研究・教育年報

研 究 ・ 教 育 年 報

第十八巻

第 18 巻（2013．1～2013．12）

二〇一三・一～二〇一三・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 18 巻（2013．1 ～ 2013．12）

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18巻は、東京大学大学院薬学系研究科・薬学部における平成25年（2013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25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。
2014年６月
大学院薬学系研究科長・薬学部長

嶋田

一夫

（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

同 24年６月
同 24年10月
同 25年10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。
医療薬学高度教育開発センターが設置される。
疾患細胞生物学寄付講座（平成24年10月～同29年９月）が設置される。
文部科学省「先端研究基盤共用・プラットフォーム形成事業」の支援の下、ワンス
トップ創薬共用ファシリティセンターが設置される。

（iii）
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目

次

序
文
Ⅰ．概
況
1
1．平成25年の主な出来事....................................................................................................
.......................................................................................................
2．研究科・学部の概要
2...........................................................................................................................
3．現 勢11
Ⅱ．授業科目1．大学院 ........................................................................................................................... 25
2．学 部 ............................................................................................................................ 28
Ⅲ．各教室の研究業績概況
薬科学専攻
薬化学教室 ...................................................................................................................... 33
有機反応化学教室 ............................................................................................................ 46
有機合成化学教室 ............................................................................................................ 59
天然物化学教室 ............................................................................................................... 73
基礎有機化学教室 ............................................................................................................ 83
附属薬用植物園 ............................................................................................................... 95
生体分析化学教室 ............................................................................................................ 98
生命物理化学教室 ............................................................................................................ 106
衛生化学教室 .................................................................................................................. 114
生理化学教室 .................................................................................................................. 127
生体異物学教室 ............................................................................................................... 139
遺伝学教室 ...................................................................................................................... 149
細胞情報学教室 ............................................................................................................... 158
蛋白質代謝学教室 ............................................................................................................ 164
協力講座（医科学研究所・分子発癌分野）・細胞生物化学教室 .......................................... 169
薬学専攻
薬品代謝化学教室 ............................................................................................................ 175
蛋白構造生物学教室 ........................................................................................................ 187
微生物薬品化学教室 ........................................................................................................ 193
協力講座（分子細胞生物学研究所)・生体化学 ................................................................... 199
分子薬物動態学教室 ........................................................................................................ 209
薬品作用学教室 ............................................................................................................... 227
臨床薬学教室 .................................................................................................................. 234
臨床分子解析学教室 ........................................................................................................ 240
協力講座（附属病院薬剤部)・臨床薬物動態学 ................................................................... 243
医薬品評価科学教室 ........................................................................................................ 254
リーディング大学院支援研究室 ........................................................................................... 259
医薬政策学寄付講座 ............................................................................................................ 267
ファーマコビジネス・イノベーション寄付講座 .................................................................... 289
医薬品情報学寄付講座 ........................................................................................................ 294
疾患細胞生物学寄付講座 ..................................................................................................... 305
ワンストップ創薬共用ファシリティセンター ....................................................................... 311
Ⅳ．英文概要

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Ⅰ．