンスを発表するなど、世界的にも注意喚起の改善の試みが盛んである。そのような背景から、薬剤部では少数の臨床試験の結果から3つの本質的なパラメー
ター、すなわち原因となるCYP分子種の経口クリアランスに対する代謝寄与率（CR）、阻害剤の活性阻害率（IR）および誘導剤によるクリアランス増加（IC）を抽出し、多数のCYP3A4, 2D6, 2C9の基質と阻害剤、さらにCYP3A4の誘導剤の組み合わせで、AUCの変化率を予測し、実際の相互作用試験による報告値と比較したところ、予測精度は非常に良好であった。さらに、この方法で予測された相互作用のAUC変化の程度と、日本、米国、英国の医薬品添付文書の相互作用の注意
喚起の程度とを比較検討した結果、相互作用を生ずる組み合わせが、添付文書に記載されていな
い、相互作用の程度の判別基準が不明確である、などの可能性が示された。そこで我々は、薬物間相互作用による薬物動態の変化と安全域を考慮した網羅的な注意喚起がなされるべきであると考え、PISCS(Pharmacokinetic interaction severity classification system)を提案した。PISCSは東大病院における医薬品情報提供に応用しており、この取り組みは国内外で注目を集めている。
また、急性期病棟でよく施行される持続血液濾過透析導入時の抗菌薬の投与量についても、現状
では経験的な投与量が用いられ、血中濃度コントロールに難渋するケースも多い。そこで薬剤部では、臨床データの詳細な解析を行うことで、持続血液濾過透析による薬物クリアランスは透析液流
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量と薬物のタンパク結合率から精度よく予測できることを見出した。
さらに、この予測法に基づき、持続血液濾過透析導入時の論理的な抗菌薬投与量ノモグラムを作成し、実臨床における情報提供に応用している。これらの成果や取り組みは、学術論文をはじめ各種学会や総説で発表され、大きな注目を集めている。
一方で、薬剤師による薬剤関連業務の質的向上を目指した研究も精力的に行っている。チーム医療においては、薬剤師には薬剤の適正使用に対してより本質的かつ積極的に貢献することが求められている。そこで、薬剤部ではチーム医療において薬剤師が副作用の早期発見・発生防止に貢献している事例の収集・解析をはじめ、医療において薬剤師がその能力を発揮するために必要となる対応策の提言、
および今後の薬剤業務の中心となるべき6年制課程の薬学生に対する長期実務実習のあり方に関する調査研究といった一連の調査研究を厚生労働省科学研究費補助金の補助を受け実施してきた。さらには、薬薬連携を目指した薬歴情報共有システムの開発や、抗悪性腫瘍薬調製時に問題となる調製者の被曝に関する定量的解析と防御法の開発など、薬剤関連業務の改良を志向した研究も積極的に展開している。

教育の概要
医学部附属病院薬剤部では、薬学部をはじめとして、医学部医学科、医学部健康科学・看護学科
おいて以下のような講義実習を実施している。

１．薬学部・薬学系研究科
１-１ 薬学部
薬学部学生を対象として第 6、7 学期にそれぞれ「医療薬学Ⅰ」（必修）、「医療薬学Ⅱ」（選択）の講義を担当した。ここでは、医療の中での薬学について習得することを目標に、医療制度、医薬品の有効性と安全性、薬剤師の業務（調剤、製剤、病棟活動）、 重要な疾患に対する薬物治療、臨床薬物動態学、薬物間相互作用などについて講義した。薬学実務実習として 9 月末の 2 日間を利用し、遺伝子多型に基づく個別化医療について理解を深めることを目的として自身の口腔粘膜より抽出したゲノム DNA を材料として CYP2C19 およびアルデヒドデヒドロゲナーゼの遺伝子多型判定を実施している。この実習を行うことにより、微量の生体試料からのゲノム DNA 抽出と増幅を行う技術の習得、多型判定結果の解釈に関する知識の習得、更には臨床研究を実施する上で必用な倫理的配慮・個人情報保護に関する考え方の習得も可能である。また、病院薬剤部の担う薬剤師教育の重要性は、平成 18 年度より開始した薬学部 6 年制教育への移行によりますます高まっており、この点についても積極的な教育業務を展開している。平成 24 年度は 6 年制教育への移行後に長期実務実習が開始されて 3 年目にあたり、1 年目・2 年目と同様に東京大学、東京薬科大学、昭和薬科大学、星薬科大学、武蔵野大学からの薬学部実習生に対し、2.5 ヶ月間の現場教育を行なった。
１-２ 薬学系研究科
大学院では、講義「基礎薬科学特論 IV」（夏学期、２単位、毎年開講）、クリニカルサイエンス特論（夏学期、2 単位、毎年開講）、医療薬学特論（冬学期、２単位、隔年開講）を分担で担当している。
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１-３ 研究室所属学生
薬剤部配属の学生に対しては、研究セミナーや文献紹介セミナーを通じて最新の研究動向や基礎学力の向上を図ると同時に、研究を進めるために必要となる論理的思考法やプレゼンテーション能力を獲得するための教育を行っている。さらに、薬剤部職員による実例検討会やコロキウムなどを通して医療薬学の現場を学ぶことにより、薬学を臨床に適用していくための応用学力も身につけることとなる。
薬剤部研究室出身の卒業生は、薬剤師として臨床に知識を還元するだけでなく、十分な基礎研究
および医療現場での薬学教育の経験を活かし、病院や大学のアカデミアポストで教育・研究を継続するケース、製薬企業における研究・開発部門や厚生労働省、文部科学省、特許庁などの官公庁に進むケースなども多く、幅広い分野で活躍している。
２．医学部・医学系研究科
医学部医学科学生の教育としては、５・６年次医学部臨床実習の一部として、３日間の臨床薬剤学実習を実施し、適正な処方設計とそのリスクマネジメントなど薬物療法を実践するために必須な知識を教育している。医学系研究科学生に対しては、「病因・病理学」の選択講義を担当し、薬物療法に関する基盤知識、特に臨床的に重要な薬物動態学的および薬力学的な考え方を教育している。
また、医学部健康科学・看護学科学生に対しては、必修講義「薬理・毒性学」の臨床薬物動態学を担当している。さらに、初期教育の一環として、教養学部１年生を対象に前期の週一回夕方 90 分
×３回に渡りゼミを担当し、薬剤部での研究・業務について見学・講義を行なっている。

自己点検・評価
薬剤部は薬学の基礎と臨床応用の接点に位置しており、医療における薬学の応用を常に課題として考えている。臨床での薬物療法においては、効果を最大限に、副作用を最小限にすることが目標となるが、この目標の達成には薬学を基盤とした科学的根拠が必要である。このような最適な薬物療法を裏付ける研究が Evidence Based Medicine（EBM）に必要不可欠と考え、研究を進めている。
研究内容は、従来からの pharmacokinetic / pharmacodynamic (PK/PD) 解析および薬物動態関連遺伝子多型と医薬品の薬効・副作用発現の個人差に関する研究に加え、遺伝性疾患の発症機構解析、
脂質代謝および骨代謝機構の解析と創薬・個別化医療への応用研究を進めている。倫理委員会の承認のもと、患者血液サンプル等を利用した様々な研究が進行中である。
薬剤師の日常業務と密接した医薬品情報提供に関する研究においては、ここ数年取り組んできた
薬物間相互作用の網羅的予測に関する研究が学術的に国内外から高く評価され、シンポジウム等で多数の依頼講演を行なっている。
さらに、東大病院における医薬品に関する情報提供にも利用され、その成果は着実に実務へと還元され始めている。

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＜原著論文＞(1) Ichida K., Matsuo H., Takada T., Nakayama A., Murakami K., Shimizu T., Yamanashi Y.,
Kasuga H., Nakashima H., Nakamura T., Takada Y., Kawamura Y., Inoue H., Okada C.,
Utsumi Y., Ikebuchi Y., Ito K., Nakamura M., Shinohara Y., Hosoyamada M., Sakurai Y.,
Shinomiya N., Hosoya T., Suzuki H. Decreased extra-renal urate excretion is a common
cause of hyperuricemia. Nat Commun. 2012;3:764.
(2) Yamamoto T., Terakawa H., Hisaka A., Suzuki H. Bayesian estimation of pharmacokinetic
parameters of vancomycin in patients with decreasing renal function. J Pharm Sci.
2012;101:2968-2975.
(3) Arita R., Yanagi Y., Honda N., Maeda S., Maeda K., Kuchiba A., Yamaguchi T., Yanagihara
Y., Suzuki H., Amano S. Caffeine increases tear volume depending on polymorphisms
within the adenosine A2a receptor gene and cytochrome P450 1A2. Ophthalmology.
2012;119:972-978.
(4) Ikebuchi Y., Shimizu H., Ito K., Yoshikado T., Yamanashi Y., Takada T., Suzuki H.
Ursodeoxycholic acid stimulates the formation of the bile canalicular network. Biochem
Pharmacol. 2012;84:925-935.
(5) Yamanashi Y., Takada T., Shoda J., Suzuki H. Novel function of Niemann-Pick C1-like 1 asa negative regulator of Niemann-Pick C2 protein. Hepatology. 2012;55:953-964.

＜総 説・解 説＞(1) 大野能之, 樋坂章博, 鈴木洋史: リスクマネジメント 院内での薬剤師の活動 医薬品安全性情
報提供活動 DI 室を中心とした情報提供体制の重要性. 医薬ジャーナル. 2012;48:1148-1153.
(2) 大野能之, 樋坂章博, 鈴木洋史: 一歩進んだ相互作用マネジメント、医療の質を高めるための薬学的アプローチ(第 5 回) ワルファリン；CYP2C9 活性変動を介した相互作用を中心に. 月刊
薬事. 2012;54:2222-2227.
(3) 大野能之, 樋坂章博, 鈴木洋史: 一歩進んだ相互作用マネジメント、医療の質を高めるための薬学的アプローチ(第 3 回) 免疫抑制薬の相互作用. 月刊薬事. 2012;54:1339-1345.
(4) 大野能之, 樋坂章博, 鈴木洋史: 一歩進んだ相互作用マネジメント、医療の質を高めるための薬学的アプローチ(第 2 回) 睡眠導入薬の相互作用. 月刊薬事. 2012;54:1001-1007.
(5) 大野能之, 樋坂章博, 鈴木洋史: 一歩進んだ相互作用マネジメント、医療の質を高めるための薬学的アプローチ(第 1 回) スタチンの相互作用. 月刊薬事. 2012;54:637-645.
(6) 大野能之, 樋坂章博, 鈴木洋史: 医薬品安全性情報提供活動 ～DI 室を中心とした情報提供体
制の重要性～. 医薬ジャーナル. 2012;48:1148-1153.
(7) 大野雅子, 小久江伸介, 大野能之, 鈴木洋史: Let’s! 服薬コミュニケーション,ダビガトランエ
テキシラートメタンスルホン酸塩. スズケンファーマ. 2012;15:2-5.
(8) 足立満里子, 阿部敏秀, 山本武人, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション，チアマ
ゾール. スズケンメディカル. 2012;15:11-12.
(9) 折山豊仁, 阿部敏秀, 山本武人, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション，ファムシ
クロビル. スズケンメディカル. 2012;15:11-12.
－274－
目次へ

(10) 杉山雄一, 樋坂章博, 大野能之, 鈴木洋史, 前田和哉, 吉門崇: 薬物動態の変化を伴う薬物間相互作用 2012. PharmaTribune. 2012;4.
(11) 松尾洋孝, 市田公美, 高田龍平, 中山昌喜, 四ノ宮成祥: 尿酸動態の支配要因としての尿酸トランスポーター. 細胞工学. 2012;31:553-557.
(12) 山本武人, 田畑泰江, 吉岡紗由, 鈴木洋史: ケーススタディで学ぶ腎臓病薬物療法(第 4 回) 血液浄化療法の特性を考慮したバンコマイシンの投与設計. 月刊薬事. 2012;54:2206-2211.
(13) 山口諒, 阿部敏秀, 山本武人, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション，ガレノキサ
シン. スズケンメディカル. 2012;15:11-12.
(14) 三角由香里, 小久江伸介, 大野能之, 鈴木洋史: Let’s! 服薬コミュニケーション,チアマゾール.
スズケンファーマ. 2012;15:2-5.
(15) 高田龍平, 山本英明, 増尾友佑, 山梨義英, 鈴木洋史: コレステロールの消化管吸収・胆汁排泄と NPC1L1・ABCG5/G8. The Lipid. 2012;23:238-244.
(16) 高田龍平: 生活習慣病とトランスポーター. 薬事日報. 2012;12:4.
(17) 高田龍平: 尿酸トランスポーターと疾患. ファルマシア. 2012;48:1144-1148.
(18) 高田龍平: 尿酸トランスポーターと高尿酸血症・痛風発作について教えてください. 腎と透析.
2012;73:364-368.
(19) 高田龍平: 生活習慣病関連物質のトランスポーターによる体内動態制御に関する研究. 薬事日報. 2012;3:22.
(20) 澤田康文, 大谷壽一, 本間真人, 幸田幸直, 堀里子, 金田亜季子, 山本康次郎, 大野能之, 鈴木洋史, 佐藤宏樹, 鈴木理恵, 三木晶子: 処方変更で迷わない！循環器治療薬の使い分けと代替薬の選び方. 2012.
(21) 櫻井愛, 山本武人, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション，ドネペジル. スズケン
メディカル. 2012;15:11-12.
(22) 鈴木理恵, 本多秀俊, 大野能之, 鈴木洋史: Let’s! 服薬コミュニケーション,メシル酸ガレノキ
サシン水和物. スズケンファーマ. 2012;15:2-5.
(23) 鈴木雄太, 阿部敏秀, 山本武人, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション，デフェラシロクス.
スズケンメディカル. 2012;16:11-12.
(24) 樋坂章博, 大野能之, 鈴木洋史: 一歩進んだ相互作用マネジメント、医療の質を高めるための薬学的アプローチ(第 4 回) FDA の相互作用ガイダンス. 月刊薬事. 2012;54:1888-1893.
(25) 奈良克彦, 山本武人, 阿部敏秀, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション，ダビガト
ランエテキシラート. スズケンメディカル. 2012;15:11-12.
(26) 田畑泰江, 本多秀俊, 大野能之, 鈴木洋史: Let’s! 服薬コミュニケーション,ファムシクロビル.
スズケンファーマ. 2012;15:2-5.
(27) 藤野知子, 本多秀俊, 大野能之, 鈴木洋史: Let’s! 服薬コミュニケーション,エストラジオール.
スズケンファーマ. 2012;15:2-5.
(28) 大野能之, 鈴木洋史: 病気と薬パーフェクトブック 2012. 薬局 ４月増刊号.
2012;63:1030-1031.
(29) 大野能之, 山本武人, 樋坂章博, 鈴木洋史: 薬物動態理論に基づいた血液浄化療法時の薬物投与
設計-第56回日本透析医学会ワークショップより. 透析会誌. 2012;45:117-119.
－275－
目次へ

(30) 折山豊仁, 本多秀俊, 大野能之, 鈴木洋史: Let’s! 服薬コミュニケーション,ドネぺジル. スズケ
ンファーマ. 2012;15:2-5.
(31) 高田龍平, 山梨義英, 鈴木洋史: コレステロールの胆汁排泄におけるトランスポートソーム. く
すりとからだ（日本薬理学雑誌）. 2012;139:56-60.
(32) 阿部敏秀, 山本武人, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション, エストラジオール.
スズケンメディカル. 2012;15:11-12.
(33) 阿部敏秀, 山本武人, 大野能之, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション, ドネペジル. スズケ
ンメディカル. 2012;15:11-12.

＜国際学会での招待講演＞(1) Takada T., Suzuki H. Molecular Mechanisms of Transporters for Bile Formation and
Related Liver Diseases. 22nd Congress of the Asian Pacific Association for the Study of theLiver (APASL 2012). 2012年2月16日～17日;Taipei, Taiwan.

＜社会への貢献＞(1) 研究会の主催
地域薬局の薬剤師を対象とし、調剤技術についての教育・啓蒙、および薬薬連携を目的とした「薬薬連携スキルアップセミナー」の主催（年６回程度）
病院内外の薬剤師を対象とした「処方と薬の情報研究会」（シンポジウム）の主催（年２回程度）(2) 実務実習生の受け入れ
薬学部６年制教育の一環として、2.5 ヶ月間の実務実習生を受け入れている（年間３期）(3) 研修生の受け入れ
卒後教育として、薬剤師免許取得者を対象とした半年間の実務実習生を受け入れている

－276－
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◆ 医薬品評価科学講座 ◆教 授

杉山 雄一（すぎやま・ゆういち）（2012 年 3 月まで）

（分子薬物動態学講座教授を兼任）
1971 年東京大学薬学部卒、1974 年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退、前・東京大学薬学部助教授、薬学博士

教 授

松木 則夫（まつき・のりお）（2012 年 4 月より）（薬品作用学教室教授を兼任）
1974 年東京大学薬学部卒、1979 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前・東京大学薬学部助教授、薬学博士

客員教授 藤原 康弘（ふじわら・やすひろ）（国立がん研究センター中央病院副院長を併任）
1984 年広島大学医学部卒、前・医薬品医療機器総合機構、医学博士

准教授

小野 俊介（おの・しゅんすけ）

1987 年東京大学薬学部卒、1989 年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了、前・厚生労働省
医薬食品局、薬学博士

助 教

草間 真紀子（くさま・まきこ）

1997 年東京大学薬学部卒、1999 年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了、前・東京大学医学部附属病院薬剤部、薬学博士

研究の概要
医薬品評価科学講座は、平成 16（2004）年 4 月に薬学系研究科に設置されて以来、薬学系大学
院・薬学部における教育・研究の実施及び社会人に開かれた研修コース・講習会等の開催を通じて、
医薬品評価科学の実践に努めてきた。
新薬の研究・開発、承認審査、そして患者への使用に至るあらゆる局面に、目的に応じた適切な科学の考え方を適用し、評価を行い、社会に対する提案を行うことが本講座の目的である。本
講座の様々な活動を介して、医薬品の有効性・安全性が関係する意思決定、医薬品をめぐる社会現象の予測・評価、グローバル化の本質の理解と問題への対応など、ますます複雑さを増す社会の諸課題に適切な学問を適用し取り組むことができる人材の育成を目指す。
本講座の試みは、薬学・医学領域において自然科学と社会科学を融合させる試みとしての意味を持つ。本講座の研究は、医薬品の価値や研究・開発・規制の諸相の活動を定量化し、分析し、解釈を企てるものであり、多種多様な形態をとる。こうした性格を反映して、研究の成果は論文等の形で公表されるだけでなく、専門家が参加するシンポジウム、公的な政策論議の場、医薬品政策に関する政府の勉強会等においても基礎資料として広く活用されている。
狭義の医学・薬学の枠を超えた幅広い研究テーマに取り組むため、大学外部の研究・行政機関等（医薬品医療機器総合機構、日本製薬工業協会、欧州製薬団体連合会等）の研究者や実務担当者と共同で研究・教育を実施している。
－277－
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本講座の研究領域は次のとおりである。
⑴ 薬事関連行政のパフォーマンス評価
に関する研究（承認審査の効率等）⑵ 医薬品の副作用と安全性に関する措置の発生に関する研究（右図）
医薬品の安全性関連措置と海外での使用経験や薬剤特性との関連の仕組みを解析している。
⑶ 医薬品開発のグローバル化と日本における治験実施に関する研究
三極で着手されている治験は、欧米に比べて少ない（下図）。日本企業を含むグローバル
企業は、グローバル開発の着手時期の選択を経済的な合理性のもとで行っているという仮説を検討している。

P2着手⑷ ドラッグラグに関する研究

P2未着手

ドラッグラグが問題視されているが、そのラグとは、承認申請するまでの開発期間、承認を与えるまでの審査

349

431

期間、それに薬価収載までの期間、の 3 つのラグで構成
621

されている。ここでは、開発期間のラグ（申請ラグ）に776

着目し、その要因を定量的に分析する。
⑸

医薬品評価における地域差（人種差、評価者の差、規427

制の違い等）の研究

345
155

日米における医薬品承認用量の差異や、日本人と欧米

米国

日本

欧州

日or米or欧人における薬物体内動態の多様性を調査し、遺伝的背景などの内因性の要因のみならず、評価者、規制、習慣な
どの外因性の要因との関係を定量的に分析する。

日米欧いずれかの地域で最初にPhase2着手されてから4年異常経過してもPhase2着手なされない場合、「未着手」である、とした。

⑹ 医薬品の承認審査過程における効能・効果の決定に関する研究

教育の概要
本講座は設立以来、次に示す大学院講義、レギュラーコース（RC）、集中コース（IC）の３タ
イプの教育・研修を、学内外の多数の学生、実務家、専門家、研究者に提供してきた。薬の自然科
学的評価のみならず、それを踏まえての医療上の価値、社会的な価値、医薬品行政や法制度にまで踏み込んだ幅広い内容の教育機会を提供したのは、日本では本講座が初めてである。
本講座で教育・研修を受けた学生・受講生は、製薬企業、行政機関（官公庁・医薬品医療機器総合機構）、医療機関等で活躍中である。
⑴ 大学院講義「医薬品評価科学特論」（冬学期）
平成 17 年度に開講し、平成 24 年度で 8 期目を迎えた。全 15 回程度の講義を通じて、新薬研究開発・承認審査の学問的背景となる薬効評価の理論及び方法、新薬研究開発の最前線の状況、意思
－278－
目次へ

決定科学の応用等についての理解を深めることを目的とする。学内の大学院生のみならず、製薬企
業・公的機関等に所属する社会人も科目等履修生として受講している。
平成 24 年度の受講者数は 26 名である。

⑵ 医薬品評価科学レギュラーコース（Regular Course, RC）
平成 17 年度に開講し、平成 23 年度は７期目となった。製薬企業等において新薬研究開発に携わる実務担当者、規制当局において承認審査業務担当者、アカデミア研究者を対象に、新薬開発のより実践的な知識・ノウハウを教育・訓練するコースを本講座が企画・運営している。２回行われる
グループディスカッションでは、班ごとに与えられたテーマについて発表するとともに、批判的コメントを受けるプロセスを通し、さまざまなプレーヤーにたった医薬品開発に必要な考え方を学ぶ。
本コースは、製薬企業の実務担当者と規制当局たる厚生労働省・医薬品医療機器総合機構の承認審査担当者が机を並べて共にトレーニングを受けるという貴重な機会を提供しており、受講者からは例年高い評価を受けている。本講座がアカデミアの中立的な立場から医薬品規制に関する研究・実践しているからこそ可能になるコースである。
平成 24 年度の受講者数は 84 名である。
⑶ 医薬品評価科学集中コース（Intensive Course, IC）
新薬研究開発のハードルが近年著しく高まる中で、ボトルネックとなっている特定の要因をテーマに取り上げて集中的に講義・議論を行う 1-2 日間の教育・訓練コースである。医学・薬学のみならず、社会科学・産業界の視点で重要なテーマを取り上げている。
平成 24 年度は、｢グローバル化と日本人を考える－若手（自称も可）へのメッセージ」をテーマに 2013 年 2 月 2 日に実施した。これまでのテーマは次のとおり。
第１回（17 年７月）

臨床薬理に基づく医薬品開発戦略

第２回（18 年１月）

早期臨床試験による医薬品開発促進

第３回（18 年９月）

新医薬品開発・承認のボトルネックは何か

第４回（19 年３月）

｢モデル」の有用性を考える

第 5 回（20 年 2 月）

開発･薬事のノウハウをどう共有するか

第 6 回（21 年 1 月）

医薬品開発・規制の「迷信」を探る
－279－
目次へ

第 7 回（21 年 5 月）

薬物動態の予測と医薬品評価

第 8 回（22 年 1 月）

医薬品評価の常識・非常識

第 9 回（東日本大震災のため中止）
第 10 回（23 年 5 月）

薬物動態・薬効予測とレギュラトリーサイエンス

第 11 回（25 年 2 月）

グローバル化と日本人を考える－若手（自称も可）へのメッセージ⑷ 教室内の教育配属された学生は、医薬品開発や承認申請、データ検索方法について基礎的な訓練を受けた後、臨床試験、経済学、統計学（計量経済学）について勉強し、与えられた研究テーマについて調査・研究を開始する。社会人学生は教員と相談しながら自らテーマを決めて研究を行う。なお、研究室
セミナーおよび文献紹介は、毎週木曜日夕方に開催している。
⑸ その他主催セミナー等
上記以外に毎年北里大学との合同セミナーを開催している。

自己点検･評価
本講座の目的は、社会における医薬品や新技術の価値を考えるための理念（principle）と方法を考案し、現実の諸問題に対する科学的評価を実践し、社会が納得に向かうような解決策を提案することである。そのような理念と方法を広く医薬品等の専門家が共有し、実践することが可能になるような社会環境を整備することも我々に課された重要な使命である。今後の日本においてかかる目
的を達成するためには、最新の知識を備え、確かな評価のできる視野の広い人材の養成が期待されている。大学院講義、レギュラーコース、集中コース、その他講演会の総参加者数は 2,000 人を超えており、本講座の提供する教育機会は広く受け容れられている。こうした実績・経験を踏まえながら、より多様な分野の先端的知識・技術と社会的な要求の両方について十分な知識を持ち、創薬における的確な意思決定ができる人材の養成に向けて、本講座ではさらに積極的に教育・啓蒙活動を続けていきたい。

学 術 論 文1.

Ishibashi T, Kusama M, Sugiyama Y, Ono S. Analysis of regulatory review times of new drugs inJapan: Association with characteristics of new drug applications, regulatory agency, andpharmaceutical companies. J Clin Pharm Ther. 37:657-63;2012.

2.

Hirai Y, Yamanaka Y, Kusama M, Ishibashi T, Sugiyama Y, Ono S. Analysis of success rates and thedelay of development in Japan. Health Policy. 104:241-6;2012.

3.

Tetsuya Tanimoto, Eiji Kusumi, Shunsuke Ono. Review of novel therapeutics by three regulatory
agencies (Correspondence) New England Journal of Medicine 367(12): 1165;20124.

Tetsuya Tanimoto, Naoko Murashige, Miwako Hosoda, Eiji Kusumi, Shunsuke Ono, Masahiro Kami,
Kenji Shibuya. Vaccination for whom? Time to reinvigorate the Japanese vaccine policy
－280－
目次へ

(Correspondence)Lancet 380: 1647; 20125.

Tetsuya Tanimoto, Masaharu Tsubokura, Jinichi Mori, Monika Pietrek, Shunsuke Ono, Masahiro
Kami. Differences in Drug Approval Processes of three Regulatory Agencies: A Case Study ofGemtuzumab Ozogamicin. Investigational New Drugs 2012; Epub6.

草間真紀子, 赤沢学, 津谷喜一郎. 医療機関における採用医薬品集作成と医薬品採否に関する実態調査 －過去 10 年間の変遷を踏まえて－. 臨床薬理 43:43-9;20127.

長谷藤信五, 小野俊介. 日本における新薬の臨床開発と承認審査の実績－2000-2011 年承認品
目－（報告書）医薬産業政策研究所リサーチペーパー No.55 2012.

総
1.

説

渡邊裕司, 景山茂, 楠岡英雄, 藤原康弘, 小野俊介, 斉藤和幸, 中村秀文
（他 13 名）.医師主導治験の現状と課題. 臨床評価 2012; 40: 5-18.

著
1.

書

小野俊介 他（共著）. 薬事行政（第 2 章第 12 項）In: 臨床試験ベーシックナビ. 医学書院（東京）; 2012: 130-134

2.

小野俊介 他（共著）. わが国の保険診療体系とがんの医療経済学概説. In: 新臨床腫瘍学（改訂第 3 版）. 南江堂（東京）, 2012.

3.

草間真紀子 他（共著）. 我が国の医薬品開発をめぐる規制. In: 新臨床腫瘍学（改訂第 3 版）.
南江堂（東京）, 2012.

特記事項
特になし。

－281－
目次へ

◆ 医工薬 GCOE・リーディング大学院支援研究室 ◆
特任准教授

加藤

大

（かとう・まさる）

平成６年東京大学薬学部卒、平成11年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院工学系研究科特任准教授、博士（薬学）研究の概要
私どもは、生命活動の本質を理解するためには、その活動を制御している生体物質の計測が重要であると考え、これまで測定が困難であった生体物質の測定、もしくはその変動を分析するための手法の開発研究を進めている。特に最近は、科学の発展によりナノスケールの物質の創製や計測が可能になってきたことから、ナノメートルサイズの物質の高精度で迅速な分析法や優れた機能を有するナノ材料の開発を行うことで、ナノスケールで生命活動を捉えるという新しいアプ
ローチを開拓している。
平成 24 年度に行った具体的な研究テーマは、（１）細かい網目を有するゲルを用いた低分子化合物の光による機能制御、（２）ナノ粒子の動態解析である。当研究室はこれらを対象とする研究において、世界をリードしており、当研究室の挙げる成果が国際的に見てもナノバイオに基づく分析化学という研究領域全体を支える重要な柱となっている。
1. 細かい網目を有するゲルを用いた低分子化合物の光による機能制御
我々は、ゲルが形成する網目構造に物質を内包することで機能を抑制し、光刺激によって網目構造を開裂させることで、物質を放出し機能を発現させるという、物質の機能を光によって制御する新しい手法を開発し、PARCEL 法

0.04
DAPI-DNA複合体の蛍光と名付けた。昨年度の検討で、ゲルを構成するモノマー分子を低分子化合物を細かくした結果、光によって放出制
御可能な分子が、タンパク質のみなら吸光度に変化させることで、網目構造の間隔
0.02ず、低分子化合物にも適用可能である
ことを示した。そこでゲル内に低分子

1000

500

化合物を内包し、光による放出を試みた 。 そ こ で 分 子 量 277.3 の 4',6-

0

0

diamidino-2-phenylindole, dihydrochloride

BAPNA
348

(DAPI（Ex. 460 nm, Em. 360 nm）)をゲル内に内包させ、光による放出効率を

図１

DAPI
277

低分子化合物の放出制御調べた。DAPI は、DNA に結合すると強い蛍光を示すことから、DAPI がゲルから溶液内に放出され、DNA に結合すると強い蛍光が検出される。図１に 2 種類の低分子化合物について、光照射前後の溶液の蛍光強度の変化をまとめ

－282－
目次へ

た。光照射前には、ほとんど蛍光が検出されなかったのに対し、光照射後に溶液の蛍光が増大した。つまり光の照射によって、ゲルに内包されていた DAPI が放出され、溶液中の DNA と結合し蛍光を発した。Benzoylarginine nitroanilide(BAPNA)と比較して、DAPI は光照射前後の差があまり大きくなかった。その理由として、DAPI は BAPNA よりも分子量が小さいため、網目に取り込まれづらい。さらに塩基性物質であることから、ゲルと電気的な反発によって安定に取り込まれづ
らい、もしくは生成するゲルが比較的壊れ易い可能性がある。また DAPI は、光によって退色し易いことも原因だと思われる。このようにモノマーの構造を変化させることで、低分子化合物を内包させ、光によって放出することができるようになり、PARCEL 法を拡張することができた。
今回調製した網目間隔が約 5nm であるゲルは、25kDa 程度のタンパク質に加えて、分子量数100 の低分子化合物の機能制御にも有効であった。低分子化合物の大きさは、1nm 以下であることから、網目サイズと比較すると非常に小さく、光照射前からすぐに漏出してしまうと予想された。しかしこのような低分子化合物の機能制御に成功した理由は、ゲル内では網目構造が複雑に絡み合っているため、実際には 5nm より小さい空隙も形成され、その中に低分子化合物が内包されていると考えている。今後は、分子内包ゲルの構造を解析することで、内包されている分子の状態をより詳細に明らかにする予定である。
2.

ナノ粒子の動態解析a) ２種類の機能性物質内包ナノ粒子の調製
これまでに機能性物質を内包させ

a)

b)

c)

たナノ粒子を調製
し、細胞内に投与
し、特定のタイミd)Height (nm)

ングで目的の場所
のみで機能性物質

20100を光によって放出させ、その応答反0e) 200 nm

応を観察してきた。

1

Wide (m)
600 nm

同様な実験を動物

15 nm

でも行うことを目指し、まずナノ粒子を調製し、動物に投与した際のナノ粒子の動態を調2

図２a)

機能性物質内包ナノ粒子の粒子径評価

DLS による 3 種のナノ粒子の粒子径測定、b) フェリチン内包ナノ粒子の TEM像、c) AFM 像、d) AFM による高さの測定、e) ナノ粒子の模式図

べた。実験に使用する動物の数をなるべく少なくするために、ナノ粒子に複数の機能性物質を内包させ、２種類以上の測定法でナノ粒子の動態を解析することにした。１つのナノ粒子に２種類の機能性物質を内包させるために、これまで利用してきた網目構造による物理的に機能性物質を内包する手法に加え、新たに化学結合によって機能性物質をナノ粒子に結合させる手法を用いることにした。化学結合で機能性物質を導入する手法として、本ナノ粒子の形成には４腕構造を有
－283－
目次へ

するモノマー分子を用いているが、網目構造の形成には１つのモノマー分子に２つ以上の反応点があれば十分であることを考慮して、ナノ粒子の調製時に用いるモノマー分子の一部に、機能性物質を化学結合させたモノマー分子を用いることにした。そして、以下に示す３種類のナノ粒子の調製を行った。１）Alexa 647 を化学結合でフェリチンを物理的に内包させたナノ粒子、２）フルオレセインを化学結合で糖鎖結合 Mn2+を物理的に内包させたナノ粒子、３）フルオレセイン
を化学結合でトリプシンを物理的に内包させたナノ粒子。
まず始めに、内包させる物質がナノ粒子の粒子径に与える影響について調べるために DLS で粒子径を測定した。各物質を内包したナノ粒子は、粒子径は 150－250nm 程度であり、内包物を変化させてもあまり変化しなかった。（図２a）したがって内包する物質を変化させても、ナノ粒子の粒子径は大きく変化しないと考えられる。フェリチンは、内部に電子顕微鏡による観察に適した鉄を含有することから、フェリチン内包ナノ粒子については、さらに TEM と AFM で観察した。その結果、粒子径は 600nm 程度となり、DLS と比較して非常に大きくなった（図２b,c）。粒子径が、DLS で測定した時と TEM や AFM で測定した時で、大きく異なった理由は、DLS では溶液中に分散したナノ粒子を測定しているのに対し、TEM や AFM では基板上にナノ粒子を載せて観察しているため、TEM や AFM の時にはナノ粒子が、つぶれた状態で観察されており、溶液に分散している時より大きい粒子径で観察されたと予想した。そこで AFM を用いて基板に載っているナノ粒子の高さを調べた結果、20 nm 程度であり、球形を保っていないことが示唆された（図２d）。DLS の結果から示唆された内径 200 nm の球体と AFM の結果から示唆された内径 600nm、高さ 20nm の円柱体の体積がほぼ同じであることから、基板に載せることでナノ粒子は変形し、測定法によって大きさが変化したと考えられる。したがって、本ナノ粒子は柔らかく、非常に変形し易いものであると考えられる。
a)

物質は、表面に吸着するだけでなく、ナノ粒子内に取り込まれていると考えた。
b) 調製したナノ粒子の安定性調製したナノ粒子の分散液を DLS

100

a）。

したがって調製したナノ粒子は水の

200

300

Diameter (nm)

400

500

Dex-Flu(physical)

Flu(chemical)

80
60
40
20
0

で測定した結果、２日間は粒子径の変化が見られなかった（図３

100

図３

filtrate(Flu fraction)

から、ナノ粒子の調製時に添加した

0b)Fluorescence Intensity (%)

ン分子由来と考えられる。このこと

0

Sampleserum

く見えることから、各点がフェリチ

10supernatant(nanoparticle
Fraction)
filtrate(Dex-Flu
Fraction)

た際だけで観察され、鉄が TEM で黒beforefiltration

粒子の調製時にフェリチンを添加しserumb）。この黒点は、ナノ

first daysecond day

20

supernatant(nanoparticle
Fraction)

れた（図２

Differential Intensity (%)

観察すると、黒点がいくつも観察さbeforefiltration

また電子顕微鏡写真でナノ粒子を

機能性物質内包ナノ粒子の粒子径評価a) 分散液の DLS 測定, b) 各画分の蛍光分析

中で短時間であれば安定に分散して
－284－
目次へ

いると考えられる。次にナノ粒子からの機能性物質の漏出について調べた。検討には、フルオレ
セインを化学的に結合させたナノ粒子と、糖鎖修飾フルオレセインを物理的に内包させたナノ粒子を用いた。血清中に標識ナノ粒子を添加し、生体を模して 37 度で 12 時間振盪した時の蛍光強度の変化を調べた。12 時間後の溶液を濾過してナノ粒子画分と溶液画分に分離し、それぞれの画分に含まれる蛍光物質の量を測定した。蛍光物質がナノ粒子画分に存在すれば蛍光物質の漏出は起きておらず、一方、溶液画分から蛍光が検出されればナノ粒子から蛍光物質が漏出していると判断した。２つのナノ粒子ついて各画分を測定した結果、ナノ粒子画分から強い蛍光が検出され、一方、溶液画分からは蛍光がほとんど検出されなかった（図３b）。濾過前の溶液の蛍光の総量と比較して、濾過後の溶液の蛍光の総量（ナノ粒子画分+溶液画分）が減少したのは、これはフィルターへの吸着などに起因していると考えている。溶液画分から検出された蛍光強度は、物理的に機能性物質を内包させたナノ粒子の方が、化学的に機能性物質を結合させたナノ粒子より大きかった。これは物理的な内包が、化学的な結合と比較して不安定なため、ナノ粒子からの機能性物質の漏出が起こり易いことを示していると考えている。しかしいずれのナノ粒子においても、ナノ粒子からの蛍光物質の漏出は非常に少なく、無視できるものであると判断した。このことからナノ粒子は血清中でも安定に存在し、機能性物質はナノ粒子の中で安定に存在していると考えられる。以上から、本ナノ粒子は、いろいろな物質を内包させて、体内動態の解析に利用するキャリアーとして利用できると考えた。
c) Alexa 647 とフェリチンを内包したナノ粒子による動態解析
そこで本ナノ粒子に各種プローブ分子を搭載させ、体内動態の解析を試みた。まず始めにフェリチンと長波長蛍光分子（Alexa 647）を内包したナノ粒子を調製し、マウスの尾静脈より投与した。フェリチンは、図２b に示したように電子顕微鏡を使うことでナノ粒子内に存在するフェリチンが観察できる。一方、Alexa 647 は、励起と蛍光波長が長い蛍光試薬であるため、生きた状
態でマウスの体内動態が観察できると期待した。実際にマウスにナノ粒子を投与した結果、マウスの血圧、脈拍には大きな変化が無かった。したがってナノ粒子に起因する急性毒性は無視できると考えた。
投与したマウスでは、15 分以内に膀胱から強い蛍光が観察されたが、その他の臓器からは、時間に関わらず蛍光が検出されなかった（図４）。時間に伴って膀胱での蛍光量は増加したが、膀胱の蛍光は排尿によって消失した（180 分後）。そして排出された尿からも、蛍光が観察された。

a) Before
administration

15 min30 minAfter urination b)
90 min(180 min)

図４ 機能性物質（Alexa 647 とフェリチン）内包ナノ粒子の動態解析

－285－
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その他の臓器からは蛍光は観察されなかった。そこで尿を回収し、尿中のナノ粒子画分を TEMで観察することにした。すると電子顕微鏡で図２b で観察されたフェリチンを内包したナノ粒子に類似したナノ粒子が観察された（図４b）。したがって、フェリチン内包ナノ粒子は分解など
大きな形状の変化を受けることなく、尿に排泄されていると考えられる。尿で排泄される場合には、腎臓糸球体の膜の通過が必要であり、通常 4-6 nm 以下の物質が通過すると言われている。
今回は 150-200nm 程度のナノ粒子が通過したことから、本ナノ粒子は柔らかく、変形し易いので、形を変えながら膜を通過している可能性もあると考えられる。もしくは、100nm 程度のナノ粒子
が腎臓より排泄されるという報告があることから、新しいナノ粒子排泄機構が存在するかもしれない。本ナノ粒子の正確な排泄機構については、より詳細な検討が必要である。以上の結果より、マウスの体内でも内包された機能物質は内包された状態でナノ粒子内に安定に留まって、そのま
ま尿によって体外に速やかに排泄されると考えられる。
c) フルオレセインと糖鎖結合 Mn2+を内包したナノ粒子による動態解析
次に、蛍光プローブにはフルオレセインを用い、MRI プローブとしてマンガンを選択した。MRI 用

a)

Beforeadministration

Body

が、腎性全身性線維症を

1h

3h

5h

bladder(vertical
view )の造影剤として、ガドリニウムが頻用されてきた

15min

liver

Body

(horizontal
view )

引き起こす疑いが報告さ

kidneys

れた以来、マンガンイオ
ン （ Mn2+ ） 造 影 剤 の 開 発b)に注目が集まっている。
ナノ粒子に Mn2+ を内包さ
せ た 場 合 、 Mn2+ は 、 大 き
さが小さいため容易に漏出してしまうと予想された た め 、 Mn2+ と DextranDiethylene

Triamine

Pentaacetic Acid（DTPA）

c)
liver

lung

とのキレートをナノ粒子内に内包させることにした。そこでフルオレセイ
ンと糖鎖結合マンガンを

kidney

ナノ粒子に内包させ、マ

spleenウスに投与した。
本ナノ粒子の場合、フル

図５ 機能性物質(フルオレセインと糖鎖結合 Mn2+)内包ナノ粒子による動態解析

オレセインに由来する蛍光
－286－
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はマウスの体内から検出されなかった。これはフルオレセインは、Alexa 647 と比較すると励起・蛍光波長が短いため、体の深部まで励起光を届けることができない、もしくは生じた蛍光が弱かったため、検出できなかったと考えられる。一方で、Alexa 647 は、長波長領域に励起・蛍光波長を有するため、ある程度の体の深部の測定が可能であり、図４のような結果が得られたと考えられる。
一方で、体の深部の観察が可能な MRI を利用することで、本ナノ粒子でも Alexa 647 とフェリチンを内包したナノ粒子と同様に、投与直後から膀胱において Mn2+由来の信号が検出され、時間と共に膀胱内の MRI 信号が増大した。ラットから尿を回収し、蛍光を測定した結果、フルオレセ
イン由来の強い蛍光が観察された。ナノ粒子の体内動態が、先ほどの Alexa 647 とフェリチンを内包したナノ粒子とで類似していたことから、本ナノ粒子は内包物の種類によらず、また架橋剤の化学修飾に関わらず、粒子投与後、速やかに腎臓を通って、尿に排泄されると考えられる。
MRI を利用して膀胱以外の臓器や組織へのナノ粒子の分布を観察した結果、肝臓や腎臓に分布していた（図５ a）。それぞれの臓器や組織での濃度推移を比較した結果、いずれの部位でも、投与直後で MRI 信号が増加し、腎臓と肝臓ではその後、減少した。MRI 信号の減少速度は、肝臓が一番早く、5 時間後に投与前の濃度に戻った。上記以外の臓器への集積は特に見られなかった（図５ b）。
蛍光は、皮膚への透過性は劣るが高感度であるため微量でも検出可能である。そこでナノ粒子
投与３時間後のマウスから、各臓器や組織を取り出し、蛍光を測定した (Fig. 5c)。その結果、膀
胱、肝臓、腎臓から強い蛍光が観察されたのに加え、脾臓からも微弱な蛍光が観察された。一方で、肺からは蛍光が観察されなかった。MRI で分布が確認された臓器や組織からは強い蛍光が観察されたことから、ナノ粒子は内包物を有した状態で各臓器等に存在していると考えられる。
MRI は体の深部の観察が可能だが、感度はあまり高くない、一方でフルオレセインは体の深部の観察はできないが、感度は非常に高い。このように性質の異なったプローブ分子を１つのナノ粒子に搭載し、投与することで、それぞれのプローブ分子に適した観察が可能になり、詳細な動態解析が可能になると共に、同時に測定することで測定結果の信頼性も向上すると予想される。本
ナノ粒子の場合は、内包物が、粒子の性質を変化させていない。したがって本ナノ粒子は、いろ
いろなプローブ分子を搭載することで、速やかに排泄される安全な診断薬としての利用が期待さ
れる。

教育の概要
医工薬グローバル COE プログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション（CMSI：
Center for Medical System Innovation）」は、医療分野におけるイノベーションをグローバルな視点で牽引しうるリーダー人材の育成を目的とした新しい教育プログラムを推進している。そのために、医工薬融合領域における最先端の成果に関する講義だけでなく、成果の社会還元に関する
講義、分野横断的な実習、企業や海外大学での長期間のインターンシッププログラム、ケースス
タディーなどの実践的なカリキュラムを介し、各個人レベルでの知と経験の統合を目指した。
具体的なカリキュラムとして、
1．医工薬融合領域基礎講義・社会還元系講義（GCOE 独自講義）
－287－
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2．医工薬融合領域各論講義
3．医工薬社融合セミナーシリーズ
4．クロスオーバー実習
5．全体合宿（リトリート）・全体会議
6．グローバル化カリキュラム
7．ケーススタディ
8．総合演習を行い、本カリキュラムの修了した学生に対しては東京大学の正式な修了証を授与している。
6.のグローバル化カリキュラムの一環として、海外サマーインターンシップ(派遣)プログラムに 8 人の薬学系大学院生が参加し、約２ヶ月間、University of Texas M.D. Anderson Cancer Center,École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Stanford University, Wellman Center for
Photomedicine, Massachusetts General Hospital に短期留学を行った。一方、海外サマーインターン
シ ッ プ ( 受 入 ) プ ロ グ ラ ム と し て 、 ４ 人 の 大 学 院 生 （ Shanghai Jiao Tong University(China),
Sungkyunkwan University (Korea), Zhejiang University (China), University of Cambridge）が、約 2 ヶ月の間、生体異物学教室、ファーマコビジネス・イノベーション寄附講座、医工薬 GCEO 支援研
究室で研究活動を行った。
7.ケーススタディは、学内外の研究者による医工薬融合領域での事業化事例を学ぶとともに、本カリキュラムで培われた経験と知識を総動員し、学生自身の研究成果をもとにした事業化のプランを作成し、実践力を養うことを目的としている。事業化プランの作成時には、医学系や工学系に在籍する同世代の異分野の大学院生と議論する場を設けることで、各自の研究の視点を広げると共に、異分野の研究者とのコミュニケーション力を磨く機会を提供している。
これらの運営は、加藤に加え、薬学系の特任教員である石井と医学系、工学系、社会還元系の特任教員が中心になって行っている。
さらに今年度より、東京大学ライフイノベーション・リーディング大学院「ライフイノベーシ
ョ ン を 先 導 す る リ ー ダ ー 養 成 プ ロ グ ラ ム （ GPLLI ： Graduate Program for Leaders in Life
Innovation）」の推進に携わっている。本プログラムでは、ライフイノベーションに関わる世界的にみても優れた教育・研究資源を統合し、基礎から臨床、医薬品から医療機器まで、ライフイ
ノベーションを支える多様かつ複雑な局面においてリーダーシップを発揮しうる人材を育成している。先端医療開発システムは複雑系であり、リーダーには多分野の知識と人をまとめ上げるた
めの複合的能力「リーダー力」（自らの専門の確固たる軸足、俯瞰的視野、コミュニケーション
能力、見識）が要求される。本プログラムでは、グローバルな先端医療開発システムの構築に向けて医・工・薬・理学系が協働して、部局横断型の学位プログラムを立ち上げ、上記の要求特性を満たす国際的リーダー候補人材の育成を目指している。

自己点検･評価
私共のグループは、医工薬の融合教育研究という、新しい枠組みでの研究を行うと共に、ナノバイオ融合最先端研究を推進した。2012 年には、分析化学や物理化学、材料化学の分野の国際誌
－288－
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に 5 報の論文を発表することができた。引き続き、オリジナリティーの高い、優れた成果が産み出せるように努力し続けることが重要であると考えている。
今年度は、GOCE の短期留学生を中国から受け入れることで、国際的な研究及び教育環境の構築にも力を入れた。

学術論文
１ Shuhei Murayama, Taihei Nishiyama, Kaihei Takagi, Fumi Ishizuka, Tomofumi Santa, Masaru Kato:
Delivery, stabilization, and spatiotemporal activation of cargo molecules in cells with positively
charged nanoparticles Chem. Comm. 48, 11461-11463 (2012). DOI: 10.1039/C2CC35567A
2. Shuhei Murayama, Baowei Su, Kohki Okabe, Akihiro Kishimura, Kensuke Osada, Masayuki Miura,
Takashi Funatsu, Kazunori Kataoka, Masaru Kato: NanoPARCEL: A method for controlling cellularbehavior with external light Chem. Comm. 48, 8380-8382 (2012). DOI: 10.1039/C2CC32718J
3. Masaru Kato, Yusuke Suwanai, Atsushi Shimojima, Tomofumi Santa: A surfactant-based, regularly
arrayed nanostructure gel matrix for migration of small molecules Electrophoresis. 33, 3339-3342(2012). DOI: 10.1002/elps.201200235.
4. Shuhei Murayama, Fumi Ishizuka, Kaihei Takagi, Hirotaka Inoda, Akira Sano, Tomofumi Santa,
Masaru Kato: Small Mesh Size Hydrogel for Functional Photocontrol of Encapsulated Enzymes andSmall Probe Molecules Anal. Chem. 84, 1374-1379 (2012). DOI: 10.1021/ac2023603
5. Sriya Das, Fahmida Irin, H.S. Tanvir Ahmed, Abel B. Cortinas, Ahmed S. Wajid, Dorsa Parviz, Alan
F. Jankowski, Masaru Kato, Micah J. Green: Non-covalent functionalization of pristine grapheneusing triphenylene derivatives and incorporation into conductive poly (vinyl alcohol) composites
Polymer 53, 2485-2494 (2012). DOI:10.1016/j.polymer.2012.03.012

学会発表など【国際学会等】
１

Kato M. “Control of Protein Behaviors in Living Cell Using Protein Encapsulated anoparticle” Pittcon2013
The Pittsburgh Conference on Analytical Chemistry and Applied Spectroscopy (Philadelphia,
USA, March 2013)

－289－
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◆ 医薬政策学講座 ◆特任教授 津谷喜一郎（つたに・きいちろう)昭和54年東京医科歯科大学医学部卒、昭和58年同大大学院医学研究科博士課程修了
元職：東京医科歯科大学難治疾患研究所助教授、医学博士
前職：東京大学大学院薬学系研究科医薬経済学寄付講座客員教授

特任助教 五十嵐 中（いがらし・あたる)
平成14年東京大学薬学部卒、平成20年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

研究の概要
本講座で行っている研究の概要を講座開設趣意書に記載されている５つの課題、その他、の構成で記す。
１． ジェネリック医薬品の現状分析とヘルスシステムの中の合理的使用のあり方⑴ 欧米におけるジェネリック医薬品政策
欧米では、ジェネリック医薬品が幅広く使用されている国とされていない国があり、一様ではない。ジェネリック医薬品の使用に対して、上昇する医薬品費を抑制するツールとして積極的な国（ドイツ、英国、オランダ、デンマーク、スイス）と、もともと医薬品の価格抑制が働いているために消極的な国（スペイン、ポルトガル、ギリシャ、イタリア）がある。
その普及策としては、製薬企業に対しては薬価制度や早期開発を可能にする特許制度、医師や薬剤師に対しては、ジェネリック処方の促進、代替調剤と報酬システム、患者に対しては、自己負担の減額などがあげられる。
⑵ フランスのジェネリック医薬品政策
ひきつづいて、フランスのジェネリック医薬品政策について研究を進めている。フランスでは 2000 年から 2009 年の 9 年間でジェネリック医薬品シェアが 5 倍伸びている。ジェネリック
医薬品促進のドライビングフォースは薬剤師に対する経済的インセンティブの付与である。経
済的インセンティブとして、(1)代替調剤時の先発品マージンの補償、(2)先発品よりもジェネ
リック医薬品により大きい公的許容値引き・リベート、また公的バックマージンが設定されている。また参照価格制度が導入されている。保険者、薬剤師、医師団体が品目ごとにジェネリック医薬品代替調剤率協定を結び、支払団体のきめ細かな指導・監視により目標を達している。
⑶ 日本の医療用医薬品数と置き換え可能薬
薬価基準収載医薬品の数は、厚生労働省から毎年「使用薬剤の薬価（薬価基準）等の一部改正について」の通知に品目数が記載されている。しかしこの資料では、銘柄収載されていない
日本薬局方収載医薬品や統一名収載品目（統一名収載品）は、異なる製薬企業から複数の銘柄
－290－
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が製造販売されていても、薬価基準上のリストであるため、一つとして数えられている。日本に医療用医薬品はいくつあるだろうか？そのうち薬価基準収載医薬品はいくつで、そのうち置き換え可能薬、すなわち GE で置き換え可能な先発品はいくつあり、先発品と GE は医療用医薬品全体の中でどのような位置付けにあるだろうか？診療報酬情報提供サービスの医薬品マス
ターと厚生労働省資料「使用薬剤の薬価（薬価基準）に収載されている医薬品について」を主なデータソースとし銘柄全数を把握し、1)先発品、2) 置き換え可能な先発品、3)全ジェネリッ
ク医薬品、④薬価基準収載医薬品、のカテゴリーに分けて分析中である。
２． 生物学的製剤などの高価な医薬品の経済分析⑴ 抗リウマチ薬の薬剤経済評価
1) IORRA コホートを用いた関節リウマチ患者の間接費用推計に関する研究
関節リウマチ（rheumatoid arthritis: RA） について、2009 年度はコスト面の推計として、RA の疾病負担（burden of disease）を保険医療費のみならず直接費用全般について推計するとともに、種々のコストと QOL・疾患活動性との関係を評価し、直接費用全般が QOL 低下、病態悪化に伴って増大することを示した。2010 年度はさらに拡張して、RA による間接費用 (indirect cost) もしくは生産性損失 (productivity loss)を推計し、QOL と病態との関係を評価した。
東京女子医科大学・膠原病リウマチ痛風センターの大規模コホート・IORRA を利用し、RA の間接費用について広汎な推計を行うとともに、それらの費用と EQ-5D スコアや JHAQ スコアとの関係を解析した。具体的には、就業形態に関する質問と、病状悪化や通院によって仕事や家事が出来なかった日数についての質問を組み合わせ、平均の労働損失時間を算出した。そして 2009 年賃金センサスのデータから性と年齢で調整した平均時給を算出
し、間接費用を算出した。さらに、これらのコストと、QOL スコアとの関係を評価した。
解析には、2008 年 10 月に行われた第 17 回リウマチ調査のデータを用いた。
RA による就業不可時間は患者 1 人当たり 435.1 時間、年間の患者 1 人当たりの間接コス
トは 76.2 万円となった。この値は、QOL の低下とともに増大した。積極的な疾患コントロールにより、直接コストのみならず、間接コストも抑制しうる可能性が示唆された。上記の調査結果をまとめ、Modern Rheumatology 誌に投稿予定である。
2)

SURPRISE 試験をベースにした生物学的製剤の薬剤経済評価の実施可能性に関する研究
日本で進行中のトシリズマブに関する SURPRISE 試験をベースにした生物学的製剤の薬剤
経済評価の可能性について、海外の研究のレビューを含めて考察した。2010 年 11 月現在
Pubmed および NHS-EED には、医療経済評価研究の収載はなかったが、NICE の医療技術評
価において、トシリズマブと MTX の併用療法は費用対効果に優れるという結果が公表されている。日本での臨床試験の結果を利用することで、同様に費用対効果を実証できる可能性が示唆された。

3)

関節リウマチ生物学的製剤領域の国内臨床研究のエビデンス整理
日本で上市されている関節リウマチ（RA）への適応が認められた生物学的製剤は 6 剤あ
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り、RA 対象の臨床研究は増加している。そこで、これらの臨床研究を時系列的に整理し、
医療経済評価に役立つエビデンスがいつ、どのくらい得られるか把握できるよう「見える化」を行った。WHO や日本の臨床研究登録システムを用いて検索を行った結果、6 剤合わ
せて 64 件が見つかり、うち 17 件が終了済みだった。なかでも、経済評価に重要な休薬試験
は 5 剤について実施されており、今後日本オリジナルの経済評価が可能となるエビデンスが徐々に整備されていくものと思われる。
⑵ 慢性閉塞性肺疾患 (COPD) の薬剤経済評価
日本語版 COPD 質問票について、従来型の質問票に基づいて合計ポイントと気道制限の関係を評価し、ROC 曲線の描画を通して感度と特異度とを求める手法 (以下、従来型手法)と、ロジスティック回帰分析をベースにして気道制限の有無を被説明因子に設定し、Wald 検定の結果に基づいて説明因子を選択し、AUC 曲線を描画して感度と特異度を求める方法（以下、ロジスティック回帰型手法）の双方を比較した。
40 歳以上の非喫煙者を含む男女 41,321 名から収集された IPAG・COPD 質問票と肺機能検査値のデータを用いた検討によると、ロジスティック回帰分析から算出された新しいポイントを用いた方が、従来の推定法に比べより予測可能性の高い結果が得られた。質問票の項目である性別、年齢区分（質問 1）、喫煙本数（質問 2）、BMI（質問 3）、天候によって咳悪化あり（質問 4）、喘鳴あり（質問 7）を確認することによって、気道制限のあるハイリスク患者を選択することが可能であり、質問項目を 3 つ減らすことが可能と思われた。
2012 年には、長時間作用性 β2 刺激薬 indacaterol の費用効果分析を実施した。
COPD の病態推移モデルとして、GOLD 基準による 4 つの重症度と死亡の健康状態を移行す
るマルコフモデルを構築した。コントロールには、同じく長時間作用性 β2 刺激薬である
salmeterol を用いた。1 サイクルを 1 ヶ月、割引率を年率 3％として、医療費支払者の立場か
ら 3 年間のコストとアウトカムの推計を行なった。コストとアウトカムの主要なデータは、2003 年から北海道大学病院（第一内科）を中心に実施されている COPD 多施設共同コホート研究により得られたデータを用いた。
COPD 患者に indacaterol を投与すると、salmeterol を投与した場合と比較してコストは 1 人
あたり 10 万円削減された。入院を伴わない急性増悪発生回数は 0.13 回、入院を伴う急性増悪
発生回数は 0.02 回減少し、獲得 QALY は 0.02 増大した。また、確率的感度分析を行なったと
ころ ICER が 500 万円以下となる点は全体の 73%を占めていた。2011 年患者調査によると、医療機関で COPD の治療を受けた患者数は約 22 万人である。これらの患者に対して、
indacacterol による治療を行なった場合と salmeterol による治療を行なった場合を比較すると、トータルでは 220 億円の医療費削減となると推計される。
⑶ 禁煙治療の経済評価
禁煙プログラムによる将来的な医療費推計モデルで用いる喫煙関連疾患の１人あたり医療費の推計を行った。2008 年度のデータで推計した喫煙関連疾患の医療費は 2002 年度推計のもの
よりも概ね増加しており、喫煙関連疾患によって多くの医療費がかかることおよびこれを避けるために早期に禁煙することの意義が示唆された。
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また、禁煙治療への参加を促すために、個人ごとに将来的な健康状態および医療費への影響をシミュレーションするソフトを開発した。禁煙によるメリットを視覚化し、禁煙プログラムに参加するきっかけとなることが期待できる。
さらに、禁煙政策が禁煙企図率に及ぼす影響についてのコンジョイント分析を実施し、増税だけでなく、公共性の高い空間での喫煙への罰金、禁煙治療の適応拡大、警告表示の強化、禁煙治療提供施設などの施策を同時に実施することは、喫煙者の禁煙企図率の向上に資することが示された。価格のみを変動させた場合は、500 円までの値上げで禁煙企図率は喫煙者の 6.7%,
600 円でも 53.3%にとどまる。しかし他の戦略を 1 つ選択して、値上げと同時に実施した場合
禁煙企図率は上昇し、500 円で 10.6% (適応拡大)〜25.9% (罰金)、600 円で 65.5% (適応拡大) 〜
84.9% (罰金) が見込めると推計された。
これらの研究に加え、2011 年度から喫煙者・非喫煙者双方が「妥当」と考えるタバコ価格
およびタバコ政策のあり方を探索すべく、コンジョイント調査を計画した。2011 年はパイロット調査を行い、本調査は 2012 年に実施した。
そして 2012 年度から、複数回の禁煙試行をシミュレートできる Discrete Event Simulation モ
デルについて、日本版のモデルを構築すべく、データの収集を開始した。2013 年に喫煙者の禁煙試行行動についての web 調査を実施し、モデル構築に生かす予定である。
⑷ ワクチンの医療経済評価
現在定期接種化が議論されているワクチンにつき、厚生労働科学研究「ワクチンの医療経済性の評価」研究班のもとで、研究班で作成した「ワクチン接種の費用対効果推計法」に従って、
HPV・肺炎球菌（小児及び大人）・百日咳ワクチンの医療経済評価を行った。
さらに、継続的な課題として、肝炎ワクチンおよび肝炎治療薬の医療経済評価モデルの構築と、ロタウイルス・ワクチン（2011 年承認）の医療経済評価をすすめている。
⑸ 大腸がん検診への CT colonography(CTC)導入に関する医療経済評価
2009 年時点で、部位別がん死亡率で男性の第 3 位、女性の第 1 位となっており、早急な対策が必要な疾患である。早期発見時の予後の良さから大腸がん検診を通じた早期発見が望まれるが、侵襲性の内視鏡検査の受診率が約 6 割と低迷しておりその目的を果たせていない。そこ
で、非侵襲性の CTC の大腸がん検診への導入による受診率の向上による、早期発見の実現が期待されている。今研究では、大腸がんの病態モデルを構築し、CTC 導入時の効果を臨床的側面、費用的側面の両者から評価し、その費用対効果を推計した。
３．ファーマコジェネティクスによる個別化医療⑴ K-ras 遺伝子を用いた大腸がんに対するアービタックス治療
セツキシマブは EGF 受容体のモノクローナル抗体であり、転移性結腸直腸癌の last-line の治療薬として用いられている。セツキシマブは K-ras 遺伝子に変異を持つ患者( 大腸癌患者の約 40%がこの変異を持っている)に対しては効果がない。そこで、K-ras 検査キットを用いて有効な患者群を選別する手法が開発された。K-ras 検査キットを用いて患者をセツキシマブ投与
群と緩和医療群に選別する治療法は、K-ras テストを実施することなく全ての患者に対しセツ
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キシマブを投与する治療法に比較してドミナント、すなわち K-ras テスト実施に係るコストが既存治療法よりも低く、かつ、より良い健康アウトカムを得られる、あることが示された。具体的には、K-RAS テストが 2 万円である場合には患者 1 人当たり 56 万円のコスト低減に、KRAS テストが 10 万円である場合には患者 1 人当たり 47 万円のコスト低減につながることが示された。これは日本全体で 30-50 億円のコスト低減に匹敵する。
４．漢方・相補代替医療の現状分析と安全性・有効性・経済性の研究⑴ 漢方薬の RCT の構造化抄録作成
津谷は、2005 年からの日本東洋医学会 EBM 特別委員会の第 2 期の委員長に就任し、2009
年からの第 3 期も引き続いて、エビデンスレポート、診療ガイドライン、ベストケースの 3 つのタスクフォーによる活動を持続している。このうち漢方製剤を用いたランダム化比較試験(randomized controlled trial: RCT)を対象としたエビデンスレポートは、システマティック・レ
ビューに準じた方法を取り入れ、システマティック・サーチと批判的吟味に基づき、第 3 者のコメント付きの構造化抄録を作成しており 2010 年には、『漢方治療のエビデンスレポート
2010 -345 の RCT』を日本語版と英語版と作成し 2010 年 6 月に公表した。これらは「エビデンスに基づく医療」(evidence-based medicine: EBM)のための世界的なデータベースである The
Cochrane Library の CENTRAL からリンクが張られた。その後も同様の活動をつづけ、2011 年には 14 件、2012 年度には 19 件の RCT の構造化抄録を作成した。
http://www.jsom.or.jp/medical/ebm/index.html⑵ 東アジア伝統医学の有効性・安全性・経済性のシステマティック・レビュー
上記、漢方薬のエビデンスのレビューの第 3 者の構造化抄録作成のプロジェクトをモデルとし、2010-2011(平成 22-23)年度厚生労働科学研究費補助金地域医療基盤開発推進研究事業として、「東アジア伝統医学の有効性・安全性・経済性のシステマティック・レビュー」を実施した。
鍼灸、あんまマッサージ指圧、韓医学の 3 つの領域で、それぞれチームを構成し、基本的には同じ方法を用いて、RCT の構造化抄録と第 3 者のコメントの作成を作成した。鍼灸: 53 件、
あんまマッサージ指圧: 18 件については日本語と英語で作成した。韓医学の韓医学については
大韓韓医学会(Korean Oriental Medicine Society: KOMS)に設置された EBM 特別委員会と協力してまず韓国語で作成しそのうち 132 件の RCT については英語版を作成した。
経済性については、医中誌 Web を用いたシステマティックな検索による一次スクリーニン
グ、論文本体を評価する二次スクリーニングを経て 11 件の日本の漢方経済評価論文を同定し、構造化抄録を作成した。以上は以下の website から見る事が出来る。
http://jhes.umin.ac.jp/team.html⑶ 英国・欧州における薬用植物製品の現状と課題
1990 年代後半から、世界的に薬用植物製品の安全性に関して様々な問題が起こり、法的な規制の必要性が高まった。しかし一般的には、薬用植物製品は「自然で安全」と見做され、使用者数は大きく増えた。2004 年に欧州で薬用植物製品のための新承認制度を取り入れ、薬用植物製品の品質、安全性、有効性の基準が定められた。しかし新制度の実施からおよそ 6 年
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経った現在でも、 欧米国の伝統薬用植物製品以外、ライセンスを取得したアジア伝統薬用植物製品は存在しない。
欧州で日本の薬用植物製品の市場が拡大できるために、また日本の現状と比較して、欧州の薬用植物製品の特徴を日本に紹介するために、 英国・欧州における薬用植物製品の現状と課題に関する情報を収集し、薬用植物製品を取り巻く問題を詳細に考察した。
2010-11 年にかけて「和漢薬」誌で 12 回の連載を行い、漢方薬も含まれている英国・欧州
での薬用植物製品を用いた治療または販売の現状、現行の法的制度、話題になっている薬用植物の安全性や副作用問題、などを論じた。
引き続いて 2012 年度は英国・欧州での herbal medicine について、製品の承認や販売の現状、治療師に対する法的な制度に関していくつかの動きを把握し、同じ「和漢薬」誌に「英国・欧州における herbal medicine の承認制度に関する最近の行動」を発表した。
⑷ 中医薬の国際化と標準化に関する中国の政策
中国は 21 世紀に入って以降、自国の伝統医学である中医薬の標準化、国際化を進めてきた。
2009 年には国際標準化機構(International Organization of Standardization: ISO)で技術委員会(Technical Committee: TC) 249 (Traditional Chinese Medicine (provisional))の設立に成功、幹事国となった。国内の衛生政策における重要性とともに、国際貿易による経済的なメリットを見出した中国政府は、中医薬の発展を国家戦略化した。自国主導の国際標準化を進め、伝統医学分野での発言権を強めようとする中国に対して、独自の発展を遂げた漢方医学を持つ日本はどのように対処したらいいか。伝統医学の国際標準化に向けた日本の立場の明確化、戦略策定に資するべく、中国における中医薬政策、標準化体制、国際化戦略に関する情報を収集、分析した。
その結果を「和漢薬」誌で 12 回のシリーズとして連載する計画を立てた。
2012 年は、シリーズ第 1 回: 中医薬の国際化と標準化の背景(2012.9)、第 2 回: 中国における中医薬政策の歴史(2012.11)を公表した。
５．医薬品ギャップの解消⑴ 医薬品適応外使用に対する施策の日米比較「適応外使用」の現状・問題点・解決法について一連の研究を行っている。日本における医薬品適応外使用の解消が日本の医薬品使用の実態に即して実行されるための方向性を、米国との比較から探った。第 1 に日本で適応外使用解消を目標に取られてきた施策のレビューを行った。第 2 に 1990 年代以降の米国における適応外使用についてのエビデンス、販促活動とその結果起きた訴訟の現状、関連する臨床試験、取られてきた施策のレビューを行い、日米間の違いを明らかにした。第 3 に日本の適応外使用に対する施策の将来の在り方について考察し、具体的な提案をなしてきた。
⑵ 未承認薬のコンパッショネート使用
2009 年度から、未承認薬のコンパッショネート使用(compassionate use: CU)に関して研究を進め以下を明らかにした。1) 1938 年の連邦食品医薬品本で権限を得た米国 FDA は一貫して患者からの研究用医薬品へのアクセスに尽力してきたこと、2) EU は法体系で上位の”Regulation”
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に CU を位置づけ、運営は各国にゆだねる形であること、3)韓国は政府がオーファンドラッグ
センターを創設し Treatment IND 制度も導入したこと、4)日本でも熱帯病・エイズ薬・ハンセン病薬で未承認薬の公的供給に実績のあること、を明らかにし、CU の日本での早期制度化を訴え、またその制度設計にあたっての 12 の留意点を論じた。
これらは 2010 年 2 月に「薬理と治療」誌に論文化したうえで、2010 年 3 月 8 の日の「薬害肝炎事件の検証及び再発防止のための医薬品行政のあり方検討委員会」の第 22 回会議で、研究班の津谷から報告され、委員会の最終提言に組み入れられた。以上の研究内容をまとめ、2011 年 6 月に一般向け書籍『日本で承認されていない薬を安全に使う －コンパッショネー
ト使用制度』(日本評論社)として刊行した。
さらに、2012 年には、論文「医薬品の CU 制度- なにが CU か・なにが CU ではないのか- 」
を「薬理と治療」誌に発表し、 また沖縄での 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会(2012.12.1)
でパネルディスカッション「日本版 CU 制度の創設をめざして」を組織した。
６．その他⑴ ブラウンバッグお薬チェック運動の実践と推進
高齢者は、慢性疾患などで複数の処方薬を定期的に服用する患者が多い。また、セルフメディケーションの普及により一般薬（OTC 薬）やビタミン剤などのサプリメントを高齢者自らが薬局で買い求めている場合もある。このように多くの種類の薬を同時に服用することは、同種同効薬の重複投与や薬物間相互作用などの「飲み合わせ」問題が生じる危険性が高い。入院医療の現場では、入院時に患者が持参する薬を薬剤師が確認することにより、重複投与や併用注意の事例を確認し医療安全に寄与した報告がある。一方、外来医療を中心とした薬局薬剤師によるこのような活動事例はないものの、同様の潜在的な問題が懸念されている。米国での調査によれば、処方薬だけでなく、OTC 薬やサプリメント・健康食品など、個々人が健康向上のために口にするものすべてを含んだ服用薬を対象とした場合、中高齢者の９割がいずれかを使用しており、5 剤以上の複数併用が 30％、重大な薬物相互作用のリスクが懸念される飲み合
わせが 4％に認められるなど、医療安全上の問題が指摘されている。
そのため高齢者にとって安全な薬物治療の適正化を推進していくためには、薬の専門家である薬局薬剤師が、定期的に服用薬に関する相談や確認を行うことを通して、すべての服用薬のメリットとデメリットを患者自身に正しく理解してもらうことが大切である。海外では「ブラウンバッグ運動」の名称で、患者が持参した薬を定期的に確認する運動が広く行われている。
このブラウンバッグ運動を、広島県薬剤師会および土浦市薬剤師会の協力により、各地薬局で実施中である。さらに、愛知県に本拠をおくスギ薬局グループ、静岡県に展開している「はいやく」グループの各薬局および京都市でも実施している。また広島県での研究結果を、Value in Health Regional Issue に投稿した。
⑵ 診療ガイドラインの法学的課題に関する研究
これまで、医薬分野においてどのような制裁・サンクションが政策として適しているかについて、法学的アプローチで研究してきている。
まず、2009 年に行った研究を、日本においてガイドラインの解釈をめぐる争いを減らし、
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合理的かつ円滑に医薬の提供が行われることを目的として行った欧米諸国の制度との比較分析し、端的にまとめた。つぎに、調査対象国を増やす、分析視点を拡張する等により上記研究を深化させたものを論文化して日本医事新報に発表した。
さらに、2008 年 8 月に選出された厚労科研費医療安全・医療技術評価総合研究事業のリサーチレジデントとしての研究を進めた。2009 年が欧米諸国の制度との比較研究であったのに対し、2010 年は、日本の判例研究を行った。下級審裁判例を含めて判例を収集し、診療ガイ
ドラインの適正機能の社会的条件について考察を深めた。2011 年には、臨床医の関心に沿わせる形でまとめ「診療ガイドラインの法的課題」として日本腎臓学会で報告した。診療ガイド
ラインの歴史的経緯、裁判との関わり、医療の不確実性および医療プロフェッションのオート
ノミーという理論的枠組みから構成される。
2012 年は、弁護士に対する対面インタビューと電話インタビューを行い、証拠方法としての診療ガイドラインについて現時点での認識を調べた。また、診療ガイドラインを薬物療法における autonomy の場面で捉えると、添付文書との関わりも問題となるため、関係についての調査も行った。この 2 つの研究は平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金 地域医療基盤開発推進研究推進事業「今後の EBM 普及促進に向けた診療ガイドラインの役割と可能性に関する研究」として実施された。
⑶ 中国における ATC/DDD を用いた Drug Utilization Research のレビュー
ATC/DDD は Anatomical Therapeutic Chemical (ATC) classification system and the Defined Daily
Dose(DDD)を表し、薬物利用研究（ Drug Utilization Research :DUR）の際に WHO が推奨する計測単位である。DUR に用いられた ATC/DDD システムは 1981 年に WHO のヨーロッパ地域
事務局、そして 1996 年に WHO の Headquarter により承認された．ATC/DDD は 1980 年代に中国へ紹介され、DUR の１つの研究方法として 利用範囲が広がっていた。
研究では中国における DDD を用いた DUR の現状を把握し、DUR の特徴を説明し、その世界的な位置づけを分析した。中国知識資源総データベース（CNKI）のサブデータベースである中国期刊全文データベース（CJFD）に 1960 年から 2009 年度まで 「限定日剂量 or (DDD
and (ATC or 解剖-治疗-化学代码))」で全文検索し、全部で 2,911 薬物利用研究を見つけた。
偶数年の研究論文（全部 1,268 篇）に対し分析を行った。
評価対象の薬の主なタイプは、抗感染症薬 (34.1%)、神経系薬 (25.5%)、胃腸薬 及び 代謝性用薬 (14.3%)。 用いられている DDD の主なソースは「新篇薬物学」 (83.9%)、 薬のしおり(66.8%) 、中国の薬局方 (52.0%)。 用いられている主な DDD 関連指数は DDDs (defined daily
doses)、 DUI (drug utilisation index)、DDC (daily dose cost)等である。主な結論は、中国における薬物利用研究の数量は増加し、WHO ATC/DDD 以外、研究者が独自に設定した DDD 値も広く使われていた。研究方法も様々存在していて、一意に定まらない。将来は質のよい薬物利用研究が強く望まれる。
以上は 2011 年に国際薬剤疫学会（International Society for Pharmacoepidemiology: ISPE) の公式雑誌 Pharmacoepidemiology and Drug Safety に発表されている。
2012 年 は 、 日 本 国 内 の 医 薬 品 を 対 象 に そ の う ち の い く つ が Norway Oslo の WHO
Collaborating Centre for Drug Statistics Methodology による公式の ATC コードを有するかの調査
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を開始し、沖縄での 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会で報告した。
⑷ 中国 essential drug list（中国国家基本薬物目録）と償還リストの関係の歴史
中国国家数字図書館、また、2 つの全文 DB である CNKI と Wanfang Med（万方医学） を用い、“基本薬物”、“基本薬物目録”などの検索用語により、1977-2011 年に発表された関連する
法令と文献の検索・収集・分析を行った。
⑸ 薬学系大学でのドライラボの歴史
医薬分業を社会的基盤として確立できず、医療から疎外された日本の薬学は、有機化学をはじめとする実験科学を基盤として独自の発展をした。ドライラボの歴史はそうした中で薬学と社会の接点がどのような経過をたどったかの歴史である。日本のドライラボは、東京帝国大学の衛生裁判化学講座 (丹波敬三)を源流とする。
インターネットを主とした現状調査によれば、日本の薬学系ドライラボは、薬学教育 6 年制
とも関連して少しずつ増えてはいるが、全体としていまだ少数にとどまっている。薬学は基礎系、臨床系、社会系など広範囲にわたる総合科学であり、今後の薬学・薬剤師に要請される社会的役割の指導原理として必要性を増す社会薬学など、ドライラボの一層の発展・強化が望まれる。
⑹ WHO 必須医薬品リストに見る世界の血漿分画製剤の歴史
1977 年から発行されている WHO 必須医薬品モデルリスト (EML) に掲載されている血漿分画製剤の歴史についての分析を実施した。過去、どのような血漿分画製剤が EML に掲載されてきたのか、その変遷の歴史と背景を調査した。EML に掲載される医薬品は、従来、
experience-based approach で 選 択 さ れ る ケ ー ス が 多 か っ た 。 2000 年 代 に 入 り 、 EML に
evidence-based approach の考え方が取り入られていく中で、EML に掲載されていた血漿分画製剤も大きな影響を受けた。その代表例が 2000 年のアルブミンの削除と、2003 年の人免疫グロ
ブリンの削除及び 2007 年の再掲載である。
2012 年 10 月に、日本血液製剤機構が設立され、日本の血漿分画製剤市場の事業環境に変化の兆しが見られつつある。一方、世界に目を転じると、2000 年頃から世界的な血漿分画製剤企業の統合など、合理化の動きが見られていた。そこで、何故、このようなダイナミズムが生じたのかについて、血漿分画製剤の特殊性に起因する事業構造という視点から解明を試みた。
血漿分画製剤には、血漿という一つの原材料から血液凝固因子、人血清アルブミン、人免疫グロブリンなど多数の製が生み出される、連産品構造という特徴がある。そこで、1 リットルの血漿から目的の蛋白質をどれだけ採集できるかを示す「収率」という指標を用いて、各製剤の製造に必要とされた血漿量を逆算し、1980 年代末以降の歴史的な推移を追った。結論として、当研究の分析結果と、実際に市場において発生していた歴史的イベントとの間に、符合する点が多く見られた。このことから、血漿分画製剤市場の分析においては、その独特な事業構造を理解し、個々の事業体ではなく、世界的な視点から捉えることの重要性が示唆された。当研究内容は、東京での 2012 年 11 月に開催された日本薬史学会 2012 年会において発表した。

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また、名古屋での日本薬史学会 2011 年会にて、口頭発表した「WHO 必須医薬品モデルリ
ストにみる血漿分画製剤の歴史」の内容に、今後の課題や展望など追加して論文を執筆し、投稿した。
⑺ 伝統医学・生薬領域の裁判例分析
伝統医学の科学的評価と臨床利用の機運が高まる中、生薬などによる健康被害も危惧されている。2010-2011(平成 22 年度-23 年度)厚生労働科学研究費補助金 地域医療基盤開発推進研究推進事業「生薬を用いた東アジア地区伝統医学と漢方医学の構成薬物及び配合比、表記法などに関する比較研究とデータベース作成」の一環として、2010 年は、生薬などに関する裁判上の争いについて調査を行った。商標権関連、特許権関連、不正競争関連、身体的損害の賠償、その他、という 5 つにグループ化して、それらの裁判例を分析した。
2012 年は、身体的損害の賠償をめぐる裁判例グループに焦点を絞り、製造物責任法の影響も考慮に入れつつ、下された具体的な司法判断を各論的に追究した。
⑻ 偽造医薬品への取り組み
偽造医薬品（counterfeit drug）とは、成分や製造元に虚偽の表示がある医薬品のことである。
世界の医薬品供給の 10%を占めるといわれ、有害物質の含有などによる使用者の健康被害や知的財産権の侵害などが問題となっている。例えば発展途上国では偽抗マラリア薬による健康被害が多くみられる一方で、日本などの先進国では生活改善薬、特に ED 治療薬の個人輸入において被害がみられる。ネットが介在するため規制や監視が困難となっている。
各国政府や WHO をはじめとする国際機関が積極的にこの問題に取り組んでいるが、被害は年々拡大しているのが現状である。各国で偽造医薬品の定義がまちまちで、状況把握すら難し
い場合もある。被害が世界規模になってきている今日、その対策も政府、国際機関そして製薬企業が連携した世界規模のものとする必要があろう。
⑼ レセプトデータベースにおける死亡の特定2006 年から厚生労働省により「レセプト情報・特定健診等情報データベース」の構築が始まり、2011 年度からは研究目的での利用が一定条件下で認められるようになった。大規模なレセプトデータベースにより、医薬品の使用に伴う重大な事象（死亡など）を比較的早期に発見できると期待されている。しかし、レセプトに記載されている死亡の情報は信頼性が低く、転帰欄から確認できる死亡は保険者の台帳に基づく死亡の 6 割程度であるとの報告がある。薬
剤疫学研究を行うにあたって、より正確に死亡を特定する手法の開発が求められている。そこ
で日本医療データセンターのレセプトデータベースを用いて、レセプトの情報によって死亡を特定するアルゴリズムを作成し、感度、特異度、陽性的中率に基づいて評価した。
⑽ 医療経済評価における非関連費用の取扱い
医療経済評価では、評価される医療技術の導入により消費量が変化する医療資源について、分析の立場も加味したうえで費用に含めるのが原則であり、医療費は費用として含まれる。医療費は、介入によって直接影響を受ける「関連医療費」と生命予後等の延長により間接的に影響が及ぶ「非関連医療費」に分類でき、前者の「関連医療費」を費用として含めることに異論はないものの、後者の「非関連医療費」の取り扱いに関しては種々の議論がある。ただし、一
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般的な医療経済評価において「非関連医療費」は分析に含めないことが多い。そこで「非関連医療費」の医療経済評価での取り扱い方を整理し、「薬剤疫学」誌においてその取扱い方についての提言を行った。

教育の概要
１．学部教育学部教育としては、2001 年度より、4 年生に対し、「医薬経済学」として、夏学期(2009.4−6)の木曜日 (14:40−16:10) に 90 分授業を 8 回行っている。2012 年は、医療経済学の専門家と、日本製薬工業協会医薬品産業政策研究所所長を非常勤講師として招いた。内容は、1) 医薬経済学とは：研究 design、2) endpoint, placebo, ethics、3) 経済評価の frame work と cost、4) 効果・効
用・便益の測定、5) 医療費と診療報酬制度・薬価制度、 6) システマティック・レビューと医薬経済学、7) QALY と経済評価モデル、8) 製薬企業と医薬経済学、 9) 医薬経済学研究の checklist と database、である。
また、2003 年度より「生物統計学」の講義を担当している。2012 年度には 3 年生に対し、金曜日(11:20-12:20) に 60 分授業を 15 回実施した。本講義には、生物統計学と EBM(evidencebased medicine)教育の専門家をそれぞれ非常勤講師として招いた。内容は、(1) イントロダクシ
ョン、生物統計学とは、(2)検定、(3) 推定と信頼区間、(4)感度と特異度、(5)相関と回帰、(6)EBM における統計、(7) 多変量分析、(8) 多重比較と推定、である。
２．大学院教育
大学院生に対する隔年開催の「医薬経済学特論」は、2007 年度冬学期まで開催されていた。
2009 年度からの大学院授業科目の改革に伴い、隔年(奇数年)開催の「社会薬学特論」に組み入れることとなり、講義がなされている。
また毎年開催の「基礎薬科学特論 IV」(2005-) で「臨床試験の論理と倫理」を、「クリニカルサイエンス特論」(2008-) で「臨床試験登録制度」を、「医薬品評価科学特論」(2005-)で「日本の医療制度と医薬品評価」を担当し講義を行った。
３．Hongo Health Economics Forum2001 年より開催している Hongo Health Economics Forum (HHEF）を、本年度も継続して毎月 1回開催した。広く、医薬経済学や医薬政策学に関連する外部講師を招聘し、報告と議論を行った。2012 年 12 月で通算 141 回となった。
４．講座の学生などの教育講座としては、大学院博士課程１年生が 1 名、修士課程 2 年生が 2 名、卒研生が 2 名（うち一人は 6 年制度の 4 年次）配属されている。また、研究員が 4 名、企業からの研究生が 1 名いる。
研究テーマとして、自然科学的な方法論にもとづくものと、人文科学的なものとの 2 つをもたせるようにしている。また、月 1 回の教室内ミーティングにおける研究進行状況の確認や文献抄読

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などとともに、学内外の関連するワークショップやセミナーなどにできるだけ参加させ、幅広い知識を得ることを方針としている。また年に 1 度以上は学会等での発表の機会を持つように研究に取り組んでいる。
５．薬剤経済学セミナー
2008 年 4 月より、本講座の学生並びに外部の研究者を対象とした薬剤経済学セミナーを毎週金曜日に実施している。本年度は、薬剤経済学の代表的な教科書である Methods for economic
evaluation of health care programs, third edition (Drummund MF ら、2005)を輪読した。本セミナー
は薬剤経済学の基礎から実践まで最新の知識と方法を学ぶよい機会となっている。

自己点検･評価
本講座は、2001 年 4 月に開設された医薬経済学寄付講座を 2006 年 4 月に引き継いだものである。
実験室を持たないドライラボとして、人文社会科学との融合領域での研究・教育と、より社会に開かれた活動を指向している。これまでに構築した研究・教育の基礎を生かし、具体的・多面的な研究活動を実践している。

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業績目録
研究業績（2012 年 1 月－12 月）
１．学術論文1) Kamioka H, Tsutani K, Mutoh Y, et al. A systematic review of randomized controlled trials on
curative and health enhancement effects of forest therapy. Psychology Research and Behavior

Management 2012; 5: 85-95. doi: 10.2147/PRBM.S32402
2) Tanaka E, Igarashi A, Tsutani K, et al. Analysis of direct medical and nonmedical costs for care ofrheumatoid arthritis patients using the large cohort database, IORRA. Mod Rheumatol. doi:
10.1007/s10165-012-0729-3
3) Bereniak A, de Linares Yolaine , Tsutani K, et al. Validation of a new international quality-of-life
instrument specific to cosmetics and physical appearance. Arch Dermatol 2012; 148(11):1275-82.
4) Akazawa M, Kusama M, Nomura K, Igarashi A. Drug Utilization Reviews by Community Pharmacists
in Japan: Identification of Potential Safety Concerns through the Brown Bag Program. Value in HealthRegional Issues 2012; 1 (1); 98-104.
5) Tarumoto N, Fukuda T, Igarashi A, et al. Micro-costing of Judo-therapy clinics : Multi-centered cost
analysis. Journal of Judo Therapy 2011; 19(4), 155-63.
6) 草間真紀子, 赤沢学, 津谷喜一郎. 医療機関における採用医薬品集作成と医薬品採否に関する実態調査. 臨床薬理 2012; 43(1): 43-9.
7) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. 日本の薬系大学における「ドライラボ」の過去・現在と今後の課題.
薬史学雑誌 2012; 47(1): 67-89.
8) 髙瀬義昌, 大石修司, 五十嵐中, 他. 在宅医療現場に潜在する閉塞性換気障害患者の検出に関する検討. 東京医科大学雑誌 2012; 70 (2); 215-25.
9) 福田敬，白岩健, 五十嵐中, 他. 世界で医療経済評価はどのように用いられているか? : 7 カ国の比較調査結果と日本での応用可能性についての検討. 医療経済研究 2012; 23 (2); 147-64.
10) 津谷喜一郎. 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金. 地域医療基盤開発推進研究事業．
「東ア
ジア伝統医学の有効性・安全性・経済性のシステマティック・レビュー」(H22-医療-一般011). （研究代表者: 津谷喜一郎） 平成 23 年度総括・分担研究報告書.
11) 津谷喜一郎. 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金. 地域医療基盤開発推進研究事業．
「東ア
ジア伝統医学の有効性・安全性・経済性のシステマティック・レビュー」(H22-医療-一般011). （研究代表者: 津谷喜一郎） 平成 22～23 年度総合研究報告書.
12) 津谷喜一郎, 五十嵐中. コンジョイント分析の手法を用いた RA 生物学的製剤の自己負担軽減の妥当性に関する研究. In: 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金. 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業. 「関節リウマチに対する生物学的製剤の作用機序、投与方法、治療効果等に関する研究」. （研究代表者: 竹内勤）平成 23 年度総括・分担研究報告書 p.53-5.
13) 津谷喜一郎, 五十嵐中. コンジョイント分析の手法を用いた RA 生物学的製剤の自己負担軽減の妥当性に関する研究. In: 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金. 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業. 「関節リウマチに対する生物学的製剤の作用機序、投与方法、治療効果等に関する研究」. （研究代表者: 竹内勤）研究報告書（免疫アレルギー疾患分野）第 2 分冊
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p.44-5.
14) 津谷喜一郎, 福澤学，稲垣英仁，長澤道行. 添付文書と診療ガイドライン. In: 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金. 地域医療基盤開発推進研究事業. 「今後の EBM 普及促進に向けた診療ガイドラインの役割と可能性に関する研究」. （研究代表者: 中山健夫）平成 23 年度総
括・分担研究報告書 p.52-7.
15) 長澤道行．診療ガイドラインの訴訟における役割について：インタビュー調査．In: 平成 23
年度厚生労働科学研究費補助金. 地域医療基盤開発推進研究推進事業.「今後の EBM 普及促進に向けた診療ガイドラインの役割と可能性に関する研究」総括・分担研究報告書（研究代表者: 中山健夫）．2012．p.113-8．
16) 津谷喜一郎, 福澤学, 稲垣英仁, 長澤道行. 添付文書と診療ガイドライン. In: 平成 23 年度厚生
労働科学研究費補助金. 地域医療基盤開発推進研究事業. 「今後の EBM 普及促進に向けた診療ガイドラインの役割と可能性に関する研究」. （研究代表者: 中山健夫）総括分担研究報告書 p.82-3.
17) 津谷喜一郎, 長澤道行. 生薬などに関する裁判例の分析. In: 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金. 地域医療基盤開発推進研究事業. 「生薬を用いた東アジア地区伝統医学と漢方医学の構成薬物及び配合比、表記法などに関する比較研究とデータベース作成」（研究代表者: 鳥居
塚和生） 総括・分担研究報告書 p.101-7.
２．総説・解説
1) 津谷喜一郎. よい雑誌とよい論文：臨床試験登録と CONSORT 声明. 臨床評価 2012; 39(3):475-84.
2) 原田隆之, 津谷喜一郎. シリーズ「医療の近接領域および社会科学における EBP の動向」連載
開始に当たって. The Informed Prescriber 2012; 27(5): 61-2.
3) 津谷喜一郎, 笹栗俊之. 座長のまとめ. 第 32 回日本臨床薬理学会年会 2011.12.1 浜松 シンポ
ジウム 4：ヘルシンキ宣言の過去と現在. 臨床薬理 2012; 43(4): 243.
4) 津谷喜一郎. ヘルシンキ宣言と臨床試験登録. 臨床薬理 2012; 43(4): 249-50.
5) 津谷喜一郎. 話題提供：医療政策から. （独）科学技術振興機構研究開発戦略センター(JST=CRDS)「科学技術イノベーション政策の科学」の構造化に向けた検討準備会合

セッシ

ョン 2：他の政策分野における経験から学ぶ. 東京, 2011.8.5. ワークショップ報告書「科学技術イノベーション政策の科学」の俯瞰・構造化に向けた検討. （独）科学技術振興機構研究開発戦略センター政策ユニット, 2012. p.43-7.
6) 古閑晃, 甲斐靖彦, 津谷喜一郎, 他. 米国における Postmarketing Requirements と日本における市販後の研究に関する比較と提言―米国と日本の市販後研究の比較と日本の安全性監視計画への提言に関するタスクフォースからの最終報告―. 薬剤疫学 2012; 17(1): 55-66.
7) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. 医薬品のコンパッショネート使用制度（CU）－なにが CU か・なにがCU ではないのか－. 薬理と治療 2012; 40(10): 831-40.
[http://www.lifescience.co.jp/yk/jpt_online/review1210.pdf]
8) 稲垣英仁, 津谷喜一郎. バイオマーカーを用いた薬物療法の経済評価と保険収載. がん分子標的治療 2012;10(4): 46-50.
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9) 津谷喜一郎. 代替医療と語り研究会. 生存科学 2012; 23(A): 137-40.
10) 白岩健, 津谷喜一郎. 分子標的薬の薬剤経済的評価－がんに対する K-ras 検査を組み合わせた
セツキシマブ治療を例として－. 日本臨牀 特集「分子標的薬―がんから他疾患までの治癒をめざして」 2012; 70(Suppl8): 664-8.
11) 白岩健, 三好康弘, 津谷喜一郎. コンパニオン診断に基づく薬物療法の経済評価―セツキシマ
ブ治療における K-ras 遺伝子変異検査と、ゲフィチニブ治療における EGFR 遺伝子変異検査を例として―. 病理と臨床 2012; 30(12): 1351-4.
12) 津谷喜一郎. 薬効評価 60 年代後半から普及. 薬事日報 2012.12.21.
13) 柳川俊之, 津谷喜一郎. シリーズ・中医薬の国際化と標準化に関する中国の政策 第 1 回: 中医薬の国際化と標準化の背景. 和漢薬. 2012; No. 712: 2-4.
14) 柳川俊之, 津谷喜一郎. シリーズ・中医薬の国際化と標準化に関する中国の政策 第 2 回: 中国
における中医薬政策の歴史. 和漢薬. 2012; No. 714: 2-8.
15) 白岩健, 五十嵐中, 池田俊也, 福田敬. 医療経済評価にまつわる 5 つの論点. 社会保険旬報
2012; 2517: 31-5.
16) 五十嵐中, 白岩健, 池田俊也, 福田敬. アジア諸国の医療経済評価. 社会保険旬報 2012; 2515:
34-8.
17) 五十嵐中, 白岩健, 池田俊也, 福田敬. オーストラリアの医療経済評価. 社会保険旬報 2012;
2513: 31-5.
18) 白岩健, 五十嵐中, 池田俊也, 福田敬. 英国における医療経済評価. 社会保険旬報 2012; 2511:
30-4.
19) 白岩健, 五十嵐中, 池田俊也, 福田敬. 医療経済評価にまつわる 5 つの論点. 社会保険旬報
2012; 2509: 31-5.
20) 五十嵐中. 生物学的同等性試験とは? ジェネリック研究 2012; 6; 99-103.
21) 五十嵐中, 橋本義彦, 下妻晃二郎, 他. 医療経済評価における非関連費用の取扱い. 薬剤疫学
2012; 21 (1): 21-5.
22) 五十嵐中. タッチ 1 秒, お薬手帳! : 川崎市宮前区での「電子お薬手帳」実証実験. 調剤と情報
2012; 18 (9); 1321-6.
３．著書
1) 津谷喜一郎. 日本のエビデンスに基づく医療（EBM）の動きからのレッスン. In: 教育政策研究所（編）. 教育研究とエビデンス 国際的動向と日本の現状と課題. 明石書店, 2012.p.185203.
2) 辻かおり, 津谷喜一郎. アンメット・メディカルニーズ. In: 笠原忠, 木津純子, 諏訪俊男
（編）. 新しい薬学事典. 明石書店, 2012.p.340-3.
3) 五十嵐中, 津谷喜一郎. 薬剤経済学. In: 笠原忠, 木津純子, 諏訪俊男（編）. 新しい薬学事典.
明石書店, 2012.p.344-8.
4) 白岩健, 津谷喜一郎. エンドポイント. In: 笠原忠, 木津純子, 諏訪俊男（編）. 新しい薬学事典. 明石書店, 2012.p.349-53.
5) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. コンパッショネート使用. In: 笠原忠, 木津純子, 諏訪俊男（編）. 新
－304－
目次へ

しい薬学事典. 明石書店, 2012.p.353-6.
6) 五十嵐中, 佐條麻里, 高瀬義昌. わかってきたかも!?医療統計. 東京図書, 2012.
４．学会や一般向けの講演
1) 津谷喜一郎, 五十嵐中. コンジョイント分析の手法を用いた RA 生物学的製剤の自己負担軽減の妥当性に関する研究. In: 平成 23 年度厚生労働科学研究費補助金 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業 「関節リウマチに対する生物学的製剤の作用機序、投与方法、治療効果等に関する研究」. （研究代表者: 竹内 勤）平成 23 年度（免疫アレルギー疾患分野）研究報
告会. 東京, 2012.1.24. 抄録集 p.12.
2) Tsutani K, Mori R (Organizers and co-chairs). Symposium 1: Development of Clinical Epidemiology
Network in East Asia. 第 22 回日本疫学会学術総会. 東京, 2012.1.28. Journal of Epidemiology
2012; 22(Suppl 1): 51.
3) Tsutani K. Overview of clinical practice guidelines in Japan. Symposium 1: Development of Clinical
Epidemiology Network in East Asia. 第 22 回日本疫学会学術総会. 東京, 2012.1.28. Journal of

Epidemiology 2012; 22(Suppl 1): 58-9.
4) Tsutani K. Japanese translation of the Cochrane review abstracts, and others. 10th Minds Seminar“Development, Distribution and Utilization of the Cochrane Reviews : Role of EACA”. Tokyo, 28
January 2012.
5) 津谷喜一郎. 添付文書と診療ガイドライン. 平成 23 年度厚生労働科学研究 地域医療基盤開発推進研究事業 「今後の EBM 普及促進に向けた診療ガイドラインの役割と可能性に関する研究」班公開フォーラム「診療ガイドライン：新たなステップへ」. 東京, 2012.2.12.
6) 五十嵐中. 関節リウマチの薬剤経済学. A NOUVEAU MEETING,横浜, 2013.2.28.
7) 五十嵐中. 諸外国における医療経済評価ガイドライン. ISPOR 日本部会第 8 回学術集会. 東京,
2012.3.25.
8) Igarashi A. Developing Japanese HTA guideline; How to handle with various technical issues? 1st
HTAsialink Annual Conference. Pechaburi, Thailand. 15 May 2012.
9) Tang W, Igarashi A, Tsutani K. Review of pharmacoeconomic evaluations on Kampo medicine inJapan. Integrative Medicine & Health 2012. Portland, USA, 18 May 2012. Abstract Book p.306.
10) 五十嵐中. 関節リウマチ生物学的製剤の薬剤経済学. 第 7 回関節リウマチ Biological Meeting,神戸, 2012.5.24.
11) 五十嵐中. 医療経済から見る薬物治療の意義. 北海道 COPD コホート研究講演会. 札幌,
2012.6.2.
12) Igarashi A. What and How should we do for HTA in Japan? –developing HTA guidelines for drugs &medical devices-. ISPOR 17th Annual International Meeting. Washington DC, USA. 5 Jun 2012.
13) 上岡洋晴, 川村陽一, 津谷喜一郎, 前田眞治, 早坂信哉, 奥泉宏康, 岡田真平. デルフィー・コ
ンセンサス法を用いた温泉介入研究のチェックリストの開発：SPAC チェックリスト. 第 77 回
日本温泉気候物理医学会総会・学術集会. 仙北, 2012.6.8. プログラム・抄録集 p.62.
14) 五十嵐中. 医療経済評価のコストとは? A Nouveau Meeting. 仙台, 2012.6.9.
15) 五十嵐中. 医療経済評価の「コスト」って何? Humira Meeting in Hyogo. 神戸, 2012.6.14.
－305－
目次へ

16) Igarashi A. How the health-economic data can contribute “anti-tobacco policy” implementation in
Japan? KSRNT conference 2012. Seoul, 16 Jun 2012.
17) 五十嵐中.関節リウマチの薬剤経済. 第 2 回城東リウマチ病診連携研究会. 東京, 2012.6.22.
18) 五十嵐中. TreeAge を用いた決断分析と費用効果分析. 看護経済・政策研究学会第 9 回研究会.
東京, 2012.7.14.
19) 津谷喜一郎. 漢方と EBM. 2012 年度医学生のための漢方医学セミナー. 亀岡, 2012.8.3.
20) 五十嵐中. 関節リウマチのくすりの費用対効果は? 静岡 RA ナースミーティング. 静岡,
2012.8.25.
21) Hashimoto Y, Igarashi A, Miyake T, Iinuma G, Fukuda T, Tsutani K. Economic evaluation of CT
colonography (CTC) introduction into the colorectal cancer screening program in Japan. ISPOR 5th
Asia-Pacific Conference . Taipei, Taiwan, 4 September 2012.
22) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. 未承認薬のコンパッショネートユース(CU)制度: なにが CU か・なにが CU でないのか. 日本社会薬学会第 31 年会. 鈴鹿, 2012.9.15. 社会薬学 2012; 31(2): 76-7.
23) 五十嵐中. 関節リウマチ生物学的製剤の費用対効果は? 第 3 回さいたま RA ケアフォーラム.
さいたま, 2012.10.20.
24) 五十嵐中. くすりの費用対効果とレセプトデータの可能性. JMDC 医療データセミナー. 東京,
2012.10.26.
25) Tsutani K. Introduction of traditional medicine: alternative but rational approach. Diploma Course on
Research & Development of Products to meet Public Health Needs. Nagasaki, 31 October 2012.
26) Tsutani K. Guidance on herbal medicine. Diploma Course on Research & Development of Products tomeet Public Health Needs. Nagasaki, 31 October 2012.
27) 坂上裕一郎, 津谷喜一郎. 事業構造から見る血漿分画製剤市場の歴史的変遷. 日本薬史学会
2012年会. 東京, 2012.11.17. 講演要旨集. p. 20.
28) Igarashi A. Beyond “HTA urban legends”. DIA Japan annual conference. Tokyo, 20 Nov. 2012.
29) 五十嵐中. 関節リウマチ生物学的製剤の費用対効果は? 福岡 RA ナースミーティング. 福岡,
2012.11.21.
30) 五十嵐中, 折原慎弥, 福田敬, 川村直久, 鈴木宏, 津谷喜一郎. 小児へのロタウイルスワクチン（ロタリックス）投与の費用効用分析. 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会. 沖縄, 2012. 11.29.

臨床薬理 2012; 43 Suppl: S62.
31) 山口裕美子, 滕麗達, Hege Salvesen Blix, 津谷喜一郎. 日本の薬に ATC コードはいくつ付いているか？. 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会. 沖縄, 2012. 11.29. 臨床薬理 2012; 43 Suppl:
S256.
32) 福澤学, 稲垣英仁, 長澤道行, 津谷喜一郎. 添付文書に記載される診療ガイドラインの現状.
第 33 回日本臨床薬理学会学術総会. 沖縄, 2012. 11.29. 臨床薬理 2012; 43 Suppl: S257.
33) 笹栗俊之, 津谷喜一郎（座長）. シンポジウム「臨床試験の倫理: ダブルスタンダードの解消はなるか」. 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会 . 沖縄, 2012. 12.1. 臨床薬理 2012; 43 Suppl:
S191.
34) 津谷喜一郎. 学術委員会研究倫理小委員会設立の背景と活動. 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会

シンポジウム「臨床試験の倫理: ダブルスタンダードの解消はなるか」. 沖縄, 2012.
－306－
目次へ

12.1. 臨床薬理 2012; 43 Suppl: S191.
35) 津谷喜一郎, 磯部哲（座長）. パネルディスカッション 2 「日本版コンパッショネート使用制
度の創設をめざして」. 第 33 回日本臨床薬理学会学術総会. 沖縄, 2012. 12.1. 臨床薬理 2012;43 Suppl: S212.
36) 五十嵐中. 大型医療機器の経済評価. GE ヘルスケア講演会. 東京, 2012.12.14.
37) Tsutani K. Evidence reports of Japanese acupuncture and moxibustion (EJAM) – history, methods andoutcome-. Category 4: Issues on the standardization of acupuncture theories and practice. Symposiumon Acupuncture Development in Beijing 2012. Mechanical and Clinical Research on Early Intervention
and Treatment of Depression with Chinese Medicine/Acupuncture. Beijing, 16 December 2012.
38) 津谷喜一郎. 関節リウマチ生物学的製剤の国内臨床試験のエビデンス整理に関する研究―「いつ」「なに」がわかるか？―. In: 厚生労働科学研究費補助金 難治性疾患等克服研究事業（免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業） 「関節リウマチに対する生物学的製剤の作用機序、投与方法、治療効果等に関する研究」. (研究代表者: 竹内 勤)平成 24 年度合同研究発表会.
東京, 2012.12.21. プログラム・抄録集 p.9.
５．学外講義・その他【津谷喜一郎】
東京大学医学部, 東京医科歯科大学大学院, 京都大学医学系大学院, 長崎大学大学院、長崎大学歯学部, 東京薬科大学【五十嵐中】
東京大学大学院医学系研究科, 東京薬科大学薬学部, 武蔵野大学薬学部, 文京学院大学保健医
療技術学部

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◆ ファーマコビジネス・イノベーション教室 ◆特任教授

木村 廣道（きむら・ひろみち）(2002.9 就任)

昭和 49 年東京大学薬学部卒、昭和 54 年同大学院薬学系研究科博士課程修了、薬学博士
昭和 60 年スタンフォード大学大学院 ビジネススクール修了、経営学修士
前職：日本モンサント株式会社 代表取締役社長

特任講師

桝田 祥子（ますだ・さちこ）(2008.4 就任)

平成９年東京大学薬学部卒、同 18 年同大学院工学系研究科博士後期課程修了、博士（学術）前職：東京大学先端科学技術研究センター 特任助手

特任助教

櫻木 誠（さくらぎ・まこと）(2012.12 就任)

平成 12 年東京大学理学部卒、同 18 年京都大学大学院医学系研究科博士課程修了、医学博士
前職：シグマアルドリッチジャパン株式会社

研究の概要
日本が科学技術立国として将来に亘り持続的な発展を目指すなか、医薬・ライフサイエンス領域
は国家戦略的に重要な位置を占めている。その一方で、グローバル化が進む医薬産業において、市場としての日本国の位置づけは、年々低下している。このような状況下、医薬産業が持続的に発展するためには、産業特有の事情を踏まえ、イノベーションとパブリックヘルス、国際競争と国際協調などの視点を考慮した多面的な産業研究を行い、社会基盤の整備を行う体制が必要である。
本講座の目的は、社会のニーズに即した教育および産業研究を機動的に実施し、その成果を速やかに社会還元することにより、日本の産業振興に貢献することである。これを実現するため、研究、
創薬基盤整備、教育の３つを軸とした活動を展開している：
1. 医薬・ライフサイエンス産業の学術的研究：
医薬・ライフサイエンス産業の発展のために、産業・社会と大学双方にとって実りある価値を創造するための「新しい仕組み」を、学術的見地から研究していく
2. 創薬促進のための基盤整備：
新たな産学官連携モデル、社会システム、規制等の提言により、創薬推進のための基盤整備をおこなう。
3. 「リーダー」人材の養成：
医薬・ライフサイエンス分野を専門とする人材に対し、経営などの他分野の教育と研究の機会を提供し、産業振興を先導する人材を養成する。
これまでの薬学研究はライフサイエンスの基礎研究が中心だったが、グローバル化に伴う企業経営の効率化、規制先進国としての日本の在り方、アンメットニーズに応えるための産学官連携など、

－308－
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医薬関連産業の課題は年々、国際化、多様化し、学問領域横断的な社会薬学研究の推進が期待されている。このことを受け、本講座の主要な研究テーマとして以下の３つのドメインを設け研究を行っている。すなわち：
1. 産業構造変化の要因分析（産業構造論）：
グローバル企業買収・合併、医薬品産業の経営環境変化と産業構造再編成、サプライチェーン（物流・情報流）の在り方に関する研究
2. 企業、大学、医療機関等における経営課題の解決（マネジメント・戦略論）：
創薬研究・臨床試験における経営課題、リスクマネジメント、知財戦略・マネジメント、ヘルスコミュニケーションに関する研究
3. 産業振興育成のための新たな社会システムの提言（産業政策論）：
レギュラトリーサイエンス、薬価制度の在り方、産官学医の連携システム、創薬インフラ整備、新規ビジネスモデルに関する研究
研究の実行にあたっては、内部努力とともに、外部ネットワークの活用に努めている。これまでに、米国スタンフォード大学（本邦発グローバル製薬企業の事例研究）、武田薬品工業株式会社（同左）、株式会社シーエーシー（製薬企業における創薬研究の評価手法に関する研究）、日医総研(最近の予防・健康関連事業の動向とそれにかかわる医療専門職の実態調査）、アステラス製薬株式会社（本邦製薬企業の合併・統合事例の研究）、Imperial Collage London（ヘルスケア産業のR&D に関する研究）、がん研究センター（技術進歩と疾患との関連性に関する検討）、医薬品医療機器総合機構（革新的医薬品の規制ガイドライン作成研究）等との共同研究を実施または実施中で
ある。

教育の概要
薬学・医学・医療等の専門領域の教育を受けた学生、研究生、職員、社会人を対象に経営学の教育を受ける機会を提供し、産業界に有用な人材の輩出に努める。同時に異分野間の人材交流・共同研究などの学産連携の積極的推進を通して、知の連鎖、知の集積のメカニズムをつくりあげ、関連事業領域における新たな革新的経営モデル、イノベーションを実現する新たな経営プロセスをグ
ローバルな視点から探索・追求する。この目的にそって、現在は以下の教育インフラを用意し拡充に努めている：
1. 講義
目的：企業経営・企業戦略の基本を学び、医薬品・医療ビジネスの構造と特徴を理解するための基礎を提供する。
内容：学部講義「医薬品・医療ビジネス」（第７学期）
学部講義「薬事法・特許法」（第７学期；特許法担当）
－309－
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大学院講義「基礎薬科学特論Ⅳ」（夏学期２コマ担当）
2. 公開講座
目的：医薬・ライフサイエンス領域のホット・トピックを幅広く扱い、また学外にも参加機会を提供する。
内容：ファーマコビジネス・イノベーション教室「平成 24 年度公開講座「医療産業イノベー
ションフォーラム」（後期）」
3. ゼミナール
目的：通常講義の発展編と位置付け、幅広い分野のスキル・知識を能動的に育成する機会とする。
内容：「PBI セミナー」（通期）
研究教育としては、社会人特別選抜大学院生、研究生および受託研究員の受け入れを推進し、サイエンス・ビジネスのクロスオーバー人材の育成に努めている。2012 年度からは大学院博士課程
10 名、研究生１名、研究員５名の体制となり、内部研究進捗発表の場である「PBI コロキウム(毎週、通期）」をはじめ、本講座の研究活動に精力的に従事している。

自己点検･評価
当教室は、2002 年９月に創設され、薬学部、薬学系研究科（大学院）および医学部での講義等を通じ、クロスオーバー型人材の必要性、重要性を学内外に向けて発信している。本年度も、「医療産業イノベーションフォーラム」（後期）の実施を通じて、本学学生のみならず他大生、あるいは、産業界や官公庁と人々との情報交換の場を提供した。
2012 年９月より、第３期目 (～2016 年３月) がスタートした。2008 年より東京大学グローバ
ル COE プログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション（Center for Medical System
Innovation：CMSI）」に参画し、木村廣道教授は社会還元系リーダーを務めている。また、2009 年
より最先端研究開発支援プログラム「ナノバイオテクノロジーが先導する診断・治療イノベーション」に参画している（木村廣道教授は共同提案者）。前述の PBI 公開講座は CMSI のカリキュラムとして採用されており、薬学系研究科・薬学部の学生に止まらず、医学・工学系の学生を始めとした異分野を専攻する学生に対しても広く教育プログラムを提供している。2012 年 10 月より「革新的医薬品・医療機器・再生医療製品実用化促進事業」において、共同提案者・研究実施者として参画
し、規制当局と連携したガイドライン整備と人材交流を行っている。また、海外の大学から夏期交
換留学生を受け入れ、当教室からは留学生を派遣するなど、国際的な研究環境の構築および国際的観点からの教育・研究活動の推進にも力を入れている。

－310－
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論 文・総 説1.

Fujiwara H. and Kimura H. How manager's compensation, strategy, and institutional environment
motivate entrepreneurial financing choices? Some evidence from venture capital firms’. Journal ofPrivate Equity, 15(1), 56-66. 20122.

Hayashi K., Masuda S. and Kimura H. Analyzing global trends of biomarker use in druginterventional clinical Studies. Drug Discoveries & Therapeutics 6(2):102-107. 20123.

Ohira T et.al. Risk Factors for Sudden Cardiac Death among Japanese: the Circulatory Risk in
Communities Study (CIRCS). Journal of Hypertension, 30(6):1137-1143. 20124.

Shimura H., Masuda S., Kimura H. Analyzing the generics penetration trend in the Japanesedispensing market by therapeutic category. Journal of Generic medicines, 9(2),55-62. 2012

5.

Fujiwara, H. and Kimura, H. How Managers’ Compensation, Strategy, and Institutional
Environment Motivate Entrepreneurial Financing Choices: Some Evidence from Venture Capital
Firms. Journal of Private Equity, 15(3), 45-61. 2012

6.

Sato D., Sato Y., Masuda S., Kimura H. Impact of the sitagliptin alert on prescription of oralantihyperglycemic drugs in Japan. International Journal of Clinical Pharmacy, 34:917-924. 20127.

Hayashi K., Masuda S. and Kimura H. Impact of biomarker usage on oncology drug development.
Journal of Clinical Pharmacy and Therapeutics, Article first published online: 11 OCT 20128.

Shoda E., Masuda S., Kimura H. Current trends in anticancer drug development in Japan focusedon transition from traditional cytotoxic to targeted anticancer therapies. Journal of ClinicalPharmacy and Therapeutics, 37(5): 547–552, October 20129.

Sato D., Sato Y., Masuda S., Kimura H. Effect of Sitagliptin Safety Alert on Prescription Behavior
for a Propensity Score-matched Cohort of Patients Based on Prescription Receipt Data for Oral
Antihyperglycemic Drugs. Drug Safety, in press

10. Shisido A., Masuda S., Kimura H. Bringing Phase I Trials in Healthy Subjects to Japan: Current
Practices and Future Directions. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, in
press

著 書
1.

木村廣道（監修）.「各界トップが挑戦する

医療・ヘルスケア産業ビジネスモデル (2012年)」かんき出版

学 会・講 演1.

木村廣道 「拡大する医薬・医療ビジネスの最前線」星薬科大学講義(2012.4)

2.

木村廣道 「医療ソリューション産業へと転換する医薬品産業のグランドデザイン」東京大学
エグゼクティブマネジメントプログラム(2012.4)

3.

木村廣道 「総括」星薬科大学講義(2012.6)

4.

木村廣道 「Life Innovation Strategy in Japan」欧州連合代表部講演(2012.7)

5.

木村廣道 「医療産業の未来～メディカルソリューションの展開～」甲南大学講義(2012.11)

6.

木村廣道 「グローバルでの存在意義が問われる日本医療産業のグランドデザイン」東京大学
－311－
目次へ

公開講座医療産業イノベーションフォーラム(2012.11)
7.

木村廣道 「医療産業の未来～メディカルソリューションの展開～」甲南大学講義(2012.11)

8.

木村廣道 「ナノ DDS 医薬の Regulation と産業振興」革新的医薬品・医療機器・再生医療製品実用化促進事業キックオフシンポジウム(2012.12)

9.

桝田祥子「医薬品産業と創薬：創薬プロセス概観」星薬科大学(2012.4)

10. 桝田祥子「創薬の担い手（３）:行政、大学・公的研究機関等の役割」星薬科大学講義(2012.6)
11. 桝田祥子「米韓 FTA を踏まえて、TPP による日本の製薬産業に対する影響を予測する－主に
米国知財戦略から」SS 勉強会 (2012.7)
12. 桝田祥子「医薬品産業と米国 FTA 戦略-米韓 FTA による韓国医薬品産業への影響と TPP に与える示唆」EFPIA 知的財産法務部会(2012.8)
13. Ban T, Masuda S, Kimura H. The Influence of Regulatory Alert Concerning Fatal Bleedings in
Prescription Trends of a New Oral Anticoagulant Drug, Dabigatran, in Japan. 7th Asian Conference
on Pharmacoepidemiology(2012.10)

社会への貢献木村廣道
・ (社）経済同友会幹事
・ 日本スタンフォード協会 副会長
・ (社）日本薬学会 広報委員長（2007.4～）
・ (独）日本学術振興会 科学研究費専門委員
・ 文部科学省科学技術・学術審議会臨時委員

－312－
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◆ 医薬品情報学講座 ◆
特任教授

澤田

康文（さわだ・やすふみ）

昭和49年東京大学薬学部卒、昭和51年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：九州大学大学院薬学研究院教授、薬学博士

特任准教授(兼担)堀里子（ほり・さとこ）

東京大学大学院情報学環准教授

平成９年東京大学薬学部卒、平成11年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 特任講師、博士（薬学）

特任講師

三木

晶子（みき・あきこ）

昭和50年神戸薬科大学薬学科卒、昭和52年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 研究員、薬学博士

特任助教

佐藤

宏樹（さとう・ひろき）

平成14年九州大学薬学部卒、平成16年同大大学院薬学府修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 研究員、修士（薬学）

研究の概要「創薬」研究は、巨額の研究開発費や大規模な市場を背景に、近年のゲノム創薬などの追い風も受け、学問的にも産業的にも大きな発展を遂げてきた。これに対して、医薬品が市販された後の「育薬」(新たな効能効果、使用法を発見・実証する、副作用の回避法を探る、患者個別化医療のための情報を作る、など）や「医薬品適正使用」（薬を正しく使うこと）のための研究は、非常に立ち後れている。この両者のアンバランスによって、薬害が生じたり、優れた医薬品が市場からの撤退を余儀なくされたり、医療費が高騰するなどの不利益がもたらされていると考えられる。また、医薬品適正使用・育薬を推進してこうした現状を打破するためには、「医薬品情報」の１）適正な収集、２）薬物動態・薬力学に基づく評価・解析、３）最適な規格化/標準化/電子化、
４）医療現場に対する適切な提供、も重要な要素となる。当講座は、育薬・医薬品適正使用研究を、主に医薬品情報の立場から推進するために設立された。
以下に、現在、我々が取り組んでいる主要な研究テーマを記す。
１．薬物動態・薬力学的手法による、ヒトにおける薬効・副作用の定量的予測
医薬品がヒトに投与されてから、実際に薬理効果（治療効果や副作用）が発現するまでには、さまざまなプロセスが介在している。すなわち、吸収、分布、代謝、排泄などの薬物動態学的プ
ロセスや、受容体などの機能蛋白質との結合、その後の薬効発現などといった薬力学的プロセスである。また、これらのプロセスには、病態、個人差、薬物相互作用、蛋白質の発現誘導、日周
リズムといったさまざまな変動要因が影響を及ぼす。こうしたそれぞれのプロセスや、それらに対する変動要因に関しては、個々に詳細な研究が進められてきた。しかしながら、実際にある医薬品を、ある投与スケジュールに従って、眼前の患者に投与した場合の薬理効果のプロファイル
を、それらの研究成果から演繹的手法によって定量的に予測するための方法論は確立していない。
－313－
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当講座では、薬物動態学（ファーマコキネティクス）と薬力学（ファーマコダイナミクス）のモ
デル解析手法を用いて、さまざまな薬物の薬効、副作用、相互作用を定量的に予測するためのモデルや方法論を構築し、発表している。
２．コンピュータによる処方設計・処方鑑査支援システムの構築
医薬品による薬害（副作用、薬物有害反応）は、極めて大きな社会的損失をもたらす。米国健康管理研究局（AHRQ）によれば、薬害の被害者は、全米で年間 77 万人以上、薬害の対処に要した病院のコストは全米で年間 15.6～56 億ドルにものぼるが、処方作成を適切に電算化することにより、これら薬害の大半は防止可能であると報告している。また、薬物治療の質を向上させるた
めには、EBM（Evidence-based Medicine）はもちろん、前項で述べた薬効・副作用の定量的予測を投与前に活用することも必要となる。この時、必要な膨大な医薬品情報の中から必要な情報を効
果的に医療現場に提供したり、薬物動態・薬力学に基づく予測システムを実現するためには、コンピュータによる支援が不可欠である。
すなわち、有効、安全、かつ高質な薬物治療を実現するためには、高質な医薬品情報に基づき、処方作成・処方鑑査（チェック）が正しく行われる必要があり、そこに医療の IT 化が果たす役割
は非常に大きいといえる。そして近年では、医療情報システムの一環として電子カルテシステムの開発が急がれており、そのための処方設計支援コンポーネントの開発は焦眉の急と言える。
そこで当講座においては、薬物動態・薬力学的解析の技術を活かして、既存の、または将来開発されるであろう電子カルテシステムに対応した処方設計・処方鑑査支援システムを構築することを目指している。具体的には、これらのシステム構築に必要な医薬品情報データベースの設計・構築、システムのアルゴリズムの開発、並びに、処方設計支援のためのプロトタイプやモジュールの開発、評価を行っている。同時に、処方ミスの原因となる医薬品商標名の類似、並びに PTP シートの外観類似に関して、その類似度を定量的に評価するための指標の開発にも成功した。さらに、情報学環の他講座との連携に基づき、ユビキタスコンピューティングと RFID 技術を活用した
医療従事者ならびに一般市民向けの医薬品及び健康食品の適正使用チェックシステムの研究開発を進めている。
３．医薬品情報の収集・解析・評価・提供のための情報システムの構築
真に医療現場のニーズにマッチした研究を行うためにも、また大学で得られた研究成果を医療現場に還元するためにも、大学と医療現場の間の情報交換は必要不可欠である。また、教育面でも、医療現場には臨床事例という教育素材があふれており、これを収集することは大学にとって重要である。さらに、医療現場における教育にも、大学は積極的にかかわって社会貢献を進めていかなければならない。しかし、これらを実現するためには、医薬品情報や教育コンテンツなどを効率的に収集・解析・評価・提供するためのシステムとプラットフォーム、メディアが必要となる。そこで当講座においては、主にインターネットインフラを活用し、医薬品情報（教育コンテンツを含む）を収集・解析・評価・提供するためのシステムを構築するという研究を行っている。
まず、薬剤師間情報交換システム（アイフィス）について述べる。薬剤師の資質向上のためには、さまざまな臨床薬剤業務の事例を検討することが重要である。特に、調剤事故にまでは至ら
－314－
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なかったヒヤリハット事例や、処方チェックにより投薬ミスを事前に回避した事例から学ぶべきものは多い。しかし、こうしたヒヤリハット事例や処方チェック事例の多くは外部には公開されない。そこで我々は、インターネットを利用してこのような事例を収集し、教育的解説、解析を加えた上で、再度薬剤師にフィードバックする教育研修システムを構築した。当講座では、2007
年３月までに大枠のシステムを完成させ、2007 年４月より、システムの運営は特定非営利活動法
人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター（本学教員を中心に 2006 年８月に設立された）に移管したが、その後もアイフィスを活用した医療現場からの情報、問題点の収集、評価、解析に取り組んでいる。2012 年末現在、全国で約 15,200 名の会員薬剤師を擁する一大コミュニティーサ
イトとなった。2005 年度からは医師・歯科医師、2010 年度からは登録販売者を対象とした同様のシステムの運用を開始し、2012 年末までにそれぞれ約 6,000 名、約 1,000 名が登録している。
また、これ以外にも、インターネットを活用した「処方せんチェック e-ラーニング」システムを開発した。これを活用した WWW コンテンツも、複数の企業との共同研究により実現されつつある。今後も、さまざまな情報メディアと IT インフラを活用した医薬品情報提供法、ならびに薬学教育法に関する研究を進めていく予定である。
４．薬物の胎盤透過性・胎児移行機構の解明と定量的評価
現在臨床上使用されている薬物のほとんどは、妊婦に投与した場合、胎児に対する安全性が保証されていない。また、薬物以外の環境物質による胎児毒性も深刻な問題である。したがって、薬物の胎児毒性を評価する上では、その胎盤透過性・胎児移行性を、定量的に評価することが必要不可欠である。当講座では、本学医学部産婦人科学講座との共同研究として、ヒト胎盤を活用し、胎盤灌流実験、胎盤由来膜小胞での輸送実験、ならびに胎盤由来培養細胞系での輸送実験を行うことで、薬物の胎児移行性を定量的に評価するための方法の構築を目指している。特に、ヒト胎盤灌流法を用いてさまざまなプロトコルで薬物を灌流し、灌流流出液中の薬物濃度推移をモ
デル解析することで各種薬物の胎盤透過に関する素過程を定量的に比較、評価できることを立証した。現在までに、アンチピリン、サリチル酸、ジクロフェナク、パロキセチン、フルボキサミ
ンなどの経胎盤薬物透過動態の解析を行ってきた。また、ヒト胎盤に発現するトランスポーターの機能解析などについても取り組んでいる。こうしたさまざまな in vitro 実験系において得られた結果を定量的に結びつけることで、ヒト胎盤試料を用いて物質の胎児移行性を定量的かつ効率的に評価できる可能性を提唱できた。

教育の概要
当講座は、2004 年 10 月に設立された寄附講座であり、2006 年度より、薬学部第７学期において「医薬品情報学」を開講している。特に市販後の薬学、すなわち医薬品適正使用、育薬、ドラッグライフタイムマネジメントなどに関する教育を提供している。今後も、薬剤師教育の年限延長を踏まえ、医療薬学教育において中核的な役割を担っていきたいと考えている。また、堀は情報学環教員として、情報学環の講義「学際情報学府概論 II」、「総合分析情報学 IX」を担当した。
講座配属学生としては、本学大学院博士課程１名、修士課程２名及び学部６年生１名、学部５
年生１名、学部４年生２名に、育薬研究の指導を行った。
－315－
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社会貢献教育としては、澤田らが九州大学において構築したインターネットサイト（薬剤師間情報交換システム；アイフィス）を、東京に移設後も実地に運用することにより、全国の薬剤師（2012 年末現在で約 15,200 名）に対して週一回のメールマガジンを配信し、地域薬剤師教育に貢献している。これに加えて 2005 年からは医師・歯科医師を対象として、医薬品情報提供サービスを開始した。2012 年末現在、全国で 6,000 名以上の医師・歯科医師に研修コンテンツを配信している。さらに、澤田らは福岡市内において、10 年間にわたり地元薬剤師会と共催で育薬セミナー
を毎月２回主催し、地域薬剤師教育に貢献してきた。2005 年からは、東京都文京区においても同様のセミナー「育薬セミナー・ADVANCE（2007 年より名称変更）」を継続してきた（2007 年より、セミナーの主催を特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター（本学教員を中心に 2006 年 8 月に設立された）に移管）。2008 年は、福岡市の会場と文京区の会場に唐津市の会場を加えて３拠点をインターネットテレビ会議システムでつないだ遠隔セミナーとして発展的に開催した（3 会場の受講者数の合計は約 200 名/回）。また、インターネットを活用した VOD（video on demand）方式によるコンテンツの提供も開始し、全国の薬剤師が自宅のパソコンでセミナーを受講することを可能としている（2012 年開講分の受講者数は約 320 名）。
さらに、当講座が提案し、東京大学より応募した「大学・ＮＰＯ連携による子育て等での離退
職薬剤師のための職場復帰・再教育プログラム」が、2007 年に文部科学省からの委託事業として認められた。カリキュラムは、当講座が特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセ
ンターとの連携により構築し、インターネットを介した VOD（video on demand）方式のセミナー（90 分×10 コマ）と会場で行うスクーリング（90 分×2 コマ）からなるプログラムを提供した。
2012 年末までの受講者数は 1,040 名を超えた。これは、前述の育薬セミナーの BASIC 版、すなわ
ち「育薬セミナー・BASIC」と位置づけた。

自己点検･評価
当講座は、2004 年 10 月に設立された寄附講座である。寄付講座設立から８年が経過し、医薬品情報学研究を大きく発展させてきた。競争的資金の獲得や製薬企業との共同研究の締結などを進め、研究活動を、順調に推進することが出来たと考えている。
社会貢献活動に関しても、前述のように、特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメン
トセンターと連携して、医療現場の医師、薬剤師を対象に積極的な活動を展開している。これは、当講座の研究成果としての教育・研修システムの社会的実装・社会貢献活動と位置づけることが
できる。

学
1.

術

論

文

Shintaku K, Hori S, Satoh H, Tsukimori K, Nakano H, Fujii T, Taketani Y, Ohtani H, Sawada Y.
Prediction and evaluation of fetal toxicity induced by NSAIDs using transplacental kinetic parameters
obtained from human placental perfusion studies. Br J Clin Pharmacol. 73(2)：248-256, 2012.

2.

Awa K, Satoh H, Hori S, Sawada Y. Prediction of time-dependent interaction of aspirin with ibuprofen
using a pharmacokinetic/pharmacodynamic model. J Clin Pharm Ther. 37(4)：469-474, 2012.

3.

Asahina Y, Hori S, Sawada Y. Community pharmacists’ attitudes relating to patients’ use of
－316－
目次へ

health products in Japan. Int J Clin Pharm. 34(4)：529-537, 2012.
4.

Tsuda A, Miki A, Togawa T, Satoh H, Hori S, Sawada Y. Sequential interaction of phenytoin andphenobarbital with fluorouracil. Int J Clin Pharmacol Ther. 50(12)：862-866, 2012.

5.

Mitsuo Saito, Lucia S. Yoshida, Yuzuru Hayashi, Kimie Sai, Hiromi Takano-Ohmuro, Takehiko
Yajima, Yasufumi Sawada, Ryuichi Hasegawa. Perception of physicians, pharmacists andpharmaceutical industries about information in package inserts in Japan. Japan J. Drug Inform.
14(1)：2-13, 2012.

6.

阿波 圭介, 佐藤 宏樹, 堀 里子, 澤田 康文. ケトプロフェンテープ先発・後発医薬品の全身移行性の in vitro 放出試験による予測. 薬学雑誌. 132(1)：135-144, 2012.

7.

泉 太郎, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 澤田 康文. ツロブテロールテープ製剤の銘柄間切り替えに伴う喘息症状、副作用、製剤使用感の変化に関する実態調査. 薬学雑誌. 132(5)：617-627, 2012.

8.

玉木 啓文, 佐藤 宏樹, 堀 里子, 澤田 康文. 薬名類似度指標 vwhtfrag の有用性評価及び改良：主観的類似度及び心理学実験における取り違え率との関係. 薬学雑誌. 132(4)：525-529,
2012.

9.

藤田 優美子, 吉見 隆宏, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 森 和明, 澤田 康文. 病院における抗がん剤の注射剤混合業務環境の実態調査. 医療薬学. 38 (7) : 449-460, 2012.

10. 松岡 紗代，三木 晶子，佐藤 宏樹， 堀 里子，澤田 康文. NSAIDs 貼付剤の処方に対する患者意識と自宅残薬の取り扱い実態. 医療薬学. 38 (9)：592-598, 2012.
11. 田中 秀和，鈴木 慎太郎，永富 亜紀，作元 誠司，平山 匡彦，北原 敏弘，宮﨑 長一郎，
澤田 康文. 長崎県離島における医療用医薬品入手不可事例の実態調査. 医療薬学. 38 (10)：656-663, 2012.

著
1.

澤田 康文監修. 澤田 康文, 三木 晶子, 堀 里子, 佐藤 宏樹編著. 処方せんチェック・ヒヤ
リハット事例解析 第 2 集

2.

書

調剤事故防止のためのヒント 50, 193 p,じほう (2012)

澤田 康文編. 大谷 壽一, 本間 真人, 幸田 幸直, 堀 里子, 澤田 康文, 金田 亜季子, 山本
康次郎, 大野 能之, 鈴木 洋史, 佐藤 宏樹, 鈴木 理恵, 三木 晶子著. 処方変更で迷わない！ 循環器治療薬の使い分けと代替薬の選び方, 413 p, 羊土社 (2012)3.

澤田 康文 監修. 澤田 康文, 大谷 壽一, 三木 晶子, 堀 里子, 佐藤 宏樹著. 育薬セミナー
BASIC 学び直したい薬剤師のための研修教材, 日経 BP 社, 東京, 629 p(+dvd 3 枚) (2012).

総
1.

説

澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート「自宅残薬の不適切使用でトラブル」. 日経ドラッグイ

ンフォメーション. 171(2012.1)：40-41 (2012)2.

澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート特別編「東日本大震災に学ぶ」. 日経ドラッグインフォ

メーション. 173(2012.3)：34-35 (2012)3.

澤田 康文. DI BOX 相互作用ノート「モノアミン酸化酵素（MAO）が関与する相互作用」. 日経ドラッグインフォメーション. 174(2012.4)：39-41 (2012)
－317－
目次へ

4.

澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート「薬の規格単位を比べて薬効強度を誤解」. 日経ドラッ

グインフォメーション. 176(2012.6)：64-65 (2012)5.

澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート「1 日量を 1 回量と誤解し、過剰服用」. 日経ドラッ

グインフォメーション. 179(2012.9)：46-47 (2012)6.

澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート「NSAIDs 貼付薬の残薬を不適切に使用」. 日経ドラッ

グインフォメーション. 182(2012.12)：40-42 (2012)7.

澤田 康文. 薬の上手なつきあい方「危険な飲み合わせどう防ぐ？」. きょうの健康.

292(2012.7)：66-69 (2012)8.

澤 田 康 文 . 薬 の 上 手 なつ き あ い 方「 高 齢 者 の副 作 用

どう 対 処 ？ 」. きょうの健康.

292(2012.7)：70-73 (2012)9.

澤田 康文. みんなのヘルスケア

正しい薬の飲み方. 読売生活情報誌 リエール. 4：

24-25(2012)

10. 澤田 康文. MY OPINION 明日の薬剤師へ. TURN UP. 2:4-10 (2012)
11. 澤田 康文 医療現場のトラブルを見つめて十二年. JAPIC NEWS. 335(3):2-3 (2012)
12. 澤田 康文. お薬手帳 なっ解く＜制度＞「1 冊にまとめて服用管理」. 読売新聞
(2012 年 8 月 9 日 12 版)

13. 澤田 康文. 第 32 回 日本臨床薬理学会年会記録 『健康食品と医薬品の相互作用』の問題を回避するための薬学と薬剤師の役割. Jpn J Clin Pharmacol Ther. 43(3)：184-185 (2012)
14. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (125). ふくおか県薬会報. 25(1)：42-45 (2012)15. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (126). ふくおか県薬会報. 25(2)：89-92 (2012)

16. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (127). ふくおか県薬会報. 25(3)：124-128 (2012)17. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (128). ふくおか県薬会報. 25(4)：293-296 (2012)

18. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (129). ふくおか県薬会報. 25(5)：345-348 (2012)19. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (130). ふくおか県薬会報. 25(6)：426-430 (2012)

20. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (131). ふくおか県薬会報. 25(7)：498-501 (2012)

21. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (132). ふくおか県薬会報. 25(8)：569-572 (2012)

22. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (133). ふくおか県薬会報. 25(9)：647-651 (2012)

23. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (134). ふくおか県薬会報. 25(10)：707-710 (2012)

24. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (135). ふくおか県薬会報. 25(11)：
－318－
目次へ

762-765 (2012)

25. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (136). ふくおか県薬会報. 25(12)：823-826 (2012)

26. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈20〉. 薬苑 (山形). 60(1)：19-22 (2012)27. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈21〉. 薬苑 (山形). 60(2)：13-17 (2012)

28. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈22〉. 薬苑 (山形). 60(3)：19-22 (2012)

29. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈23〉. 薬苑 (山形). 60(4)：26-33 (2012)

30. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈24〉. 薬苑 (山形). 60(5)：29-31 (2012)

31. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈25〉. 薬苑 (山形). 60(6)：55-58 (2012)

32. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈26〉. 薬苑 (山形). 60(7)：23-29 (2012)

33. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈27〉. 薬苑 (山形). 60(8)：30-35 (2012)34. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈28〉. 薬苑 (山形). 60(9)：16-21 (2012)35. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈29〉. 薬苑 (山形). 60(10)：34-39 (2012)

36. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! ラジレスと内服薬イトリゾールとの相互作用を確認する. Rp.レシピ. 11(1)：68-69 (2012)37. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! ヒスロン錠と併用されることが多い医薬品をチェックする. Rp.レシピ. 11(2)：174-175 (2012)
38. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! デュロテップ MT パッチの熱源への接触による副作用について考える. Rp.レシピ. 11(3)：270-271 (2012)39. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! メマリーとつくし A・M 散の相互作用をチェックする. Rp.レシピ. 11(4)：390-391 (2012)
40. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 16 回 剤形変更時は変更後の薬価に注
意. 調剤と情報. 18(1)：101-106 (2012)41. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 17 回 緊急時に備え,連絡先を確認しよう. 調剤と情報. 18(2)：257-262 (2012)42. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 18 回 薬効と名称類似の二重の罠？調剤と情報. 18(3)：409-415 (2012)
43. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 19 回 ティーエスワンは処方設計までフォローすると心得よ！調剤と情報. 18(4)：571-576 (2012)
－319－
目次へ

44. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 20 回 夫に処方された薬を妻がサプリ
メント感覚で服用. 調剤と情報. 18(5)：739-744 (2012)45. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 21 回 適応外使用？と思われるときは必ず疑義照会と適切な指導を. 調剤と情報. 18(6)：895-901 (2012)46. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 22 回 「めまい」の効能を有する薬と「めまい」の副作用を有する薬が同時に処方. 調剤と情報. 18(7)：1049-1053 (2012)
47. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 23 回 同一商標の医薬品は含有成分に注意. 調剤と情報. 18(8)：1203-1208 (2012)
48. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 24 回 同一成分の外用剤の適応の違いに注意. 調剤と情報. 18(9)：1379-1383 (2012)49. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 25 回 「薬袋」「薬情」「明細書」…何を見て服用するか患者が混乱. 調剤と情報. 18(10)：1695-1699 (2012)
50. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 26 回 SSRI 切り替え時の漸減を理解す
る. 調剤と情報. 18(11)：1829-1835 (2012)
51. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 27 回 アルミニウム含有製剤に注意す
る. 調剤と情報. 18(12)：1999-2003 (2012)
52. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 日本
人におけるカルバマゼピンによる重症皮膚障害発症とヒト白血球 HLA 遺伝子多型の関係.

薬局. 63(5)：2237-2240 (2012)

53. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 レパ
グリニドとシクロスポリンの相互作用と個人差の要因. 薬局. 63(6)：2380-2383 (2012)
54. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 リト
ナビルによる血中ボリコナゾール濃度の低下と上昇～薬物相互作用の個人差の要因～. 薬局. 63(7)：2587-2591 (2012)
55. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 ボセ
ンタンによる胆汁うっ滞性肝障害の発現とそのメカニズム. 薬局. 63(8)：2783-2787 (2012)
56. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 メマ
ンチンと尿アルカリ化剤との相互作用. 薬局. 63(9)：3017-3020 (2012)
57. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報
UGT1A1 の 遺 伝 子 多 型と イ リ ノ テカ ン の 重 篤な 副 作 用 発現 と の 関 係. 薬局 . 63(10) ：3155-3159 (2012)

58. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 リス
ペリドンとパロキセチンの相互作用. 薬局. 63(11)：3349-3352 (2012)
59. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 長期間持続するテルビナフィンとノルトリプチリン、アミトリプチリンとの相互作用. 薬局.
63(12)：3572-3575 (2012)

60. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報
CYP2C9 の遺伝子多型にもとづくセレコキシブの体内動態の個人差. 薬局.63(13)：3750-3754(2012)－320－
目次へ61. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 ビ
タミン C 含有飲料のイトラコナゾールへの影響. 薬局. 63(5)：2241-2243 (2012)
62. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 ノ
スカピンとワルファリンの相互作用. 薬局. 63(6)：2383-2386 (2012)
63. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 高
齢者におけるレボチロキシン使用と骨折リスクの関係は? 薬局. 63(7)：2591-2593 (2012)
64. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 フェンタニル貼付剤を口にする不適正使用! 薬局. 63(8)：2787-2789 (2012)
65. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 イ
トラコナゾールはドンペリドンの血中濃度を増加させる. 薬局. 63(9)：3020-3023 (2012)
66. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 メ
トホルミンの長期使用による女性患者の膵癌抑制作用. 薬局. 63(10)：3160-3161 (2012)
67. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 フルオロキノロンによる網膜剥離. 薬局. 63(11)：3352-3354 (2012)
68. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 イ
トラコナゾールとレナリドミドの相互作用. 薬局. 63(12)：3575-3577(2012)
69. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 ク
ロザピンと St John's wort の相互作用. 薬局. 63(13)：3754-3756 (2012)
70. 澤田 康文, 三木 晶子. 医療用医薬品との併用に注意しよう. 調剤と情報. 18(3)：351-355(2012)

71. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用１３７－III．薬と食事の相性 77．レパグリニドと食事. 医薬ジャーナル. 48(1)：144-145 (2012)
72. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈１〉.
医薬ジャーナル. 48(4)：1162-1168 (2012)
73. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈２〉.
医薬ジャーナル. 48(5)：1356-1361 (2012)
74. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈３〉.
医薬ジャーナル. 48(6)：1558-1563 (2012)
75. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈４〉.
医薬ジャーナル. 48(7)：1824-1829 (2012)76. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈５〉.
医薬ジャーナル. 48(8)：2030-2035 (2012)
77. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈６〉.
医薬ジャーナル. 48(9)：2234-2240 (2012)78. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈７〉.
医薬ジャーナル. 48(10)：2438-2443 (2012)
79. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈８〉.
医薬ジャーナル. 48(11)：2692-2698 (2012)
80. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 副作用・薬物相互作用トレンドチェック 注目論文を読み解く〈９〉.
－321－
目次へ

医薬ジャーナル. 48(12)：2886-2891 (2012)

81. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. OTC 医薬品や健康食品・サプリメントと医療用医薬品との相互作用.
ファルマシア. 48(11)：1062-1066 (2012)
82. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 向精神薬の薬物相互作用. 日本臨牀. 70(1)：27-41 (2012)
83. 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 臨床的に重要な薬物間相互作用. 日本臨牀. 70(増刊 6)：310-315(2012)

84. 澤田 康文, 三木 晶子, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 宮崎 長一郎, 菅原 正典, 北原 敏弘, 作元 誠司, 吉谷 清光, 山下 登, 大村 平自, 鈴木 慎太郎, 田中 秀和.『長崎県五島市における「薬」の購入に関する離島居住者の意識調査』. (2012)

社会への貢献薬剤師卒後研修、医療従事者向け情報提供
・育薬セミナー・ADVANCE（会場型. 東京、福岡、唐津の 3 会場をテレビ会議システムでつないで同時開催）、2 回/月・育薬セミナー・ADVANCE（e-learning 型）、24 回配信/年
・育薬セミナー・BASIC（e-learning 型）、全 12 回配信/シリーズ
・医薬品情報提供誌（DLM ジャーナル）の執筆・編集、2 回/月・インターネットを介した薬剤師間情報交換システムにおける情報提供、1 回/週・インターネットを介した医師向け医薬品情報提供システムにおける情報提供、1 回/週・インターネットを介した登録販売者向け医薬品情報提供システムにおける情報提供、隔週 1 回（以上、詳細は｢教育の概要｣の項参照）

一般市民向け情報提供
・インターネットを介した医療消費者・患者を対象とした医薬品情報収集・提供システム（みんくす）における情報提供、2 回/月
・「災害時に困らないために・・地震など万一の時に備えよう！自分でできる“薬の情報”管理」
小冊子の配布（全国の県立図書館・自治体、東南海地域の市立図書館、協力医療機関）及びウェブ版の公開・「みんなの薬剤師・みんなの薬 -薬剤師と上手に付き合う心得 9 箇条 薬への理解を深める 4 箇条-」小冊子の配布（全国の県立図書館、協力医療機関）及びウェブ版の公開

その他
澤田康文
特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター 理事・センター長
日本医薬品情報学会 幹事
日本医薬品情報学会 研究企画委員長
日本薬物動態学会 評議員
－322－
目次へ

日本医療薬学会 評議員
公益社団法人 日本薬剤師会 DI 委員会委員長
公益社団法人 東京都薬剤師会 薬局委員会委員
堀里子
特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター 理事

三木晶子
特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター 理事
日本医薬品情報学会 研究企画委員

－323－
目次へ

Ⅳ．英 文 概 要

目次へAs of April 1, 2012SCHOOL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES
THE UNIVERSITY OF TOKYO
http://www.f.u-tokyo.ac.jp/

－－
目次へ

Contents
Mission Statement ------------------------------------------------------------------------------------Short History ------------------------------------------------------------------------------------------Administrative Staffs-----------------------------------------------------------------------------------

326
326
327

DEPARTMENT OF PHARMACEUTICAL SCIENCES - ---------------------------------Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry ---------------------------------Laboratory of Synthetic Medicinal Chemistry -------------------------------------Laboratory of Synthetic Organic Chemistry ---------------------------------------Laboratory of Synthetic Natural Products Chemistry ----------------------------Laboratory of Natural Product Chemistry ------------------------------------------Laboratory of Advanced Elements Chemistry -------------------------------------Experimental Station for Medical Plant Studies -----------------------------------------Laboratory of Bio-Analytical Chemistry -------------------------------------------Laboratory of Physical Chemistry ---------------------------------------------------Laboratory of Health Chemistry -----------------------------------------------------Laboratory of Physiological Chemistry - -------------------------------------------Laboratory of Genetics ----------------------------------------------------------------Laboratory of Cell Signaling ---------------------------------------------------------Laboratory of Protein Metabolism --------------------------------------------------Laboratory of Bioorganic Chemistry -------------------------------------------------

328
328
331
333
338
340
344
350
352
354
356
358
361
364
367
369

DEPARTMENT OF PHARMACY--------------------------------------------------------------Laboratory of Chemistry and Biology ----------------------------------------------Laboratory of Protein Structural Biology ------------------------------------------Laboratory of Microbiology ----------------------------------------------------------Laboratory of Molecular Pharmacokinetics ----------------------------------------Laboratory of Chemical Pharmacology---------------------------------------------（Laboratory of Neuropathology and Neuroscience）
Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis -------------------------Laboratory of Clinical Pharmacokinetics ------------------------------------------Laboratory of Pharmaceutical Regulatory Science -------------------------------Global COE (CMSI) Laboratory -----------------------------------------------------------Laboratory of Pharmaco-Business Innovation -------------------------------------Laboratory of Drug Informatics ------------------------------------------------------

371
371
375
377
379
382
384
386
388
390
392
394

－ 325 －
目次へ

Mission Statement
Pharmaceutical Sciences by definition is an academic field that covers development ofpharmaceuticals and their applications. The field encompasses fundamental, life-related
substances and their interactions with life.
The mission of the School of Pharmaceutical Sciences at the University of Tokyo is toachieve the highest standard in academic research as well as in training and educating thefuture leaders of pharmaceutical sciences through the world-class research activities atboth undergraduate and graduate levels. With this mission, our undergraduate and graduate
schools aim not only to promote development of basic life sciences, but also to contributeto the development of new drugs in the pharmaceutical industries. And furthermore, we
pursue development of clinical studies at medical institutions, contribution to governmental
policies on medical and pharmaceutical affairs, and contribution to our society by supporting
extensively the pharmaceutical specialists and pharmacists.
Short History
The organization of pharmaceutical education in Japan began in 1877 with the establishmentof a Pharmaceutical Institute (later Division of Pharmacy) in the Medical Faculty of this
University. For the first 10 years, instruction was given by foreigners, and in particular a Dutchchemist Dr. J. E. Eijkman. He left a large amount of fine work in the study of components ofvarious domestic medicinal plants.
For the next 25 years, from 1887 to 1912, Japanese who had returned from studies inGermany took over the education of students, carried out valuable investigations of their own,
and also established the ground for pharmaceutical organic chemistry in Japan. Three chairs
were provided: for Organic and Medicinal Chemistry, Pharmacognosy, and Health Chemistry.
During the next 25years, from 1913 to 1938, the chairs of Pharmaceutical Technology,
and of Chemistry of Organotherapeutic Medicine (Present Physiological Chemistry) were
established, and in 1939 the chair of Analytical Chemistry was founded.
After World War II, the chairs of Pharmaceutics and of Chemical Pharmacology wereadded, making eight laboratories in all. In 1958, the Division of Pharmacy separated fromthe Faculty of Medicine and became an independent School of Pharmaceutical Sciences,including Graduate School of Pharmaceutical Sciences and Faculty of Pharmaceutical
Sciences for Undergraduate Course. In 1959, the School gained more laboratories to makethem 13 altogether: Organic and Medicinal Chemistry, Pharmacognosy and Phytochemistry,
Health Chemistry, Physiological Chemistry, Analytical Chemistry, Pharmaceutics, Chemical
Pharmacology, Synthetic Medicinal Chemistry, Biophysics, Physical Chemistry, Microbial
Chem ist r y, Pha r maceut ical Sy nt het ic Chem ist r y, a nd Physiochem ical A nalysis.
In 1966 the Research Institute for Chemical Hazards, and in 1973 the Experimental Station
for Medicinal Plant Studies were founded. In 1976, the Research Institute for Chemical
Hazards was abolished, and instead three Laboratories were established: Laboratory of－ 326 －
目次へ

Toxicology and Pharmacology, Laboratory of Cancer Biology and Molecular Immunology,
and Laboratory of Bio-Organic Chemistry and Medicinal Chemistry. In 1996, the newest
Laboratory of Neuropathology and Neuroscience was founded.
In recent years, significance of the research and graduate education at the School of
Phar maceutical Sciences became profound. To meet such demands, the School was
reorganized in 1997 along with the new system, so called “Graduate School Priority System”,
and the Graduate School of Pharmaceutical Sciences were reformed into three Divisions, that
is, Pharmaceutical Chemistry, Pharmaceutical Biology, and Pharmaceutical Technology.
In 2008, Division of Integrated Pharmaceutical Sciences was newly established.
The School not only continues to advance fundamental research in the pharmaceuticalsciences, but also responds to the increasing demands of society for the appropriate applicationof pharmaceuticals with a new 6-year undergraduate pharmacy program started in 2006.
Highly-skilled pharmacist training is required for recent advancements in treatment andthe separation of medical practice and drug dispensing. Our school has now both 4-year
and 6-year courses in undergraduate education. Along with this restructuring, the School
established a pharmaceutical sciences master's course (first two years of the doctoral course)that the 4-year undergraduate students can advance to in April 2010, a 3-year pharmaceuticalsciences doctoral course, and a 4-year pharmacy doctoral course that undergraduate students
in the 6-year course can advance to in 2012. The Graduate School of Pharmaceutical Sciences
has created a new framework for graduate education in which two doctoral specialties aremanaged flexibly.

ADMINISTRATIVE STAFFS
Dean: KATADA, Toshiaki. Professor
University Senators : KATADA, Toshiaki. Professor
SEKIMIZU, Kazuhisa. Professor
Head of Administration Office: SUZUKI, Hideo－ 327 －
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DEPARTMENT OF PHARMACEUTICAL SCIENCES
Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry
OHWADA, Tomohiko. Professor, Ph. D., Organic and Medicinal Chemistry
OTANI, Yuko, Assistant Professor, Ph. D., Molecular Architectures
Research Topics:
1. New Approach to Functionalizing Aromatic Compounds Based on Designed
Superelectrophiles: Aromatic structures provide basic architecture for developing
functionalized materials such as Active Pharmaceutical Ingradient (API). However,methods for chemoselective, regioselective and stereoselective introduction of various
functional groups onto aromatic rings are still limited in terms of their applicability. This
project aims to provide a novel approach to functionalizing aromatic compounds by meansof development of the chemistry of newly designed superelectrophiles, i.e., highly
electrophilic organic species.
The following example of our reactions represented an oxyfuctionalization of aromaticrings by using an oxygen atom transfer of a nitro group onto the aromatic ring and direct
oximation of the aromatic compounds:

2. Synthesis of New Compounds Exhibiting Characteristic Structural Features andProperties: We revealed and utilize the structural features of a bicyclic amine,
7-azabicyclo[2.2.1]heptane derivatives, which induce non-planarization of amide
functionalities upon N-amide bond formation. This feature can be also applicable torelated -functionalities. For example, N-nitrosamines of the relevant bicyclic amine
－328－
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+

take non-planar structures, which lead to potential NO/NO donors. Aliphatic
N-nitrosoamines of 7-azabicyclo[2.2.1]heptanes could undergo heterolytic N-NO bondcleavage. Based on the observation of reduced rotational barriers of the N-NO bonds insolution and nitrogen-pyramidal structures of the N-nitroso group in the solid state, we
postulate that N-NO bond cleavage of N-nitrosamines is enhanced by a reduction of the
double bond character of the N-NO bond. These bonding features facilitatetransnitrosation reactivities as show below.

Nitrogen pyramidalization is also found in the N-amide derivatives of
7-azabicyclo[2.2.1]heptanes. Oligomers based on N-pyramidalized amide linkage ofbicyclic -amino acid derivatives are also studied. Helical structures are generated asshown below.

3. Design and synthesis of intelligent molecules: We have a great interest in synthesis ofchemical modulators which control biological phenomena through interactions withmembrane proteins, that is 1) design and synthesis of ion channel modulators, and 2)
phospholipid-like modulators which is relevant to new membrane receptors.
(3-1) New BK channel openers were synthesized on the basis of the pimarane and abietane
structures (see below). We identified CYM04 as a potent BK channel openers.

－329－
目次へ

Our 1st Generation BK channel openers(3-2) Lysophosphatidylserine (lysoPS) has been known as an exogenous inducer topotentiate histamine release from mast cells (MCs), though even at submicromolar
concentrations. In this study, through our SAR studies on lysoPS derivatives against
MC degranulation, we identified lysoPT, a threonine-containing lysophospholipid andits 2-deoxy derivative as novel strong agonists.
LysoPT and its 2-deoxy derivative induced histamine release from MCs both in vitro
and in vivo at a concentration less than one-tenth that of lysoPS. Notably, lysoPT did
not activate a recently proposed lysoPS receptor on MCs, GPR34, demonstrating thepresence of another undefined receptor reactive to both lysoPS and lysoPT that is
involved in MC degranulation. Thus, the present strong agonists, lysoPT and its
2-deoxy derivative, will be useful tools to understand the mechanisms oflysoPS-induced activation of degranulation of MCs.

4. Computational Studies of Organic Reactions, Structural Basis and Drug Design.
Application of ab initio molecular orbital/DFT calculations are carried out as a part ofefforts to understand the structural features, selectivities, and reaction mechanisms.
Computer-assisted design of the molecules are also important. Combination ofcomputational works with experimental observations is highly encouraged.

－330－
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Laboratory of Synthetic Medicinal Chemistry
INOUE, Masayuki. Professor, Organic Chemistry, Natural Product Synthesis
URABE, Daisuke. Assistant Professor, Natural Product Synthesis
KURANAGA, Takefumi. Assistant Professor, Natural Product Chemistry
NAGATOMO, Masanori. Assistant Professor, Natural Product Synthesis
Research Topics:
The goal of our research program is efficient, practical and flexible syntheses of biologicallyimportant natural molecules. At the core of this research program is the development of
new strategies for assembling architecturally complex natural products in a concise fashion.
These synthetic developments would enable unified synthesis of new artificial analogs by
modification of natural products templates. The new synthetic methods for the natural
products and the synthetic analogs will allow us to tailor and enhance their druglike
properties, to gain control over diverse signal transductions thereby offering new researchmethods for the study of life science.
1. Development of new synthetic methodologies
Development of direct transformations of C–H bonds has attracted intense attention fromchemical community.
We particularly focus on C(sp3)–H bond oxidations andfunctionalizations of multiply substituted carboskeletons. We developed an operationallysimple and structurally predictable protocol for the chemoselective intermolecularethynylation of various C(sp3)–H bonds under photo-irradiated conditions (eq. 1). We alsoachieved the chemoselective C(sp3)–H amination at benzylic, propargylic, and aliphatic
positions by employing the N-hydroxyphthalimide catalyst/bis(2,2,2-trichloroethyl)
azodicarboxylate reagent system (eq. 2). These newly developed mild reactions enabledunique C(sp3)–H functionalizations, which are otherwise a difficult task.

－331－
目次へ

2. Total synthesis of highly oxygenated polycyclic natural products
Efficient assembly of densely oxygenated and highly fused natural products remains to be
one of the most challenging tasks in organic synthesis. Our current program is focused on
development of synthetic routes to complex polycyclic natural products,
19-hydroxysarmentogenin, resiniferatoxin, talatisamine, and ryanodine, on the basis ofradical reactions. We have achieved the total synthesis of 19-hydroxysarmentogenin
through the intramolecular C-C bond formation of the -alkoxy carbon radical, and theassembly of the tetracyclic structure of resiniferatoxin through the three-component radical
coupling of the -alkoxy carbon radical.

3. Comprehensive total synthesis and functional analysis of natural products
3.1 Yaku’amide A and B
Yaku’amide A and B are new cytotoxic linear peptides isolated from a marine sponge
Ceratopsion sp. Yaku’amide A shows unique growth-inhibitory activity against humancancer cell lines. We achieved the development of a new assembly methodology of the-dehydroamino acid residues utilizing Cu-mediated cross coupling reaction, the first
total synthesis, and complete structural assignment of yaku’amide A.

3.2 Polytheonamide B
Polytheonamide B is a large cytotoxic peptide, which is known to form an ion channel inlipid bilayer membrane. We had achieved the total synthesis of polytheonamide B and its
dansylated polytheonamide mimic. We carried out a comprehensive structure-activity
relationship study of the dansylated mimic.

－332－
目次へ

Laboratory of Synthetic Organic Chemsitry
KANAI, Motomu. Professor
MATSUNAGA, Shigeki. Associate Professor
OISAKI, Kounosuke. Assistant Professor
SHIMIZU, Youhei. Assistant Professor
Research Topics:(1) Development of new catalytic reactions, (2) stereoselective synthesis of biologicallysignificant molecules, (3) design and synthesis of biological tools, (4) development of
catalysis medicine.

1. Catalytic Enantioselective Dehydrative Incorporation of Ketones to Cyclic
Hemiaminals
A general catalytic enantioselective method that can produce five-, six-, andseven-membered N-heterocycles possessing various ketone moieties starting from stable andeasily available cyclic hemiaminals and ketones was developed. The method involves threesuccessive steps in one pot (aldol addition, dehydration, and enantioselective intramolecular
aza-Michael reaction), all of which are promoted by a chiral copper(I)-conjugated Brønsted
base catalyst. This method is useful for rapid access to versatile chiral building blocks forthe synthesis of drug-lead alkaloids.

2. Asymmetric Synthesis of Dihydropyranones by Sequential Catalytic Direct Aldol
and Oxy-Michael Reactions
The asymmetric synthesis of enantiomerically enriched substituted dihydropyranones
was developed. The products are obtained in two steps by a copper(I)-catalyzed direct aldol
reaction of ynones followed by a silver-catalyzed oxy-Michael reaction. This easy method iscompatible with both aromatic and aliphatic substrates, and provides excellent
chemoselectivity under mild reaction conditions.

－333－
目次へ

3. Extensive Studies of Catalytic Migratory Oxidative Coupling of Nitrones
In 2011, we developed a copper-catalyzed migratory oxidative-coupling reaction
between nitrones and various ethers/amines. In 2012, we investigated further substrate scopeand demonstrated high functional-group tolerance of the catalytic system. Even in aqueous
media, the reaction proceeded efficiently. For practical use of this catalysis, a uniquesequential Huisgen cycloaddition was demonstrated. Mechanistic investigations revealed
that the reaction proceeded through oxidative catalytic activation of ethers/amines to afford
iminium/oxonium intermediates by concurrent dual one-electron abstractions by copper(II)and oxyl radicals.
CuOBz (5 mol %)1,10-phen. (6 mol %)NaHCO3 (20 mol %)TBHP (2.0 eq)

Ph
H

N
R

H C (sp3)

+

CO2Me

N

O
H

O

O

Me
MeO2C

O

N

R
C (sp3)
MeO2C

N
O

N

1,10-phen.
Ph

O

MeO2C

O

O

Ph
N

Me
O

N

DMSO, rtPhN

Ph

(5 eq)

Ph

Ph
R
MeO2C

O

O

N

PMP
N

MeO2C

Ph
O

MeO2C

O

N
4

O

OH

MeO2C

O

O

O

O
76 % (R = H)
75 % (R = Me)78%(dr = 1.3:1)

Ph

Ph
N
MeO2C

56%
(dr = 1:1)

44%

O

OMe
OMe
O

O

67 %

Ph
N

O

59%
Ph

OAc
N

O AcO

44 %

OAc

N

O

O

3

MeO2C

O

3

O

MeO2C

O

66 %

O

O

3

O

O

MeO2C

58 % (dr = 1:1)

O

O

OAc

O

50 % (dr = 1.1:1)

NHBoc

N
H

Ph
H

N

H3C

Ph

O
O

14
+ O
CH3
N
H

CuOBz (5 mol %)1,10-phen (6 mol %)NaHCO3 (20 mol %)TBHP (2 eq)
H2O-CH3CN (1/1)
rt, 5 h; aq. Na2S2O3

Ph
H3C
Ph

N

O

N

O
H3C

O

BnN3 (1 eq)
CuSO4 (5 mol %)Na-ascorbate(10 mol %)rt, 18 h

Ph

Ph
H3C
Ph

N

N

O

N
O

H3C

N
N

(1)

O
15: 77% (2 steps)

4. Catalytic Aerobic Production of Imines from Amines and Extension to Several
Carbon-Carbon Bond-Forming Reactions by Using Novel N-Oxyl Radical, ketoABNO
The development of a general, mild, and chemoselective catalytic aerobic oxidation of
－334－
目次へ

amines to imines was achieved. The combination of a less sterically demanding andelectron-deficient new N-oxyl radical (ketoABNO) and copper(I) salt is key for the highcatalytic activity and allows for the use of molecular oxygen as the stoichiometric oxidant
producing H2O as the sole side-product. The novel method is extendable to a direct
α-derivatization of secondary amines via sequential aerobic oxidation of amines to imines
followed by C–C bond-formation to the resulting imines, including the novel catalytic
asymmetric aerobic cross-dehydrogenative coupling reaction.
H



HN

O

O2 or Air
H2O

O

PMPHN
O

N
PMP

Asymmetr ic
aza-Henry

Streckeraza-Diels-Alder

NHBn

O
ketoABNO

Cu/ketoABNO
system

Fr iedel-Cr af ts

H
N

N

Me

CN

O2N

PMPHN

NHBn

OEt

PMPHN

O

O

5. Rhodium-Catalyzed Cross-Aldol Reaction via In Situ Aldehyde-Enolate Formation
A Rh/dippf catalyst generates aldehyde-derived enol boranes at ambient temperature byisomerization of allyloxy- and homoallyloxyboranes. A one-pot isomerization/cross-aldol
sequence provides aldehyde–aldehyde adducts in good yield with syn selectivity. Direct useof primary allylic and homoallylic alcohols was also achieved.

OH

O
+
R

H

n

R'
n = 1,2,3[Rh(cod)Cl]2(1.25 mol %)

PiPr2
Fe
PiPr2

1,4-dioxanert, without baseorthogonal activation
under neutral conditions

OH

O

R
R'

H

~95% yield~>20:1 synn

6. Several Asymmetric Syntheses of Chiral Heterocyclic Compounds By Using
Polymetallic Schiff Base Catalyst and Application to Natural Product Synthesis
A strontium/Schiff base complex as catalyst for the title reaction provided
straightforward access to enantiomerically enriched spiro[imidazolidine-4,3’-oxindole]
－335－
目次へ

compounds, as well as a spiro[imidazoline-4,3’-oxindole] through a two-step conversion
from the Mannich adduct.
O
PPh2

Ph O

S
O
N
Ph2P
N
NH O
Sr(O-iPr)2/ligand A
R
H(2.5-10 mol %)
R
+
H
N PG
NCS

X

R

X

O
N
PG

Y

N

N O

H

Ph
OMe

N PG

N

OH

N

OH

X
Y
up to 99% yield
up to 99% ee
up to 98:2 dr

OMe

Yspiro-imidazoline
oxindole core

Schiff base A

Sterically hindered vicinal quaternary carbon stereocenters were constructed by catalytic
enantio- and diastereoselective double Michael reaction, providing straightforward access todimeric hexahydropyrroloindole alkaloids. A Mn(4-fluorobenzoate)2/Schiff base complex and a
Mg(OAc)2/benzoic acid system were used as catalysts.
Boc
N

NO2

NO2
Mg(OAc)O
Mn(O-4-F-Bz)22(5 mol %)/ligand B cat.
(2.2 mol %) benzoic acid O2N

O

Boc
N

MeO2C

*
NO2

*

O
N
Boc

N
Boc
69% (2 steps)
95% ee, >20/1 dr

Me
H N
N

Me
H N

N

OH

N

OH

Me

N
N

O

double Michael reactionOH

2 steps

H
H N

N H
H

Me

N

CO2Me

H
H N
N

N
HN

Me

OH
Schiff base B
Mn:4-F-BzO = 1:3:2 species(–)-calycanthine

N
N H
Me
(+)-folicanthine

Me

N

Me
N H
H
total 5 steps
25% overall yield(+)-chimonanthine

The Mg-catalyzed enantioselective benzylic C-H bond functionalization of isoindolinones
was developed. A Bu2Mg/Schiff base catalyst (1:1) promoted the enantioselective addition of
N-Boc-isoindolinones to aryl, heteroaryl, alkenyl, and alkyl imines, giving 3-substituted
isoindolinones in high ee and d.r.

－336－
目次へ

OMe

O O
S
N
+
S
H
R

X

Bu2Mg/ligand C(10 mol %)

X

N Boc

O O
S
HN

N

O

R
H
Boc

O
up to 95% yield
up to 98% ee
up to 91:9 dr

S

OMe
N

OH

N

OH
OMe

Schiff base C
OMe

－337－
目次へ

Laboratory of Synthetic Natural Products Chemistry
FUKUYAMA, Tohru. Professor, Total Synthesis of Natural Products
YOKOSHIMA, Satoshi. Associate Professor, Total Synthesis of Natural Products
SHIMOKAWA, Jun. Assistant Professor, Total Synthesis of Natural Products
Research Topics:
The major research efforts of our group involve total synthesis of complex natural
products with interesting biological activities. Current total synthesis targets of ourlaboratory include, lysergic acid, tetrodotoxin, historionicotoxin, ecteinascidin 743, tomention a few. Synthesis of complex natural product is a fruitful source of inspiration forthe development of new methodologies and new reagents. We have extensively
investigated new reactions and new protecting groups and applied those to the syntheses ofvarious compounds.
Methodologies recently developed along these lines include synthesis of amines using
nitrobenzenesulfonyl groups, indole synthesis by radical cyclization of o-alkenylphenylisocyanides
or o-alkenylthioanilides, transformation of thiol esters to aldehydes or ketones, copper-mediated aryl
amination, and transformation of bromoacetate to diazoacetate. The use of these reactions are notlimited in our laboratory and used widely in the chemical community of academics and industries.

We have recently completed the total syntheses of natural products such asisoschizogamine and anisatin. In addition, we are continuing a research on the functionof-secretase, which has been identified as an important therapeutic target for Alzheimers’
disease (AD). In collaboration with the group of neuropathology and neuroscience, and thegroup of rational medicinal science, we have investigated the development of-secretaseinhibitors.
Education is another mission in our laboratory. It is so important to grow researchersthat can think and practice by themselves. Thus we spare ample time for the problems ofarrow-pushing mechanisms. These educations culminated in the publication of the book
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about the arrow-pushing mechanism, which sells exceedingly more than ordinal sciencebooks.
Finished Compounds (excerpts)

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Laboratory of Natural Products Chemistry
ABE, Ikuro. Professor, Natural Products Chemistry
WAKIMOTO, Toshiyuki. Associate Professor, Biosynthesis of Natural Products
AWAKAWA, Takayoshi. Assistant Professor, Biosynthesis of Natural Products
Research topics:
1. The biosynthesis of natural products (genome mining, engineered biosynthesis)
2. The enzyme biocatalysts (structure-based engineering, mechanistic studies)3. The search for bioactive substances (isolation, structure elucidation, synthesis)
The main focus of our research has been to understand the mechanism of formation of a wide
variety of naturally occurring substances. A multidisciplinary approach involving synthesis,
enzymology, molecular biology, and structural biology is employed to address fundamental
problems at the interface of chemistry and biology.
In our laboratory, we study the process of biosynthesis of natural organic compounds
produced by plants and microorganisms, using not only the foundation discipline of organic
chemistry, but also incorporating the methods of biochemistry and molecular biology in aneffort to understand the enzymes that catalyze each biosynthesis reaction and the functions
and control mechanisms of the genes that govern their expression at the molecular level. In
addition, we are expanding our research into "engineered biosynthesis", by which rational
systems for the biological production of new and useful substances can be designed andconstructed, based on the mechanisms of biosynthesis that have been brought to light. Further,manipulation of the enzymes responsible for generating the core skeletons ofpharmaceutically important secondary metabolites leads to production of biologically active"supra-natural" products with remarkable structural diversity. We also are carrying out
research on the mechanisms by which the bioactivity of natural products is expressed, whileat the same time searching for natural products that are active in intracellular signaling.
Developing effective strategies to discover and exploit new small molecules is integral to thesuccess of future drug discovery efforts.

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Current topics include,
1. Function based screening of metagenomic library of marine sponge
Marine sponges are widely distributed from intertidal zones to thousands of meters deep inthe ocean, and are considered as a rich source of novel biologically active andpharmacologically valuable natural products. Some of them exhibit high potential for
medicinal use. Recent findings have suggested that they harbor large numbers of diverse
symbiotic bacteria, with some likely to be the true producers of various sponge-derived
natural products. Therefore, the bacteria associated with marine sponges constitute attractive
sources of potentially bioactive compounds. Beside the obvious interest in sponge symbiont
bacteria, cultivable bacteria represent a very small fraction of the total sponge-associatedbacteria, and thus the vast majority of them remain uncultured under conventional culture
conditions. The emergence of metagenomic techniques has provided an alternative tool for
exploiting new bioactive metabolites as well as enzymes or genes. In this study, newindole-porphyrin hybrid molecules were isolated from Escherichia coli harboring
metagenomic DNA from the Japanese marine sponge Discodermia calyx. The indole wasappended to the reactive vinyl substituent of the harderoporphyrin chromophore, encoded by
the insert DNA. Thus, the chimeric pathway between the heterologously expressed
porphyrins and the endogenous indole generated new indole-conjugated chiral porphyrins in
E. coli.

Fig. 1 Major furan fatty acids found in nature.

2. Bioactive compounds isolated from the sea slug Pleurobranchus forskalii
The sea slug Pleurobranchus forskalii (class Gastropoda, order Notaspidea, family
Pleurobranchidae) is widely distributed in temperate, shallow, subtidal areas around theIndo-Pacific and Mediterranean seas. It belongs to a family of shell-less mollusks that areopportunistic carnivores, which scavenge on a variety of other invertebrates, such as sponges
and ascidians. Although these physically defenseless mollusks are believed to secrete
bioactive chemicals for their protection, and are therefore a vast resource of secondary
metabolites, there have only been a limited number of studies on the chemical components of
P. forskalii. In this study, macrocylic dodecapeptide, cycloforskamide, was isolated from the
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sea slug P. forskalii, collected off Ishigaki Island, Japan. Its planar structure was deduced byextensive NMR analyses, and was further confirmed by MS/MS fragmentation analyses.
Finally, the absolute configuration was determined by total hydrolysis and chiral phase-gas
chromatographic analysis. This novel dodecapeptide contains three D-amino acids and threethiazoline heterocycles, and exhibits cytotoxicity against murine leukemia P388 cells, with an
IC50 of 5.8 μM. In addition, an alkaloid was isolated from the chloroform extract of P.
forskalii.. Remarkably, the structure elucidation based on the spectral data revealed that it
was an ergot alkaloid peptide, ergosinine. Various ergot alkaloids have previously been
isolated mainly from terrestrial higher plants or fungi. This is the first report of the isolationof an ergopeptine from marine life, and thus the known geographical extent of ergot alkaloids
now includes both terrestrial and aquatic organisms.

Fig. 2 Anti-inflammatory activity of furan fatty acid ethyl esters.

3. Investigation of the diversity of fungal meroterpenoid biosynthesis
The fungal meroterpenoids, which are composed of polyketide and terpenoid, havetremendous structural diversity, and include several medicinally important compounds.
Understanding the biosynthetic routes of meroterpenoids is important for utilizing thepathways for combinatorial biosynthesis. Terretonin is one of the fungal meroterpenoids
derived from 3,5-dimethylorsellinic acid (DMOA) and farnesyl diphosphate. As exemplified
by terretonin, austinol, andrastin A and anditomin, there are many meroterpenoids derived
from DMOA and differently cyclized terpenoid moieties. Thus, the investigation of
biosynthetic mechanism to form differently cyclized terpenoid moieties is intriguing. We
expressed the polyketide synthase, prenyltransferase, methyltransferase, flavin-dependent
monooxygenase, and terpene cyclase (trt1) genes in the Aspergillus orzyae NSAR1 strain andidentified their product as preterretonin A. When trt1 was replaced with ausL, a terpene
cyclase gene responsible for austinol and dehydroaustinol biosyntheses, AusL yielded
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protoaustinoid A. We demonstrated two distinct cyclizations in the biosyntheses of terretonin
and austinols, by using a fungal expression system (Fig. 3). In this process, we showed thatthe methylation of the carboxyl group is essential for the cyclization in the biosynthesis of
DMOA-derived meroterpenoids. Our expression system for multiple genes in A. oryzae iseffective for analyzing biosynthetic genes and utilizing them for combinatorial biosynthesis.
By expressing CYCs with various activities in A. oryzae, diverse compounds have been
produced.

Fig. 3 Cyclizations of the terpenoid moiety of DMOA-derived meroterpenoids.

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Laboratory of Advanced Elements Chemistry
UCHIYAMA, Masanobu. Professor, Organic Chemistry and Theoretical Chemistry
TAKITA, Ryo. Lecturer, Synthetic Organic Chemistry
HIRANO, Keiichi. Assistant Professor, Synthetic Organic Chemistry
Our laboratory focuses particularly on the development of breakthrough synthetic
processes and the creation of new materials based on synthetic organic chemistry,
physical chemistry, and computational chemistry. Tools for chemo-, regio- andstereo-selective introduction of various functional groups into organic molecules arestill quite limited in their applicability. Therefore, one of our aims is to provide novel
approaches to functionalize organic compounds, especially by means of newly
designed ate complexes. Success here will provide powerful tools for designing andcreating new functional molecules. We also pursue research in a wide range ofchemistry-related topics, including organometallic chemistry, organic chemistry,
medicinal chemistry, macromolecular chemistry, spectroscopy, theoretical chemistry,and biochemistry. We aim to explore unexplained phenomena that may open new
windows to materials science, supported by experimental, theoretical, andspectroscopic studies.
Research Topics:
1. Design of New Ate Complexes and Their Practical Application for Organic Synthesis:
Organometallic compounds have widely been used both in industrial and laboratory
synthetic chemistry. As demonstrated by recent methodology developments,organometallic complexes containing non-aromatic hydrocarbons have been showing
tremendous contribution in the formation of carbon–carbon and carbon–heteroatom
bonds. However, aromatic organometallic chemistry has not been well developed,
simply due to the synthetic limitation of these systems. A conventional preparative
method for those compounds has been the transmetalation from aryllithium (ArLi) or
aryl Grignard reagents (ArMgX) to corresponding metals. This method, however, suffersfrom the limited compatibility of functional groups on aromatic rings with intermediary
ArLi or ArMgX species, or their precursors (alkyllithiums or alkyl Grignard reagents),
which are too reactive to various electronegative functional groups, such as halogen,amide, cyano and groups as well as π-deficient heterocycles. We have been tacklingwith these synthetic problems and have developed well-designed ate complexes (zincand aluminum) during the course of our research programs. These complexes enabledirect chemoselective metallation of aromatic compounds via deprotonation or
halogen-metal exchange reaction, which provides further chemical elaborations.

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2. Aryl Ether as a Negishi Coupling Partner: An Approach for Constracting C–C Bonds
under Mild Conditions: Owing to their high efficiency and broad applicability to form
C-C/C-X bonds, transition-metal-catalyzed cross-coupling reactions have long been
regarded as a pillar of organic synthesis. Various organometallics, catalysts, andactivators have been developed for these transformations, and have found wide
application both academically and industrially. The electrophiles principally exploited inthese reactions have been organic (pseudo)halides. However, the development ofefficient functionalization of the C-O bond in simple aryl ethers has remained an
important challenge. Ethers are generally unreactive, and are found widely in natural
products, bioactive compounds, pharmaceuticals and functional materials. Hence, thedevelopment of new methodologies for functionalization of the aryl ether C-O bondwould be practically very useful. Organozinc reagents are excellent transmetalation
reagents with several advantages, such as broad functional group compatibility, highreactivity/selectivity and easy preparation, but to our knowledge, cross-coupling
between organozinc and aryl alkyl ether (i.e., Negishi-type) has never been reported.
In this study, we have demonstrated the first Ni-catalyzed cross-coupling ofaromatic ether and organozinc species via cleavage of etheric C-O bond. The usage of
dianion-type zincates, which have high nucleophilicity and low basicity, allows the useof mild reaction conditions, especially room temperature, and the reaction is compatible
with various functional groups. We also demonstrate the potential applicability of thismethod for late-stage derivatization of functional molecules by the derivative synthesisof (+)-naproxen without any racemization.

3. Computational Chemistry and Reaction Development: Our research group emphasizes
the importance of applying established theoretical methods to the rational reaction andcatalyst design, since traditional empirical approaches to design new reactions are often
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expensive and time-consuming. Moreover, there are a number of invisible or not
isolable species due to their short lifetime. We believe that the rational designing ofthese unstable species is highly important in order to explore novel chemistry. We areworking on development of molecular catalysts, synthetic methodology, and functional
materials by virtue of merging experiments and theoretical calculations. Taking
advantage of physical and computational methods, we have been advancing a novel
approach, “designing new reactions by observing reaction course” in synthetic
chemistry.

The structures of amidocuprates and the mechanism of the Directed ortho Cupration(DoC) process have been studied both experimentally and theoretically. X-ray
crystallographic analysis of Gilman- and Lipshutz-type amidocuprates indicates that thepresence of LiCN in THF solution inclines the equilibrium between them to the
Lipshutz-type cuprate and that this is important in generating the active species for the
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DoC reaction. This unprecedently high DoC reactivity is revealed for monomericGilman-type cuprates by DFT calculations. Furthermore, we developed a one-pot DoC
reaction–chemical elaboration sequence to afford C-C, C-O, and C-N bond formation.
Strikingly, this process was developed based on the mechanistic information obtained,
and by taking advantage of the easily tunable oxidation state of copper.
4. Towards Next-Generation Aromatic Chemistry: Development of Synthetic Methods,
Theory and Novel Functionalities:
Sophisticated aromatic compounds that interact with light are required for various
advanced technologies, including storage media, organic semiconductors, laser printers,
photodynamic therapy of cancer, nonlinear optics, deodorants, and molecular imaging.
This project aims to develop new synthetic methods, to extend theoretical principles,
and to obtain aromatic molecules with unique functionalities suitable for next-generation
technological applications.
A potential application for the unusual light-capturing ability of next-generation
aromatic compounds could be in tandem solar cells. Such compounds could also be
useful for cancer treatment by photodynamic therapy with light-absorbing compounds.
By illuminating the tumor specifically, only cancerous cells are heated and consequently
killed. As infrared light penetrates well through human tissue, photodynamic compounds
that absorb strongly in this wavelength region are particularly desirable for this purpose.
(1) An aromatic hemiporphyrazine with an 18π-electron structure has been synthesizedbyoxidizing
20π-electron
8,10,21,23-tetrahydroxy-28,30-dicarba27H,29H-hemiporphyrazine with bulky aryl ether substituents. The aromatic natureof the oxidized form was characterized by means of various spectroscopic methods
and single-crystal X-ray analysis, with the help of quantum-chemical calculations.
The oxidized hemiporphyrazine exhibited an intense absorption at ∼850 nm. The
redox process was found to be reversible.

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(2) Expanded phthalocyanine (Pc) congeners with two Mo or W central metal

ions and four isoindole ring moieties have been synthesized using normal Pc
formation conditions in the presence of urea. The products have beencharacterized by electrochemistry; mass spectrometry (MS); IR, electron
paramagnetic resonance (EPR), NMR, electronic absorption, and magnetic
circular dichroism (MCD) spectroscopies; and X-ray analysis. The X-ray
structures have rectangular C2v symmetry and provide evidence that thecentral Mo atoms are linked by a single bond and coordinated by two
isoindole nitrogen atoms and two nitrogen atoms from the amine moieties.
The electronic absorption bands extend into the 1200−1500 nm region. Thiscan be explained using Gouterman’s four-orbital theory. The experimental
NMR data and theoretical calculations provide evidence for a heteroaromatic
22-π-electron conjugation system for the ring-expanded Pc system, which
satisfies Hückel’s (4n + 2)π aromaticity.

5. Development of Metal Containing Aromatic Rings:
Tropylium cation is a well-known non-benzenoid aromatic compound.
Seven-membered heterocycles incorporating Group 13 metals (heteropins) have attracted
much attention as isoelectronic with the tropylium cation. Since Vol’pin first proposed
borepin, the aromatic character of borepins has been extensively investigated. With
regard to other heteropins incorporating Group 13 metals, there is only one report on
Ga-containing heteropin (gallepin), while the corresponding Al-containing heteropin(aluminepin) had not been reported to date. We have prepared the first isoelectronic
aluminum analogue of the iconic tropylium cation and characterized it by means of X-ray,
NMR, and theoretical studies. DFT calculations indicate that all the Group 13 heteropins(M = B, Al, and Ga) meet the requirements of aromaticity, but the electronic structuresand physical properties of aluminepin synthesized here (also the gallepin synthesized byRobinson et al.) are quite different from those of the well-known borepins. The present
work underlines that the aromatic characters of Group 13 heteropins are deeply related toelectronegativity, Lewis acidity, and the nature of the vacant orbital of the central metal.
Efforts to extend heteropin chemistry in order to develop new functional materials and to
elucidate the physical properties of these compounds (including indinepins and
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solvent-free aluminepins/gallepins) by means of synthetic, theoretical and spectroscopic
studies are in progress.

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Experimental Station for Medical Plant Studies
ORIHARA, Yutaka. Associate Professor, Pharmaceutical Phytochemistry
Plants have been used as a medicine for human beings since prehistoric times, andour present herbal medicines (medicinal plants) have been selected by the process of trial
and error (human experimentation) over a long period of time. It is not an exaggeration to
say that modern pharmaceutical sciences started as component research on medicinal plants(isolation, structural determination, and total synthesis). Recently though, the ratios of theantibiotic and the biologics have been increasing, while the importance of the medicine
from original plant doses has not decreased. Furthermore, taxol and vinblastine have been
discovered as a new medicine. Thus, the research on plants as a medicinal resource has
not been concluded, but is still ongoing. Many countries are scrambling to obtain natural
resources for global medicines. The role that the botanical garden has played in securing
the gene resource is important, even without seeing the Cue Botanical Garden in Britain. In
addition, the Faculty of Pharmaceutical Sciences has an obligation to maintain, to manage,and to develop the medicinal plant garden as long as that the medicines from the originalplants are kept in the pharmacopoeia.
Research topics:
In our laboratory, we are trying to produce useful secondary metabolites from medicinal andgymnosperm plants using plant tissue culture techniques. Concerning the plant tissue
culture of the medicinal plants, there are examples of the industrial production of stoneweed
and ginseng cultured cells. In most of the plants, the secondary metabolites are notproduced, even if they are cultured; and a significant breakthrough is required for this tohappen. In particular, if the biosynthetic pathway of the secondary metabolites and theircontrolling mechanism are clarified, not only production by culture is possible, but also therange of potential applications is unlimited.
Biotransformation experiments of eight substrates, 1-acetamidoadamantane,
1-adamantanecarbonitrile,
1-adamantanecarboxylicacid,
1-adamantanethiol,
2-adamantanone oxime, 1-aminoadamantane, 1-adamantanesulfonic acid andisothiocyanic acid 1-adamantyl ester, by cultured cells of Eucalyptus perriniana were
performed. From the 5 substrates, 1-acetamidoadamantane, 1-adamantanecarbonitrile,
1-adamantanecarboxylic acid, 1-adamantanethiol and 2-adamantanone oxime, 52
biotransformation products were isolated. No biotransformation product was observed
from the experiments of 1-aminoadamantane, 1-adamantanesulfonic acid andisothiocyanic acid 1-adamantyl ester.
In the experiments with 1-acetamidoadamantane and 1-adamantanecarbonitrile,hydrolysis of acetamido or nitrile group was not observed. Selective hydroxylation andglucosylation on the adamantane skeleton were observed.
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From the biotransformation of 1-adamantanecarboxylic acid, glycosyl ester
products and gentiobiose esters were isolated.
In the experiments with 1-adamantanethiol, S-glycosides and thioether derivativesof C3-unit and their sulfid, sulfoxide and sulfone and their glucosides were isolated.
2-Adamantanone oxime was glucosylated by E. perriniana cultured cells and2-adamantanol and 2-adamantanone derivatives were isolated after hydrolysis of
2-adamantanone oxime. Selective hydroxylation and glucosylation on the adamantane
skeleton were also observed.
We are a very small group and our ongoing research projects are as follows:
biosynthesis of diterpene alkaloids, especially to clarify the biosynthetic origin of alkyl
amine using stable isotope labeled precursors; the search for anti-microbial compounds fromthe cultured tissues of medicinal plants

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Laboratory of Bio-Analytical Chemistry
FUNATSU, Takashi. Professor, Biophysics
TSUNODA, Makoto. Lecturer, Bio-Analytical Chemistry
OKABE, Kohki. Assistant Professor, Biophysics
IIZUKA, Ryo. Assistant Professor, Bioengineering
Overview:
The purpose of our research is to elucidate intercellular functions of bio-molecules bydeveloping new techniques that provide supersensitive detection. These techniques
include a single molecule imaging using fluorescence microscopy, manufacturingnano-devices that allow observation of weak bio-molecular interactions using evanescentfield illumination. We also developed the methods utilizing the combination of
luminescence spectroscopy and high-performance liquid chromatography. These techniques
let us to determine dynamic changes in molecular functions in living cells, bringing us tocontribute further understanding of biological functions. The details are as follows:
Research summary:
1. Single-molecule Observation of Protein Folding in Symmetric GroEL−(GroES)2
Complexes
The chaperonin, GroEL, is an essential molecular chaperone that mediates protein
folding together with its cofactor, GroES, in Escherichia coli. It is widely believed that thetwo rings of GroEL alternate between the folding-active state coupled to GroES binding
during the reaction cycle. In other words, an asymmetric GroEL−GroES complex (thebullet-shaped complex) is formed throughout the cycle, whereas a symmetric
GroEL−(GroES)2 complex (the football-shaped complex) is not formed. We have recently
shown that the football-shaped complex coexists with the bullet-shaped complex during thereaction cycle. However, how protein folding proceeds in the football-shaped complex
remains poorly understood. Here, we used GFP as a substrate to visualize protein folding in
the football-shaped complex by single-molecule fluorescence techniques. We directly
showed that GFP folding occurs in both rings of the football-shaped complex. Remarkably,
the folding was a sequential two-step reaction, and the kinetics were in excellent agreementwith those in the bullet-shaped complex. These results demonstrate that the same reactions
take place independently in both rings of the football-shaped complex to facilitate protein
folding.
2. Initiation Factor 2 and 50S Cooperate to Lock mRNAs on the Ribosome during Initiation
IF2 is a key Factor in initiation of bacterial protein synthesis. It recruits initiator tRNAto the small ribosomal subunit and facilitates joining of the large ribosomal subunit. Hereusing optical tweezers, we directly measure the rupture force between single ribosomal
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complexes and mRNAs for initiation complexes in the presence and the absence of IF2. We
demonstrate that IF2 together with codon recognition by initiator tRNA increases the force
required to dislocate mRNA from the ribosome complexes; mRNA stabilization by IF2
required the presence of a joined 50S subunit, and was independent of bound guanine
nucleotide. IF2 thus helps lock the 70S ribosome over the start codon during initiation,
thus maintaining reading frame. Our results show how mRNA is progressively stabilizedon the ribosome through distinct steps of initiation.
3. Intracellular Temperature Mapping with Fluorescent Polymeric Thermometer andFluorescence Lifetime Imaging Microscopy
Temperature is a fundamental physical quantity that governs every biological reaction
within living cells, and temperature distribution reflects cellular thermodynamics andfunction. In medical studies, the cellular pathogenesis of diseases (e.g., cancer) is
characterized by extraordinary heat production. Therefore, intracellular temperature imagingof living cells should promote better understanding of cellular events and the establishmentof novel diagnoses and therapies. However, imaging of temperature distributions in living
cells has never been achieved. We demonstrate the first intracellular temperature imaging
based on a fluorescent polymeric thermometer and fluorescence lifetime imaging
microscopy (FLIM). The spatial and temperature resolutions of our thermometry were at thediffraction limited level (200 nm) and 0.2 °C, respectively. The intracellular temperature
distribution we observed indicated that the nucleus and centrosome of a COS7 cell bothshowed a significantly higher temperature than the cytoplasm and that the temperature gap
between the nucleus and the cytoplasm differed depending on the cell cycle. The heatproduction from mitochondria was also observed as a proximal local temperature increase.
These findings demonstrate an intrinsic connection between temperature and organelle
function. Thus, our intracellular temperature imaging has a significant impact on thecomprehension of cell function and will provide insights into the regulatory mechanisms of
intracellular signaling.

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Laboratory of Physical Chemistry
SHIMADA, Ichio. Professor, (Structural biology)
OSAWA, Masanori, Assistant Professor, (Structural biology, Molecular biology)
UEDA, Takumi, Assistant Professor, (Structural biology, Molecular biology)
NSHIDA, Noritaka, Assistant Professor, (Structural biology, Molecular biology)
Research Topics:
The research in our laboratory is focused on protein structure and dynamics, and on
the relation of these to protein function. NMR and molecular biological techniques are themain tools used to address these problems. We are also interested in the NMR methodology
for investigation for larger proteins. This research includes the following topics:
1. Structural basis of molecular recognition in membrane proteins and the related to proteins.
2. Structure basis of enzymatic reaction
3. Structure-based drug design
5. Development of NMR methods for larger proteins
NMR methodologies developed by our groups
Background
Advances in structural biology techniques have greatly accelerated the structural
determinations of proteins and their complexes, and thus increasing numbers of
three-dimensional structures are now available in the Protein Data Bank. However, anindividual structure can provide only limited information about its functions, since thestructure itself yields few clues about the specific target recognition. Therefore, structural
analyses of protein-protein interactions are required to reveal the mechanism of theirfunctions. Several attempts have been made to investigate protein-protein interactions byusing NMR. Especially, NMR methods that use chemical shift perturbation and/orhydrogen-deuterium (H-D) exchange for the main-chain amide groups of the complex havefrequently been used to identify the interfaces of larger protein-protein complexes withmolecular weights of over 50K in solution.
Principle of the cross-saturation method
The principle of the cross-saturation (CS) method is schematically described in Fig.1
Protein I, with residues to be identified as the interface residues, is uniformly labeled with 2H
and 15N, and then it forms a complex with a non-labeled target protein (protein II).
Accordingly, the complex is composed of molecules with low and high proton densities.
In the case of large proteins, if the aliphatic proton resonances are irradiatednon-selectively using an RF field with a frequency corresponding to the aliphatic proton
resonances, then not only the aliphatic resonances but also the aromatic and amide ones in

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the target protein are instantaneously saturated. This phenomenon is well known as thespin diffusion effect. Although the protein uniformly labeled with 2H and 15N is notdirectly affected by the RF field, the saturation can be transferred from the target molecule(protein II) to the doubly-labeled molecule (protein I) through the interface of the complex,by cross relaxation. If the proton density of the doubly-labeled molecule is sufficiently low,then the saturation transferred to the doubly-labeled molecule is limited to the interface.
Therefore, we can identify the residues at the interface of protein I by observing the
reductions of the peak intensities in the 1H-15N HSQC spectra measured by TROSY
coherence transfer.

Fig.1
Recent results
Many drugs that target G-protein-coupled receptors (GPCRs) induce or inhibit their signaltransduction with different strengths, which affect their therapeutic properties. However,
the mechanism underlying the differences in the signaling levels is still not clear, althoughseveral structures of GPCRs complexed with ligands determined by X-ray crystallography
are available. Here we utilized NMR to monitor the signals from the methionine residue at
position 82 in neutral antagonist- and partial agonist-bound states of 2-adrenergic receptor(2AR), which are correlated with the conformational changes of the transmembrane regions
upon activation. We show that this residue exists in a conformational equilibrium between
the inverse agonist-bound states and the full agonist-bound state, and the population of thelatter reflects the signal transduction level in each ligand-bound state. These findings
provide insights into the multi-level signaling of 2AR and other GPCRs, including the basal
activity, and the mechanism of signal transduction mediated by GPCRs.

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Laboratory of Health Chemistry
ARAI, Hiroyuki. Professor, Health Chemistry/Biochemistry, Lipid Biochemistry
ARITA, Makoto. Associate Professor, Biochemistry, Lipid Biochemistry
KONO, Nozomu. Assistant Professor, Lipid Biology
UCHIDA, Yasunori. Project Research Associate, Lipid Biology, Membrane Traffic
Research Topics:

1. Biosynthesis, remodeling and restoration of membrane phospholipids# Functional analysis of phospholipid acyltransferases# Functional analysis of phospholipases
2. Exploration of new bioactive lipids# Functional mediator lipidomics using LC-MS/MS# Metabolism and functional analyses of PUFA-derived lipid mediators in the acuteinflammation and resolution# Functional analysis of oxysterols

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3. Roles of lipids in membrane dynamics (membrane traffic and cell division)# Roles of lipids for retrograde membrane traffic# Roles of lipids for endocytic recycling and degradation
4. Regulation of membrane proteins by membrane lipids# Identification of PUFA-sensitive genes/proteins# Homeostasis of membrane lipids

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Laboratory of Physiological Chemistry
KATADA, Toshiaki. Professor, Physiological Chemistry and Biochemistry
KONTANI, Kenji. Associate Professor, Molecular and Cell Biology
FUKUYAMA, Masamitsu. Assistant Professor, Molecular Biology and Genetics
KAJIHO, Hiroaki. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
SAITO, Kota. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
Overview:
Our laboratory is interested in the molecular mechanisms of signal transduction lying
behind human physiology. Cells and tissues in our bodies function coordinately to makephysiological responses. Abnormal regulation of cellular signaling is often found in humandiseases. Pharmaceutical drugs usually work to offset, alleviate, compensate and correct suchderanged transduction of signals. Thus, understanding the molecular principles of signaltransduction would greatly help to develop the target molecules for new drugs. We take a broad
range of experimental techniques that utilize biochemistry, molecular biology, cell biology andmolecular genetics. Our research has centered on GTP-binding proteins, so called “Gproteins.” We wish to expand and deepen our understanding of signaling networks involving G
proteins and their physiological significance.

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Research summary:
The research projects currently underway are followings:
1. Identification and characterization of novel families of small G proteins.
Small G proteins have been shown to act as “molecular switch” in various signaling
pathways, and can be divided into five subfamilies that consist of Ras, Ran, Rho, Rab, and Arf.
We have identified and characterized several small G proteins, which are structurally unique,and conserved among multicellular animals. Among them, Arl8 is an Arf-subfamily member
only known to reside on lysosomes. We have recently found that Arl8 is involved inphagolysosome formation and required for efficient removal of apoptotic cells in C. elegans:
Loss of C. elegans Arl8 (arl-8) results in accumulation of apoptotic germ cells. The
phagosomes fail to fuse with lysosomes in arl-8-deletion mutants, leading to the accumulationof Rab7-positive phagosomes with delay in degradation of the apoptotic cells. These findings
suggest that Arl8 facilitates apoptotic cell removal by mediating the phagosome-lysosome
fusion during phagocytosis in vivo. We are also working on other atypical small G proteins,and understanding the significance of their unique structures may reveal novel modes of actionof small G proteins.
2. Molecular mechanisms of endocytic pathway regulated by small GTPase Rab family.
Several members of the Rab GTPases have been shown to play an important role inintracellular vesicular traffic. We have previously identified RIN family as guanine
nucleotide-exchange factors (GEFs) for Rab5, which is essential to early endocytosis. The
unique feature of RIN family is the existence of many functional domains: Besides VPS9
domain, they have SH2, proline-rich (PR) domains and Ras-association (RA) domains. We
have found that the PRD binds to amphiphysin II, which is involved in invagination ofclathrin-coated vesicles. We are currently characterizing functional significance of otherdomains, biochemical properties of RIN proteins as GEF, and their cellular roles.
3. Molecular mechanisms underlying nutritional effects on stem and blast cells
There have been a number of signaling molecules identified so far that inform cells andorganisms of nutrient conditions. Such signal transduction is often deranged in human diseases
such as diabetes and cancers. Undifferentiated, blast and stem cells undergo self-renewal,
differentiation and quiescence. Although the nutritional status of organism has been known tohave great influence on their choice among these cell fates, its mechanism is not wellunderstood. Using C. elegans, we have found that the insulin-TOR (Target of Rapamycin)
pathway play a key role when stem and blast cells decide between quiescence andself-renewal/differentiation in response to nutrients. Recently, it has been reported that G
protein Rag mediates amino acid signaling to TOR activation. Consistent with this, we foundthat amino acids and Rag play an important role in regulating exit from quiescence in stem andblast cells. Taking advantage of the powerful C. elegans genetic system, we have recently
identified several genes involved in the nutritional regulation of blast cells. We are currently
attempting to delineate the molecular relationship between these genes and the insulin-TOR
signaling pathway.

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4. Understanding the mechanism of collagen export from the Endoplasmic Reticulum.
Collagen is synthesized in the endoplasmic reticulum (ER) with help of numbers ofchaperons, and secreted to the cell surface through secretory pathway. Collagen is too big to fit
into conventional secretory vesicles and the mechanism of collagen export from the ER has notbeen elucidated. We have recently identified cTAGE5/TANGO1 complex as a protein complex
localized at the ER exit site, and revealed that cTAGE5/TANGO1 are specifically required forcollagen export from the ER. Both cTAGE5 and TANGO1 interact with coat proteins, therefore,
we suggest that cTAGE5/TANGO1 complex is a component of collagen receptor within the
ER.

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Laboratory of Genetics
MIURA, Masayuki. Professor, Molecular Genetics of Cell Death
CHIHARA, Takahiro. Assistant Professor, Molecular Genetics of Neural Development
YAMAGUCHI, Yoshifumi. Assistant Professor, Molecular Genetics of Development
Research Subjects:
Research interests in our Lab are cell fate decision, cell specification, cell behavior and cellcommunications in multicellular organisms. Our main research topics are physiologicalroles of cell death and degeneration during development, aging and pathological conditions,stress responses mediated by cell death signaling, and establishment of neural cell polarity.
1. Neurodegeneration
Polyglutamine diseases, including Huntington’s disease and Machado-Joseph disease, arecharacterized by amyloid accumulations of abnormally expanded polyglutamine proteins.
During the process of amyloid formation, toxic intermediate of amyoid or recruitment ofcellular components is shown to be the possible cause for neuronal cell death. However,recent studies showed that differences in amyloid conformation from different brain regions
lead to different toxicity. This indicates that qualitative difference of amyloid could be
another important determinant for neurotoxicity. Using a method for temporal andregional gene expression targeting (TARGET) in Drosophila, the more severe
neurodegeneration was observed when polyglutamine was expressed in old fly causes thanin younger flies. The polyglutamine amyloids from older flies are less resistant to SDS
and more effective at seeding polymerization than those from younger flies. These results
suggests that the polyglutamine amyloids in aged brain may have higher toxicity. Thesefindings show that age-related changes in amyloid characteristics may be one of thedeterminant for late-onset polyglutamine diseases.
2. Cell death signaling and homeostasis
Damaged tissue triggers various defense responses involving innate immunity to maintainthe homeostasis of the whole body. In mammal, it is known that inflammatory caspases,
such as caspase-1, play central roles as a component of inflammasome to induce innate
immune response against infection and endogenous danger signals secreted from damaged
tissue. Although inflammatory caspase has not been reported in invertebrate, previous
reports revealed apoptotic caspase contributes to the host defense response against infection
in C. elegans. We thus used Drosophila mutant of apoptotic caspase activator,
dark/dpf-1/HAC-1, to elucidate the mechanism to overcome tissue damage in vivo.
Epidermal damage was caused by pricking the flies’ abdomen, and we found mutant of dark
is sensitive to this epidermal injury. Wild type showed lethality by the injection of the

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hemolymph of pricked dark mutant flies, suggesting the toxic factor was induced in thehemolymph after injury. These results suggest caspase activity is required in gut toregulate the systemic defense response in order to overcome tissue injury in vivo.
3) Dynamics and significance of cell death in mammalian central nervous systemdevelopment
Caspase-9 and Apaf-1 are key components of the mitochondrial apoptosis pathway. On a
129/SvJ-dominant background, the knockout of apaf-1 or caspase-9 causes similar
developmental defects, including neural-tube-closure (NTC) defects. Live imaging of
caspase activation in cultured mouse embryo revealed the detailed apoptotic process of NTC.
Two types of caspase-activated cells appeared during NTC. One is a typical apoptotic cell(classical (C)- type) and the other is an atypical apoptotic cell (dancing (D)-type), which
does not show cell fragmentation and remains and dances around their original sites for along period. Kinetics of capsase-activation in D-type is slower than in C-type andcaspase-7 is selectively activated in D-type. Apaf-1-deficiency abolished the appearanceof both C- and D-type cells, and delayed the progression of neural tube closure. Thus
inhibition of apoptosis could cause the NTC defect and increase the risk of exencephaly.
4. Molecular mechanism for neural circuit formation
The wiring of functional neural network results from accurate synaptic matching enabled by
precise targeting of axons and dendrites. During the development of Drosophila olfactory
system, the axon of sensory neuron (olfactory receptor neuron; ORN) and the dendrites ofsecond-order neuron (projection neuron; PN) target one of ~50 glomeruli in the antennal
lobe (AL), resulting in one-to-one specific connections of proper synaptic partners.
To elucidate the mechanism of dendrite targeting of PN, we performed MARCM-based
genetic screen and isolated a mutant, meigo (medial glomeruli). The dendrite targeting of
PN homozygous for meigo (meigo-/- PN) shifted to the medial side of the AL, however theaxonal trajectory and branching were largely normal. Interestingly, axon targeting of
meigo-/- ORNs was also medially shifted in the AL, which is similar to those seen in meigo-/PN dendrites. The responsible gene (meigo) encodes a nucleotide sugar transporter thatpossesses GDP-mannose transporter activity. All of neuronal targeting phenotypes were
fully rescued by the expression of meigo cDNA in meigo-/- PN or ORN clones. These
results suggest that Meigo is cell-autonomously required in synaptic partners for neuronaltargeting along the medio-lateral axis in the AL, probably by regulating the glycosylation
and/or folding of cell surface proteins. In order to identify cell surface proteins involved inneuronal targeting of PN and ORN, whose function is regulated by Meigo, we performed
the genetic modifier screen using meigo mutant, and found that Ephrin function seems to be
regulated by Meigo. We are currently investigating how Meigo regulates Ephrin function

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by using genetic and biochemical methods.
In addition, we started to use the neuromuscular junction (NMJ) of Drosophila larva asa model system to investigate the molecular mechanism of synapse formation.

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Laboratory of Cell Signaling
ICHIJO, Hidenori. Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
TAKEDA, Kohsuke. Instructing Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
MATSUZAWA, Atsushi. Project Associate Professor, Molecular and Cell Biology, Signal
Transduction
NAGURO, Isao. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
SEKINE, Yusuke. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
Research Subjects:
Cells respond to environmental changes by activating signal transduction pathways, which
culminate in the induction of homeostatic responses.

The failure to adequately sense, generate

and transduce these signals results in tissue degeneration, auto-immunity or neoplastictransformation.

One of the major research subjects of this laboratory is to understand thesignaling mechanisms involving the MAP kinase pathways in the context of stress response andhuman disease.

This includes the initiation and transduction of the stress signals throughApoptosis Signal-regulating Kinase (ASK) family MAP kinase signaling cascades.
Current topics:
Mammalian ASK family is composed of three closely related members, ASK1 ASK2 and ASK3.
ASK family members belong to the MAP kinase kinase kinase (MAP3K) family, which
activates both the JNK and p38 MAP kinase pathways. ASK family signaling cascades
constitute pivotal signaling pathways in various types of stress response. We have particularly
been interested in cloning and analyzing the molecules that control ASK family activity. By
employing yeast two-hybrid screening and pull-down MS analysis, we have successfully
identified various adaptors, kinases and phosphatases that regulate the activity and function of
ASK family proteins. We also explore by using knock-out animals the roles of ASK family andtheir upstream and downstream signaling components in various diseases including cancer,
inflammation, neurodegeneration and cardio-vascular diseases.
Research Projects
1. Takeda Group
This group is focusing on the elucidation of activation mechanisms and roles in stress responses of
ASK family proteins with particular emphasis on their roles in inflammation, tumorigenesis andmetastasis. In addition, this group is focusing on the pathophysiological roles of the Ser/Thr-specificprotein phosphatase PGAM5, which we identified as an interacting protein of ASK1. PGAM is a
mitochondrial protein and may be involved in the sensing system of mitochondrial dysfunctions.

2. Matsuzawa Group
This group has been involved in research on the mechanisms of ASK1 activation mediated byphysiological production of reactive oxygen species (ROS). ASK1 is an important effector

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molecule of ROS that are associated with various physiological events such as cell death andimmune responses. ASK1 activity is strictly regulated by various molecules, which interact with
ASK1 in response to ROS. This group is also trying to elucidate the mechanisms by whichubiquitin modification and protein degradation regulate activities of ASK1 and other protein
kinases. The mechanisms are important for spatiotemporal regulation of these kinase activations.
These events are occurred in the large signaling complex of ASK1. Thus, to identify regulators of
ASK1 in its signaling complex and to clarify their functions are leading projects.
3. Naguro Group
This group is studying on the cellular stress response through ASK family proteins, focusing on thebidirectional stress such as osmolarity and temperature, in which both higher and lower amount are
stressful for living organisms. The main project is the research on ASK3 in osmotic stress response,
which is most recently identified among ASK family proteins. We have identified that ASK3 regulates
the WNK1-SPAK/OSR1 pathway which is involved in the osmotic stress response and the control ofblood pressure at the kidney. And we found that ASK3 KO mice exhibit hypertensive phenotype
through the misregulation of the WNK1-SPAK/OSR1 pathway.

In addition, we have recently

established a genome-wide siRNA screening system searching for the regulators of ASK3 in osmotic
stress to identify the cellular sensor and transducer for the osmotic stress signaling. We also
investigated the phenotype of ASK KO mice under the bidirectional stress, and found that ASK KO
mice exhibit susceptibility to several stresses. These findings suggest the importance of ASK family
proteins to manage the bidirectional stress in vivo. We are also studying on the phenotype of ASK KO
mice in several pathological conditions such as cancer and cancer metastasis.

4. Sekine Group
This group has searched for novel regulatory molecules of the ASK family proteins and signaling
components of the ASK-MAP kinase pathway in stress response by using Drosophila melanogasterand Caenorhabditis elegans and has succeeded to identify several such molecules. Recent studies haveshown that a kelch repeat protein KLHDC10 regulates oxidative stress-induced ASK1 activation andcell death by suppressing the activity of protein phosphatase 5 that is a negative regulator of ASK1.
Studies for other identified molecules have also been in progress by using biochemical and genetic
analyses.

5. Sekine Siori Group
This group is studying on two mitochondria-resident stress-responsive molecules PGAM5 andSARM. Especially about PGAM5, recent research revealed that PGAM5 was localized in innermitochondrial membrane through its N-terminal transmembrane domain and was cleaved in thisdomain by mitochondrial rhomboid protease PARL in response to mitochondrial membranepotential loss. We recently established quantitative evaluation system of the amount of cleaved
PGAM5 by using cleaved PGAM5 specific antibody. We applied this system to genome widesiRNA screening searching for the upstream factors that regulates the cleavage of PGAM5. In
addition to this in vitro analysis, we also investigated the phenotype of PGAM5 KO mice for
identification of physiological role of cleaved PGAM5 in vivo.

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6. Fujisawa Group
This group is focusing on the molecular mechanisms underlying the inherited forms of the motor
neuron disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Recently, we have reported that ALS-linked
pathogenic SOD1 mutants cause chronic ER stress by inducing the binding of SOD1 to Derlin-1, acomponent of the ER homeostatic machinery. Based on this model, we are currently investigating
therapeutic interventions for ALS in transgenic mice using low molecular weight compounds and genetherapy approach.

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Laboratory of Protein Metabolism
MURATA, Shigeo. Professor, Molecular and Cell Biology
YASHIRODA, Hideki. Associate Professor, Molecular Biology and Yeast Genetics
HAMAZAKI, Jun. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
HIRAYAMA, Shoshiro. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
Research Subjects:
Protein degradation plays an important role in the control of a diverse array of basic cellular
activities by rapidly and unidirectionally catalyzing biological reactions. The degradation
machinery in eukaryotic cells consists of two main systems; one mediated by theproteasome and the other by autophagy. The proteasome, in collaboration with asophisticated ubiquitin system used for selection of target proteins, selectively degrades
short-lived regulatory proteins as well as abnormal proteins that must be eliminated fromthe cells (figure 1).
Pioneering work from the 1980s revealed that the active 26S proteasome with amolecular mass of 2.5 MDa is comprised of two subcomplexes: a catalytic core particle(CP; alias 20S proteasome) and one or two terminal 19S regulatory particles (RPs). The CP
forms a packed particle, resulting from axial stacking of two outer a rings and two inner αrings, which are made up of seven structurally similar α and β subunits, respectively; therings form an α1-7β1-7β1-7α1-7 structure. The β1, β2, and β5 catalytic subunits, as threonine
proteases, are associated with caspase-like, trypsin-like, and chymotrypsin-like activities,
respectively. In 1994, work in vertebrate proteasome led to the discovery of the"immunoproteasome" whose β1, β2, and β5 units are replaced by the structurally related andIFN-γ-induced β1i, β2i, and β5i, respectively, which emphasized their specialized functionsin immune responses (i.e., functioning as a professional antigen processing enzyme). Lately,
we identified another unique "thymoproteasome", which contains a novel catalytic subunit,
designated 5t, which is expressed exclusively in the thymus (Science 2007). We found that
β5t-deficient mice displayed defective thymic development of CD8+ T cells, suggesting a
key role for thymoproteasome in the development of the MHC class I-restricted CD8+ T cell
repertoire during thymic positive selection (reviewed in Trends Immunol 2008, Curr Opin
Immunol 2008, Curr Opin Immunol 2012).
Our discovery of two proteasome assembling chaperones (PAC1/2 and PAC3/4
heterodimeric complexes) represents another breakthrough in the field of proteasome
research as it defines the possible mechanisms of mammalian 20S proteasome assembly(Nature 2005, Mol Cell 2006, NSMB 2008, EMBO J 2008 and reviewed in NRMCB in2009). We recently further identified four novel chaperones (p27, p28, Rpn14 and S5b),
which are involved in the assembly of the base subcomplex in the 19S regulatory particle(Cell 2009).
It is now clear that proteasome-mediated proteolysis controls various biologicallyimportant processes, such as cell-cycle control, immune responses, metabolic regulation anddevelopmental programs. On the other hand, the incidences of intractable diseases, such as
cancers, infectious diseases, and neurodegenerative diseases, have been increasing lately
especially in the elderly population. In this context, there is general agreement thatdysfunction of the intracellular proteolysis machinery is a common abnormality in thosediseases. Under this theme, we have been developing a multipronged approach for the
analysis of intracellular proteolysis, focusing on the 20S and 26S proteasomes as the major
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objective, specifically in mammal. We emphasize here that the aforementioned results
represent our own original work, which have been published in prestigious scientificpeer-reviewed journals, positioning our group as the world authority in this field. Similar toour previous fruitful work, we are confident that the proposed project will contribute to thecreation of new bioscientific field and the development of new therapies for the
aforementioned diseases. Notwithstanding the above achievements, there are still many
unanswered yet important questions in this field.
We will continue to gain further insights into the molecular mechanisms involvedin the structures, functions, and regulations of proteasomes. The following section describes
in a brief format of the main hypotheses and goals of our project.
1) Studies to determine the molecular mechanisms underlying the 26S proteasome assemblyby identifying intermediates produced by knock down of each proteasome subunit and as
yet unknown chaperones that are involved in the assembly of 19S RPs and 26S
proteasomes, analogous to PAC1-4 for 20S proteasomes2) Studies on the thymoproteasome designed to determine the mechanisms of its
thymus-specific expression and assembly. These studies will also identify antigenic
peptides generated by the β5t-containing thymoproteasome that govern positive selectionof CD8+ T cells.
3) Studies to analyze many uncharacterized PIPs (proteasome interacting proteins)
identified by using the LC-MS/MS system.
4) Studies designed to identify various novel factors involved in transcription, assembly,
activity, and localization of the proteasome by genome-wide RNAi screening and genetic
screening in Drosophila and yeast.
5) Studies to isolate new compounds responsible for up- or down-regulation of proteasome
activities that could be targeted for treatment of certain diseases.

Figure 1: Diverse functions of the ubiquitin-proteasome system in eukaryotes
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Laboratory of Bioorganic Chemistry
HASHIMOTO, Yuichi. Professor, Chemistry of Bioresponse Modifiers
SUGITA, Kazuyuki. Associate Professor (~2012. 9. 30), Chemical Biology
ISHIKAWA, Minoru. Lecturer (2012. 10. 1~), Medicinal Chemistry
Research topics:
The aims of this laboratory are to discover and produce new bio-active compounds based on
bio-organic and medicinal chemistry, and to use them to gain an understanding of life
phenomena. As methodology, two approaches named “multi-template approach” and“dramatype approach” are being applied.
“Multi-template approach”: Almost all of the target molecules of bio-active compounds areproteins. There exists fifty to seventy thousands different proteins in our body. Although thenumber of the human proteins are such a so large, their fold structures, i.e.,
three-dimensional spatial structures ignoring chemical nature of amino acid side chains, arethought to be far better conserved in evolution than the amino acid sequences. Progress in
structural biology and molecular evolution researches concluded that, the number of the foldstructure types are quite limited to as few as approximately only one thousand. Therefore, agiven single fold structure might be characteristic of, and distributed to, 50 to 70 humanproteins on average, and one might expect that a single scaffold structure which is spatiallycomplementary to one fold structure might serve as a multi-template for structuraldevelopment of ligands that would specifically interact with 50 to 70 different humanproteins. The multi-template approach should be applicable to recently evolving techniquecalled shotgun approach and/or polypharmacology.

Fig. 1. Multi-template approach utilizing thalidomide.

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“Dramatype approach”: Many life phenomena are controlled by the expression, localization,and degradation of proteins. Thus far, research on chemical control of the expression ofproteins has succeeded in discovering and producing various nuclear receptor ligands. At thesame time, functional molecules that regulate life phenomena through modification ofproteolysis have been designed and produced. It has become possible to destroy target
proteins at any time, and this is expected to serve as a new technique for the functional
analysis of proteins within cells. Our objective is to use the tools we have discovered toelucidate the bioresponse network. In addition, we are designing and synthesizing moleculesthat control the folding process of proteins, in relation to possible treatment ofprotein-degenerative diseases, including retinitis pigmentosa and Niemann-Pick type C
disease. These diseases are caused by mutation of specific disease-causing protein, at leastin part. Sometimes the mutant proteins are folding-defective and retained within the cell on
endoplasmic reticulum. One possible approach to treat such type of diseases would beapplication of pharmacological chaperones that facilitate folding and trafficking offolding-defective proteins. We created several types of small compounds which act aspharmacological chaperones toward mutant proteins which cause retinitis pigmentosa andNiemann-Pick type C disease. These pharmacological chaperones, as well as small
molecules which induce degradation of target proteins (vide supra), are compounds that
control dynamic structure–based function/localization of proteins, and they will open up
new domains in medicinal chemistry of bioresponse modifiers.
[A]

[B]

Fig. 2. Pharmacological Chaperone [A] and Protein Knockdown Approach [B]
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DEPARTMENT OF PHARMACY
Laboratory of Chemistry and Biology
NAGANO, Tetsuo. Professor, Medicinal Chemistry and Chemical Biology
HANAOKA, Kenjiro. Associate Professor, Chemical Biology
UENO, Tasuku. Assistant Professor, Chemical Biology
TERAI, Takuya. Assistant Professor, Chemical Biology
KOMATSU, Toru. Assistant Professor, Chemical Biology
Research topics:
One of the great challenges in the post-genome era is to clarify the significance of biologicalmolecules directly in living cells/organisms. The expression and metabolism of these molecules
are precisely regulated in terms of time and space. If we can visualize (or manipulate) a moleculein action, it will be possible to acquire biological information that is unavailable when dealing
with cell homogenates. One promising approach to achieve this goal, we believe, is to design andsynthesize functional sensor molecules, which allow biological information (e.g. Ca2+ influx,
enzyme activity, oxidative stress) to be monitored by spectroscopic methods. For this purpose,
we have developed a number of fluorescent probes and smart MRI agents for intracellularmessengers, and successfully applied them to living cells and organisms. We have also succeeded
in developing functional photosensitizers that inactivate target molecules or induce oxidative
stress to specific cells.
1. Design, synthesis and biological application of novel sensor molecules for cellularsignaling molecules, such as Ca2+ ion, reactive oxygen species, or various enzymes.
2. Design and synthesis of novel MRI probes/bioluminescence for in vivo imaging.
3. Application of fluorescent probes to optical imaging of cancer.
4. Development/application of fluorescent probes for diagnostic applications.
5. Establishment of a methodology to monitor the behaviors of the proteins of interest withfluorescent molecules.
6. Establishment of chemically inducible cellular signal perturbation techniques
Research highlights in 2012:
1. Design Strategy for a Near-Infrared Fluorescence Probe for Matrix Metalloproteinase
Utilizing Highly Cell Permeable Boron Dipyrromethene (J. Am. Chem. Soc., 2011, 134,
13730-13737)
Near-infrared (NIR) fluorescence probes are especially useful for simple and non-invasivein vivo imaging inside the body because of low autofluorescence and high tissuetransparency in the NIR region compared with other wavelength regions. However, existing
NIR fluorescence probes for matrix metalloproteinases (MMPs), which is known to play an

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important role in progression of cancer, atherosclerosis, and inflammation, have various
disadvantages, especially as regards sensitivity. To overcome this problem, we aimed toestablish a novel design strategy to obtain a NIR fluorescence probe that is rapidlyinternalized by free diffusion and well retained intracellularly after activation by
extracellular MMPs. Toward this end, we synthesized four candidate probes, eachconsisting of a cell permeable or impermeable NIR fluorescent dye as a Förster resonanceenergy transfer (FRET) donor linked to the NIR dark quencher BHQ-3 as a FRET acceptor
via PLGLAG peptide sequence, a MMP substrate peptide. This FRET strategy is often usedin various fluorescence probes to detect protease activity, because a very high signal tonoise ration can be easily achieved, i.e., the fluorescence of the probe is strongly suppressed
via FRET process before the enzymatic reaction. In addition, we chose hydrophobic
fluorophores: BODIPY650/665, Cy5 and SiR650 (a novel NIR fluorophore that we recently
developed). Those fluorophores are highly cell permeable, and thus we anticipated that
activated fluorescence probes based on them would show high cell permeability as well as
high intracellular retention after MMP enzymatic reaction. To assess those probes, weapplied them for detection of the MMP activity of cultured HT-1080 cells, in which MMP2
and MT1-MMP are highly expressed, by fluorescence microscopy. Among them, the probe
incorporating BODIPY650/665, BODIPY-MMP, clearly visualized the MMP activity as anincrement of fluorescence inside the cells. We then applied this probe to a mouse xenograft
tumor model prepared with HT-1080 cells. Following intratumoral injection of the probe,
MMP activity could be visualized for much longer with BODIPY-MMP than with the probe
containing SulfoCy5, which is cell impermeable and consequently readily washed out of thetissue. This simple design strategy should be applicable to develop a range of sensitive,
rapidly responsive NIR fluorescence probes not only for MMP activity, but also for otherproteases.

BODIPY-MMP (ex/em 650/665)

Fig.1 Novel near-infrared fluorescence probe for matrix metalloproteinase utilizing
FRET based design strategy.

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2. Reversible Off-On Fluorescence Probe for Hypoxia and Imaging of Hypoxia-Normoxia
Cycles in Live Cells. ( J. Am. Chem. Soc., 2012, 134,19588-19591.)
Hypoxia is a feature of various diseases, including tumor, cardiovascular diseases, and stoke.
So far, various approaches have been used to selectively detect hypoxic regions by utilizing
immunostaining, PET imaging, magnetic resonance imaging and fluorescence imaging.
Among them, fluorescence imaging offers various advantages, including high sensitivity andease of use. Recently, it was reported that cycling hypoxia, i.e., repeated cycles ofhypoxia-reoxygenation, induces increased HIF-1 (hypoxia inducible factor-1) activity of tumor
cells, and this phenomenon is associated with a decreased success rate of chemotherapy. Despite
its considerable interest, no fluorogenic probe for monitoring cycling hypoxia in biologicalsamples has yet been developed.
In the design of reversible fluorogenic probes for hypoxia-reoxygenation, a major obstacle must
be overcome: that is, all exiting hypoxia-sensitive fluorescent probes whose fluorescenceincreases upon bioreduction under hypoxia have been developed employing irreversible process(e.g., reduction of a nitro group, quinone group or azo group). To circumvent this pitfall, we
first sought to find out new suitable reaction by which probe can detect hypoxia-reoxygenation
cycle reversibly. And we then found that QSY-21 undergoes one-electon bio-reduction to theradical under hypoxia, with a large hypsochromic shift of the absorption band. Besides, spectralchange of QSY-21 exhibited excellent reversibility according to hypoxia-reoxygenation cycle. On
the basis of these characteristics of QSY-21, we’ve developed a fully reversible off-on
fluorescent probe for hypoxia, namely RHyCy5, employing QSY-21 as a Förester energy
acceptor and cyanine dye, Cy5, as an energy donor. RHyCy5 exhibits extremely weakfluorescence under normoxia. QSY-21 moiety of RHyCy5 undergoes one-electron reduction to
the radical under hypoxia, with a drastic hypsochromic shift of the absorption band. At thatpoint, little energy transfer can occur. Therefore, the probe becomes strongly fluorescent. Upon
recovery of normoxia, the radical is immediately reoxidized to QSY-21, with loss offluorescence due to restoration of energy transfer. Furthermore, RHyCy5 probe could reversibly
detect repeated cycles of hypoxia-reoxygenation in live cells. We anticipate that this probe
enable a deeper understanding of response of organisms to cycling hypoxia.
reoxygenation

normoxia

hypoxia

reoxygenation

hypoxia

reoxygenation

hypoxiaFig.2 Reversible hypoxia-reoxygenation recycling fluorescent probe.

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3. Salicylic-Acid Derivatives as Antenna for Ratiometric Luminescent Probes Based on
Lanthanide Complexes (Chem. Eur. J., 2012, 18, 7377-7381)
Luminescent lanthanide complexes, especially those incorporating Tb3+ or Eu3+, emitcharacteristic luminescence with a very long lifetime (up to a few milliseconds in water).
These complexes permit time-resolved fluorescent (TRF) measurement, which is awell-established technique to increase the S/N ratio of fluorescence spectroscopy byeliminating short-lived background fluorescence. Hence, luminescent probes, which exhibita change of luminescence intensity upon reaction with specific target molecules, have beencreated for use in bioanalysis and imaging. However, most of existing probes basically use
single wavelength intensity measurement for quantification, although the luminescenceintensity at a single wavelength depends on many factors, including probe concentration,
photobleaching of the antenna, decomposition of the complex, and background absorbancein the UV region. Ratiometric assays that utilize the ratio of luminescence signal at two
wavelengths are less susceptible to those influences, and therefore should be superior tools
for practical use.
We then set out to establish practical and smart approach to the design of ratiometricluminescent probes. Toward this end, we sought to find an antenna bearing achromophore-incorporating functional groups that not only react with target molecules, butalso affect the optical properties of the resonant system differently before and after the target
reaction, i.e., the absorption spectrum of the complex is changed by the target reaction,
allowing ratiometric detection by monitoring the emission intensity with excitation at two
wavelength. In this report, we focused on salicylic acid (SA) derivatives as the scaffold of
the probes, and designed four model compounds, [Tb-1]-[Tb-4]. Comparison of thosecompounds showed that photophysical properties are influenced by derivatization at the twofunctional groups, i.e., hydroxyl group and carboxyl group. We then utilized these findings
to develop ratiometric probe [Tb-5] as an example probe for alkaline phosphatase (ALP).
Applicability of the system to high throughput screening was demonstrated by monitoring
the change of the ratio on addition of ALP in 96-well plate. Furthermore, we demonstrated
that this method provided much higher
sensitivity than can be obtained with thestandard colorimetric detection of ALP
activity by using PNPP, a standard
colorimetric ALP substrate. This design
approach for ratiometric luminescentprobe would be easily adaptable to otherhydrolases. Thus we believe that our
strategy is complementary to othercurrently available methods.
Fig.3 Ratiometric time-resolved fluorescentmeasurement based on salicylic acid scaffold.

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Laboratory of Protein Structural Biology
SHIMIZU, Toshiyuki. Professor, Structural Biology and X-Ray Crystallography
TOMA, Sachiko. Assistant Professor, Diffraction Structural Biology
OHTO, Umeharu. Assistant Professor, Diffraction Structural Biology
Research Topics:
Our research is focused on structural biology of proteins and nucleic acids, mainly onhuman enzymes, immune-system proteins such as antibodies, and receptors. In theelucidation of three-dimensional structures, X-ray crystallography is extensively used since
it provides us with structural information on their functions and biological roles which arealso required for drug design. Our structural studies utilize interdisciplinary methods
including molecular biology, biochemistry, computational chemistry, crystallography, andsynchrotron radiation techniques. Hence, our efforts are also aimed at developments of thesemethods. The undergoing research areas are summarized as given below:
1. Diffraction structural biology elucidating three-dimensional structures of proteins using
X-ray crystallographic methods.
2. Analyses of structures and functions of biological macromolecules with crystallographic
and computational methods using both in-house and synchrotron X-ray equipment.
3. Structures of nuclear proteins and their complexes
4. Structures of proteins in innate immunity.
5. Structures of proteins in homologous recombination.
Innate immunity is the first line of defense against microbial infections. Microbial
components are recognized by a variety of pathogen sensors such as Toll family of receptors(TLR). The Toll-like receptors (TLRs) are a family of pattern-recognition receptors thatrecognize microbial components and initiate subsequent immune responses. Ten membersof the human TLR family (TLR1 to TLR10) have been identified to date. The extracellulardomains have leucine rich repeats (LRRs) and are responsible for binding so-called“pathogen-associated molecular patterns”. Toll-like receptor 4 (TLR4) and myeloid
differentiation factor 2 (MD-2) form a heterodimer that recognizes lipopolysaccharide (LPS),
also known as endotoxin, of Gram negative bacteria. Tetra-acylated lipid IVa, a synthetic
lipid A precursor, acts as a weak agonist to mouse TLR4/MD-2, but as an antagonist tohuman TLR4/MD-2. However, it remains unclear as
to how lipid IVa shows agonistic or antagonistic
activities in a species-specific manner. We
determined the crystal structures of mouse
TLR4/MD-2/LPS and TLR4/MD-2/lipid IVacomplexes at 2.5 and 2.7 Å resolutions, respectively.
Lipid IVa in the mouse TLR4/MD-2 complex
occupied nearly the same space as LPS, althoughlipid IVa lacked the two acyl chains. The results
provide structural evidence of the agonistic property
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of lipid IVa on mouse TLR4/MD-2.
GM1-gangliosidosis and Morquio B are rare lysosomal storage diseases associated with aneurodegenerative disorder or dwarfism and skeletal abnormalities, respectively. Thesediseases are caused by deficiencies in the lysosomal enzyme human β-D-galactosidase (h-GAL), which lead to accumulations of the h--GAL substrates, GM1 ganglioside and keratan
sulfate due to mutations in the h--GAL gene. h--GAL is an exoglycosidase that catalyzes
the hydrolysis of terminal β-linked galactose residues. Here, we present the crystal
structures of h--GAL in complex with its catalytic product galactose or with its inhibitor 1deoxygalactonojirimycin. h--GAL showed a novel
homodimer structure; each monomer was comprisedof a catalytic TIM barrel domain followed by βdomain 1 and β-domain 2. The long loop region
connecting the TIM barrel domain with β-domain 1
was responsible for the dimerization. To gain
structural insight into the molecular defects of h-GAL in the above diseases, the disease-causing
mutations were mapped onto the three-dimensional
structure.
Rad51 forms a helical filament on single-stranded DNA and promotes strand exchange
between two homologous DNA molecules during homologous recombination. The Swi5Sfr1 complex interacts directly with Rad51 and stimulates strand exchange. We describe
structural and functional aspects of the Swi5-Sfr1 complex. Swi5 and the C-terminal domain
of Sfr1 form an essential activator complex
with a parallel coiled-coil heterodimer. The
resultant coiled-coil is sharply kinked,
generating an elongated crescent-shaped
structure suitable for binding within thehelical groove of the Rad51 filament. Ourdata suggest that the snug fit resulting fromthe complementary geometry of theheterodimer activates and stabilizes the Rad51
filament.

－376－
目次へ

Laboratory of Microbiology
SEKIMIZU, Kazuhisa. Professor, Biochemistry, Molecular Biology
KAITO, Chikara. Associate Professor, Biochemistry, Molecular Biology
HAMAMOTO, Hiroshi, Assistant Professor, Biochemistry, Molecular Biology
MATSUMOTO Yasuhiko. Assistant Professor, Biochemistry, Molecular Biology

Table. Strong bactericidal effect of Kaikosin E
Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is resistant to various antibiotics,
including β-lactams, thus causing serious clinical problems. Hospital-associated(HA)-MRSA infects immunocompromised patients in hospitals. Community-acquired(CA)-MRSA causes serious diseases in healthy people who have not had contact withhospitals in the United States, Canada, or Europe. CA-MRSA produces higher amounts ofextracellular toxins and has higher virulence than HA-MRSA, although the reason for this is
unclear. SCCmec is a foreign DNA integrated into the MRSA chromosome that contains
several genes including the mecA gene that confers resistance against methicillin. The
SCCmec of CA-MRSA does not contain the psm-mec gene that exists in the HA-MRSA
SCCmec. Kaito et. al. found that the transcription product of psm-mec inhibits translation of
the agrA gene encoding a positive transcription factor for many extracellular toxins bydirect binding to the agrA mRNA, resulting in decreased extracellular toxin production.
Furthermore, some HA-MRSA strains carry mutated psm-mec or no psm-mec and produce
higher amounts of extracellular toxins than HA-MRSA strains carrying intact psm-mec.
These findings suggest that psm-mec RNA negatively regulates agrA and mutation orabsence of psm-mec leads to a high virulence capacity of MRSA. (Kaito C, Saito Y, Ikuo
M, Omae Y, Mao H, et al. (2013) Mobile Genetic Element SCCmec-encoded
psm-mec RNA Suppresses Translation of agrA and Attenuates MRSA Virulence.
PLoS Pathog 9(4): e1003269. doi:10.1371/journal.ppat.1003269)

－377－
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Figure 1. Deletion of psm-mec causes a high virulence property of MRSA inmouse skin infection model

Table 1 Evaluation of virulence of Cryptococcus neoformans for silkworm

Therapeutic effects of anti-fugal drugs in Cryptococcus
neoformans-silkworm infection model

Table 2

Figure 3. Novel innate immunity activation pathway found in silkworm

Pathogen

Cell wall of P. gingivalis

Toll PP-p38-MAPK

Melaniza on

Innate immune ac va on
Excessive ac va on of immunity
－378－
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Laboratory of Molecular Pharmacokinetics
SUGIYAMA, Yuichi. Professor, Biopharmaceutics in Drug Discovery and Design(-2012.3.31)
KUSUHARA, Hiroyuki. Associate Professor (-2012.4.30), Professor (2012.5.1- ), Membrane
Transport (Kidney and Brain)
MAEDA, Kazuya. Assistant Professor, (-2012.9.30), Associate Professor (2012.10.1- ), Membrane
Transport (Liver)
HAYASHI, Hisamitsu. Assistant Professor, Membrane trafficking regulation
Research Subjects:
The pharmacokinetic properties of drugs are critical factors governing theirpharmacological/adverse effects in the body, which determine their exposure to the target molecules.
A major reason for failures in drug development is attributed to unsuitable pharmacokinetic properties,
resulting in insufficient exposure to the target. Therefore, it is important to predict the disposition of
new drug candidates particularly during the early stage of drug development, and select those with
optimal pharmacokinetic properties for further development. One of the major research interests ofthis laboratory is the development of a method to predict the disposition of drugs in the body(absorption, hepatic and renal elimination,【Intestine】

and distribution). As one of the determinantAbsorption

factors of drug disposition, we have focusedon transporters which regulate the permeationIn

addition,

weare

MRP2 BCRPOAT Ps PEPT1 ASBT

MRP3

Blood

P-gp/
OATPsOAT4PEPT1/ 2
OCTN1/2
MRP2/4
MD R1

BIliary excretion

Figure 1. Responsible transporters for drug disposition
Blood

in drug disposition and drug response, andinvolvingP-gp/ MRP2 BCRP BSEP
MDR1

also

transporters causing interindividual variations
interactions【Liver】
Oatp1/2/4/
NTCP OATPOCT1 OAT2MRP3-C/B/8

OCT1/2 OAT1/3

Urinary excretion

investigating the genetic variations in thesedrug-drug

OATPs【Kidney】

of compounds with a low molecular weightacross the plasma membrane (Figure 1).

P-gp/
M DR1

D

drug

D

KidneyLiver D
I

D
I

I

I

transporters (Figure 2). We have identified atransporter (MATE) responsible for the druginteractions with cimetidine, a well-known

I

D

D

Bile
D

I

Blood Portal vein

代謝酵素

I

Hepatocyte

D

I

★ D

I

I

D

D
I

I

D

★ D

★ D

D

D

I
D

I

drug which causes drug interactions in the

D
D

I

★ D
I

I

D

D

Bile

Intestine

D

D

D

I

D

代謝酵素 D
D

I
I

D

I

D

I

D

D

D

D

I

I

I

urinary excretion of cationic drugs. As a new

Feces

D

D
I

→Portal vein

Urine

Blood

approach for quantitative analysis of druginteractions, we adopted a cluster newton

Figure 2. Target sites of drug-drug interactions

－379－
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method that provides group of solutions by taking large sets of initial values, and thereby, improving
the efficiency and reliability of the physiologically-based pharmacokinetic model analysis of druginteractions. Analysis of the drug interaction between pitavastatin and cyclosporin A was successful.
Besides the conventional drug interaction study, we propose the application of PET imaging forinvestigating the drug transporters which determine the local drug concentrations, and metabolome toidentify endogenous compounds which can be used to evaluate the drug transporter activities.
Some transporters are responsible for disease. We are starting a research to help thetherapy of such diseases through the regulation of intracellular transport and sorting of the transport
proteins. The hereditary defect of BSEP function causes progressive familial intrahepatic cholestasis
type 2 (PFIC2), which develops in childhood and leads to the end stage liver disease without livertransplantation. So far, we have found that the dysfunction of BSEP in PFIC2 patients is attributed to
the reduced BSEP expression at the cell surface, and that 4-phenylbutyrate (4PBA), a
clinically-approved drug for urea cycle disorders, is a potent anti-cholestatic drug, because this agent
significantly induces the cell surface expression of BSEP (Figure 3). Now, clinical study is underway
to investigate the therapeutic effect of 4PBA on the patients with PFIC2.

Figure 3. Change in BSEP expression at the cell surface under intrahepatic cholestasis and
4PBA-treated condition

Current research topics of our laboratory are as follows:
1. Prediction of drug disposition from in vitro data, interindividual variations in drug dispositionand drug-drug interactions using a physiologically-based pharmacokinetic model
2. Clarification of transport systems in liver, kidney and the blood-brain and blood-cerebrospinal
fluid barriers
3. Elucidating the drug-drug interaction mechanisms involving drug transporters
4. In vivo real-time pharmacokinetic analysis using PET imaging
5. Regulation of intracellular transport and sorting of transporters as a novel therapy for the
－380－
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transporter-related diseases..
6. Clarification of the mechanisms underlying tissue-selective expression of transporters.
7. Development of a rational strategy for drug delivery to the liver, kidney and central nervous
system－381－
目次へLaboratory of Chemical Pharmacology
MATSUKI, Norio. Professor, Neuroscience, Neuropharmacology
IKEGAYA, Yuji. Associate Professor, Neurophysiology, Neuropharmacology
KOYAMA, Ryuta. Assistant Professor, Neuroscience, Cell Biology
NOMURA, Hiroshi. Assistant Professor, Neuroscience, Neuropsychopharmacology
Research Topics:
We have focused our research on the pharmacological analysis of the central nervous system,with a goal of understanding brain functions using pharmaceutical agents as tools.
Historically a number of effective drugs for brain diseases were found accidentally before
the detailed analysis of diseases. Analyses of these drugs have led to an understanding of
the actual cause of these diseases. Therefore, it makes sense to apply various
pharmacological drugs to analyze brain functions. Furthermore, in order to understand brain
function, it is necessary to combine information of whole animal with cellular andmolecular data. The following are our current research topics.
1. Locally synchronized synaptic inputs.
Synaptic inputs on dendrites are nonlinearly converted to action potential outputs, yet the
spatiotemporal patterns of dendritic activation remain to be elucidated at single-synapse
resolution. In rodents, we optically imaged synaptic activities from hundreds of dendritic
spines in hippocampal and neocortical pyramidal neurons ex vivo and in vivo. Adjacentspines were frequently synchronized in spontaneously active networks, thereby forming
dendritic foci that received locally convergent inputs from presynaptic cell assemblies.
This precise subcellular geometry manifested itself during N-methyl-D-aspartate
receptor-dependent circuit remodeling. Thus, clustered synaptic plasticity is innately
programmed to compartmentalize correlated inputs along dendrites and may reify
nonlinear synaptic integration.
2. Febrile seizure-induced neuronal cell ectopia.
Temporal lobe epilepsy (TLE) is accompanied by an abnormal location of granule cells inthe dentate gyrus. Using a rat model of complex febrile seizures, which are thought to bea precipitating insult of TLE later in life, we report that aberrant migration of
neonatal-generated granule cells results in granule cell ectopia that persists into adulthood.
Febrile seizures induced an upregulation of GABAA receptors (GABAA-Rs) in neonatally
generated granule cells, and hyperactivation of excitatory GABAA-Rs caused a reversal in
the direction of granule cell migration. This abnormal migration was prevented byRNAi-mediated knockdown of the Na+K+2Cl- co-transporter (NKCC1), which regulates
the excitatory action of GABA. NKCC1 inhibition with bumetanide after febrile seizures
rescued the granule cell ectopia, susceptibility to limbic seizures and development of
－382－
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epilepsy. Thus, this work identifies a previously unknown pathogenic role of excitatory
GABAA-R signaling and highlights NKCC1 as a potential therapeutic target for
preventing granule cell ectopia and the development of epilepsy after febrile seizures.
3. Reactivation of amygdala neurons after memory retrieval
Neural activity and de novo protein synthesis during a rest period following memory
retrieval in the amygdala is necessary for stabilization of reactivated fear memory.
Arc⁄Arg3.1 (Arc) expression is regulated by neural activity and is a critical protein formemory reconsolidation. However, it remains unclear whether memory retrieval alters
Arc transcription during subsequent rest. In this study, the populations of mouse lateral
amygdala neurons that transcribe Arc during memory retrieval and at rest were detectedusing Arc cellular compartment analysis of temporal activity by fluorescence in situ
hybridization (Arc catFISH). Results demonstrated that memory retrieval alters thecomposition of neuronal populations, which activate Arc transcription during subsequent
rest. Approximately 50% of neurons that transcribe Arc at subsequent rest, transcribed
Arc during memory retrieval, whereas only approximately 10% of neurons thattranscribed Arc during a rest period prior to memory retrieval transcribe Arc during
memory retrieval. In contrast, re-exposure to the chamber induced less preferential Arc
transcription in latent inhibited mice that received shocks but recalled less conditioned
fear. Taken together, these findings indicate that neuronal subpopulations activated during
fear memory retrieval preferentially transcribe Arc during subsequent rest in the lateral
amygdala. This preferential Arc transcription may contribute to memory reconsolidation.

－383－
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Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis
SANTA, Tomofumi. Associate Professor, Analytical Chemistry
YOSHIKADO, Takashi. Assistant Professor, Biopharmaceutics
Research topics:
Our research interest lies in the development of the sensitive and selective determination
methods for the biologically important compounds. Current topics include,
1. Design and synthesis of the derivatization reagents for high-performance liquid
chromatography with fluorescence detection or mass spectrometric detection.
The development of a sensitive and selective determination of the trace level compounds
is essential to elucidate their biological roles and functions in living systems. Recently,
high-performance liquid chromatography (HPLC) has been frequently used for this purpose,
since its separation efficiency is very high and it can adopt various detection methods
suitable for the target compounds. However, all the compounds are not suitable for thesensitive analysis with HPLC, and thus chemical derivatization is often used to improve theseparation efficiency and to enhance the detectability of the target compounds. So far
numerous derivatization reagents were synthesized for this purpose. Among them, thereagents having benzofurazan (2,1,3-benzoxadiazole) structure have the following
advantages; (i) the molecular size is rather small and thus their reactivity to the target
compounds is high; (ii) the structure is moderately hydrophobic and thus the generated
derivatives are suitable for the separation on HPLC. We are now developing the
benzofurazan derivatization reagents for HPLC with fluorescence detection or mass
spectrometric detection.
2. Development of the sensitive and selective determination methods for bio-related
compounds.
We have reported the determination methods of the bio-related compounds such as aminoacids, fatty acids, antioxidants, antibiotics, endogenous cannabinoid receptor ligands,
endogenous inhibitors of nitric oxide synthase, modulator of neurotransmitters, biologically
active peptides. These methods were used for the study on the biological roles and functionsof these compounds. We are now developing the sensitive and selective determination
methods of several kinds of biologically important compounds using HPLC withfluorescence or mass spectrometric detection as well as the benzofurazan derivatization
reagents.
3. Development of the screening methods for the inherited metabolic disorders.
The aim of the screening of the inherited metabolic disorders is the early detection andtreatment of clinically important disorders to minimize morbidity and mortality in earlychildhood. In Japan, phenylketouria, maple syrup urine disease, homocystinuria,
galacrosemia, congenital hypothyroidism and congenital adrenal hyperplasia are routinely
screened. The markers of these disorders have been analyzed by enzyme-linked
－384－
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immunosorbent assay and enzymatic assay methods such as Guthrie test or Beutler test.
Recently, tandem mass spectrometry was introduced to analyze amino acids andacylcarnitines in blood samples, which enabled to detect various kinds of disorders related
to amino acids, organic acids and fatty acids metabolism. However, there are a lot ofdisorders which are not detected by the usual tandem mass spectrometric methods. Using
liquid chromatography with tandem mass spectrometry after derivatization with the
benzofurazan regents, we have reported the determination methods for very long chain fatty
acids and di-carboxylic acids having five or six carbon atoms, the marker metabolites ofperoxisomal disorders and organic acidemias such as glutalic acidemia, respectively. We are
now developing the screening methods for the several kinds of inherited metabolic
disorders.

－385－
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Laboratory of Clinical Pharmacokinetics
SUZUKI, Hiroshi. Professor, Clinical Pharmacokinetics/Dynamics
ITO, Kousei. Associate Professor, Clinical Pharmaceutical Sciences, Membrane
Transport and Regulation
HISAKA, Akihiro. Project Associate Professor, Clinical Pharmacokinetics
TAKADA, Tappei. Lecturer, Research of Transporters for Physiological Substrates
OHNO, Yoshiyuki. Research Associate, Clinical Pharmacokinetics, Drug Information
KARIYA, Yoshiaki. Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences
TAKAYAMA, Kazuo. Research Associate, Clinical Pharmaceutics, Drug Information
FUJINO, Tomoko. Research Associate, Clinical Pharmaceutics, Drug Information
HONMA, Masashi. Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences, Osteoimmunology
YANAGIHARA, Yoshitsugu. Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences
YAMAMOTO, Takehito. Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences
IKEBUCHI, Yuki. Project Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences
Research Subjects:
It is evident that molecular function of one element cannot always be assigned toonly one function at whole body level, because one to one simple correspondence is notcommon in our body. It is also true that the understanding of the relationship between adrug and its ultimate target is not sufficient to predict the pharmacological/toxicologicaleffects. We need to understand not only detailed molecular machinery of drug target, butalso its environment surrounding the target (ex. other associated proteins, signaling
molecules etc.), where and when it works, and finally how it behaves as functional unit inour body. This is a basic idea trying to understand “living body” as “system”. By
further promoting this idea to “system pharmacology”, we will be able to identify
molecular targets which are related to the pharmacological/toxicological output in clinicalsituation or even at early drug development stage. Based on this concept, following
projects are now ongoing:
1. Elucidation of molecular mechanisms which controls in vivo disposition of lipids /bile acids / urate, and establishment of new therapy for lifestyle-related diseases
based on these integrated understanding.
2. Elucidation of dynamic regulatory mechanisms of bone resorption / bone formation,and establishment of new therapy for bone metabolic disease based on those
integrated understanding.

－386－
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3. Establishment of the way to quantitative understanding and prediction ofpharmacological and adverse effects of drugs directed against particular molecular target.
Finally, these outputs would be feedbacked to early drug development stages.
4. Elucidation of molecular mechanisms related to adverse effects of drugs usinglarge-scale “-omics“ analysis. Finally, the quantitative information would beapplied to develop strategies to prevent / treat the adverse effects.
5. Absolute quantification of factors determining the pharmacokinetic profiles of drugs
and its application to clinical pharmacokinetics and pharmacology field.
6. Establishment of simple methods for systematic prediction of drug-drug interactions(DDIs) for more than thousands combinations of drugs based on information
available from in vivo clinical studies. The method is applicable to the adjustment ofdose regimens in actual pharmacotherapy. Furthermore, we developed a new druginteraction severity classification system (DISCS) which may be used to improve
descriptions in the drug labeling with regard to DDIs by utilizing our in vivo-based
prediction method.

－387－
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Laboratory of Pharmaceutical Regulatory Science
SUGIYAMA, Yuichi. Professor, Biopharmaceutics in drug discovery and design (alsoProfessor of the Department of Molecular Pharmacokinetics) (Until March 2012)
MATSUKI, Norio. Professor, Neuroscience, neuropharmacology (also Professor of the
Department of Chemical Pharmacology) (Since April 2012)
FUJIWARA, Yasuhiro. Affiliate Professor (also Executive Vice President, National Cancer
Research Center Hospital)
ONO, Shunsuke. Associate Professor, pharmaceutical regulation
KUSAMA, Makiko. Assistant Professor, clinical pharmacokinetics, regulatory science
Established in 2004, our missions are to conduct research on pharmaceutical regulation
and also to develop human resources in the area of pharmaceutical R&D. This laboratoryis the first of its kind to be established within a national university
Research Topics:
1.
2.
3.
4.

Performance of pharmaceutical regulation in Japan
Drug safety and regulatory measures
Clinical development in Japan
Launch delay (“drug lag”) in Japan

Phase transition probabilities from phases II to III (A)and phase III to registration (B) in Japan by thedevelopment status in the US at the onset of Japanesephase II (A) and phase III (B) (mean ± SE). (Hirai Y, etal., Health Policy. 104:241-6;2012)

5. Decisions on indication changes during approval process
－388－
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6. Regional differences in clinical development

A unique feature of this laboratory is training programs which aim to develop humanresources in pharmaceutical sectors. We held courses of lectures and self-oriented
educational opportunities aimed mainly at industry and regulators (RC; regular course, andIC; intensive course), in addition to a set of lectures for graduate students, as well as forundergraduates. Two sets of group discussions are held in the RCs, with topics such as “Ifthere were no Pharmaceutical Law, what responsibility would the industry have to take, andhow should they manage their sustainability?”

Academia

Industry

Administration(1) Regular Course (RC)A half-year course open for reviewers and the industry. This
course provides attendees with up-to-date knowledge on
global guidelines, statistics and data management
methodology, and other topics that are of importance fordrug development and evaluation.
(2) Intensive Course (IC)The Intensive Course (IC) is a 1 or 2-day intensive educationalcourse, held 1-2 times annually(3)Graduate School Lecture (GSL)
The 15 lectures are designed to teach students and researchers
adequate evaluation of drugs, and to recognize how
pharmaceutical sciences works in developing new and efficient
drugs that should benefit healthcare.

－389－
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◆ Global COE (CMSI) ◆◆ Program for Leading Graduate School (GPLLI) Laboratory ◆Masaru Kato, (Ph.D., University of Tokyo, 1999), Project Associate Professor
Research Outlines:
Nanomaterials and nanomedical system are expected as technologies in the next
generation. However, the evaluation techniques for the physical properties and risk
assessment of these newly developed materials with high accuracy and efficiency have notbeen reported too much. In this project, we are developing a practical purification andevaluation methods for these materials. In addition, we develop new analytical methods forbiological compounds using nano- and micro- scale materials. The concrete project ispharmacokinetic study using the dual functional nanoparticles.
Dual or multi-probe molecules, which are composed of combinations of two or
more functional molecules, are attractive for use as tools for noninvasive diagnosis andtherapy. Such dual and multi-probes improve the reliability and safety of the diagnoses bymutually complementary.
We have developed a method for preparing polyethylene glycol (PEG)-based
nanoparticles that contain various kinds of probe molecules, as reported previously. The
nanoparticles were prepared from monomer molecules that consisted of four long PEG
chains with acryloyl groups at each chain end. Simply adding the probe molecules to asolution of the monomers resulted in the formation of uniformly sized nanoparticles that
encapsulated the probe molecules. Because the encapsulated molecules are trapped
physically by the mesh structure of the nanoparticles and because no chemical bonding
between the molecules and PEG is required for encapsulation, we concluded that there areno limitations to the types of molecules that can be encapsulated using this technique. We
speculated that if we encapsulated two different probes using two different (i.e., chemicaland physical) methods simultaneously, a dual probe could be prepared without limitation of
the encapsulated molecules.
Nanoparticles containing physically encapsulated Mn2+-chelated compound andchemically encapsulated fluorescein (Flu) were administrated to mice and were observed bymeans of MRI. To prevent leakage of Mn2+ from the nanoparticles, Mn2+ was chelated to
dextran-modified diethylene triamine pentaacetic acid before being encapsulated in thenanoparticles.
An MRI signal (image contrast) was detected in the mouse bladder 15 min afteradministration (Fig. 1a, top row), and the signal increased with increasing time up to 5 h.
－390－
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MRI signals were also detected in the liver and kidney after administration (Fig. 1a, bottomrows). These results indicate that nanoparticles containing Mn2+ served as an effective
positive MRI contrast agent, which is preferable for the detection of small changes thatcoursed by disease. For the liver and kidney, the MRI signals increased rapidly afteradministration and reached maximum intensities at 15 min following administration. Then,the signals started to decrease. (Fig. 1b) The nanoparticles were eliminated from liver more
rapidly than they were eliminated from the kidneys. No obvious MRI signal was detectedfrom other internal organs.
Although the fluorescence signal of Flu is hard to penetrate through the skin, thesignal at ex vivo observation is more sensitive than an MRI signal. We therefore expectedthat a small amount of nanoparticles accumulation to tissues or organs would be detectableusing ex vivo fluorescence analysis after the in vivo study. The fluorescence signals of theinternal organs and tissues of the mouse were analyzed 3 h after administration (Fig. 1c).
Very strong fluorescence was observed in the bladder, and also a slight signal was observedin the liver and kidney; however, no signal was observed in the other organs such as lungs,
and spleen. This distribution of fluorescence signals corresponded with that observed for
MRI signals in the same mouse,indicating that the two probes(Mn2+ and Flu) remained
encapsulated
withinthenanoparticles and moved with
the nanoparticles. Generally
MRI is not highly sensitive for
specific contrast agents (~ µM),
though it can be used observe
tissues deep within the body.
On the other hand, fluorescenceis highly sensitive ex vivo but
cannot be used to observe
tissues deep within the body.
The combination of these two
imaging techniques therefore
can offer synergistic advantages
over either modality used alone,and enables us to analyze thepharmacokineticsofnanoparticle distribution andexcretion from the body in
Figure 1 Pharmacokinetic studies of nanoparticles
greater detail.
containing fluorescein and Mn2+
－391－
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Laboratory of Pharmaco-Business Innovation
KIMURA, Hiromichi, Professor
This course was established on September 1, 2002 and started the third term program on
September 1, 2012, with an endowment from 7 companies: Ain Pharmaciez.INC, Johnson& Johnson K.K., Kyowa Hakko Kirin Co., Ltd., Nippon Flour Mills Co., Ltd., Sakura
Global Holding Co., Ltd., Takeda Pharmaceutical Company Ltd. and Terumo Corporation.
The objective of the course is to promote innovation, which, it can be said, should be theraison d’etre of any university, as well as to establish a foundation from which the results ofinnovation can contribute to society through commercialization and other means. The
course has three goals to achieve in the short term:
1. To promote university-private sector collaboration in the pharmaceutical and medical
fields, and to explore possibilities for the university’s new role in this relationship・ Promote joint research/businesses with the private sector and medical institutions,and implement exchange programs
・ Build a framework for university research/education that meets market needs
・ Establish a cooperative relationship with the economic/industrial worlds in order toprocure funding for university operation and research
2. To foster cross-disciplinary talent by training individuals with pharmaceutical and/or
medical science backgrounds
・ Provide an advanced business education to individuals trained in thepharmaceutical/medical sciences, and promote research in these and related fields
・ Promote teaching and research in biomedical informatics which is geared to new
drug development and tailor-made medical practices
3. To establish a foundation for the university to develop as a center of innovation for thepharmaceutical and medical sciences
・ Create a framework to foster original research・ Develop and implement guidelines to ensure recognition of research results asassets for business development, business start-ups, and commercialization ofresearch results
・ Investigate how the university can improve its own performance: an issue that will
become ever more relevant as national universities become independentadministrative institutions

－392－
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PBI’S AIM AND PURPOSES

－393－
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Laboratory of Drug Informatics
Staffs:SAWADA Yasufumi, Ph.D., Pharmacist, Professor(Research field: Drug Lifetime Management, Drug Informatics, Clinical
Biopharmaceutics)
HORI Satoko, Ph.D, Pharmacist, Associate Professor(Research field: Clinical Pharmacokinetics, Drug Informatics)
MIKI Akiko, Ph.D, Pharmacist, Lecturer(Research field: Pharmaceutical Care and Education)
SATOH Hiroki, M.S., Pharmacist, Assistant Professor(Research field: Pharmacokinetics and Pharmacodynamics)
Research Topics:
Adverse drug reactions, ineffective drug treatment and withdrawal from sale of introduced
drugs all could be reduced by (1) effective surveillance of the usage of drugs (i.e. risk
management and "proper use of drugs") and (2) post-marketing studies on novel dosage
regimens, extension of indications, unexpected adverse reactions and their mechanisms andpreventive measures, etc. (i.e., "product evolution"). These actions should not only
decrease the frequency of adverse drug reactions and help to provide optimum
pharmacotherapy, but also extend the life-cycle of pharmaceutical products and lead to thedevelopment of novel products or formulations (i.e., life-cycle management ofpharmaceutical products). We designate all of the above post-marketing processes as"Drug Lifetime Management (DLM)" and aim to promote it.
Research issues of our laboratory are as follows:
1) Quantitative prediction of the effects and adverse reactions of drugs by pharmacokinetic/
pharmacodynamic (PK/PD) approaches
2) Development of novel computer-aided prescription- and inspection-support system
3) Development of novel methods and systems for thorough processing of drug information,i.e. collection, compilation and analysis, and efficient delivery/distribution of appropriate
drug information to clinical staffs
4) Investigation of the permeation of xenobiotics across the placenta and into fetus
Research includes the investigation of i) the kinetics of transplacental transfer of drugs(e.g. salicylate, diclofenac, paroxetine) using human perfused placenta, ii) expression,
localization and function of drug transporters such as P-gp, MRP1, BCRP (ABCG2),OATPs and iii) uptake of drugs into isolated human trophoblast cells.

－394－
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Educational Activities:
1) Lectures- Drug Informatics (Faculty of Pharmaceutical Sciences)- Applied Computer Science Course IX (Interdisciplinary Information Studies)2) Education of students assigned to our laboratory
We have one postgraduate student on PhD course and four Undergraduate (senior)students from Faculty of Pharmaceutical Sciences.
3) Social Affairs3-1) Management of “i-Phiss” (internet-based pharmacist's information sharing system)"i-Phiss" is an internet-based system for practical training of pharmacists.
"i-Phiss" is developed by us and now operated in cooperation with NPO) Drug Lifetime
Management Center† to 1) gather instructive clinical cases (such as near miss), append
educational commentaries by us, and share them between pharmacists, 2) provide weekly
e-mail magazines with headline news on the top, 3) provide consulting corner for
drug-interactions and dosage optimization, 4) carry out questionnaires, 5) provide thebulletin board system, for registered pharmacists (more than 15,200 registrants).
Similar system for medical doctors (i-Mediss) has also come into operation and has
enrolled more than 6,000 registrants.
† a non-profit organization established in 2006 by a group of professors belonging to
Graduate School of Pharmaceutical Sciences3-2) IKUYAKU (drug evolution) SEMINARIKUYAKU SEMINAR ADVANCE is operated to educate clinical pharmacists incooperation with NPO) Drug Lifetime Management Center and is approved by theCouncil on Pharmacists Credentials, Japan. It is held twice per month in Tokyo,
Fukuoka and Karatsu using H.323 internet TV conference system and also provided via
the internet (video-on-demand e-learning system). IKUYAKU SEMINAR BASIC is
also provided via the internet to retrain pharmacists.

－395－
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東京大学大学院薬学系研究科

研 究 ・ 教 育 年 報
第 １７ 巻
平成 25 年９月 30 日
発

発

行

行：東京大学大学院薬学系研究科〒113－0033

文京区本郷 7 - 3 - 1

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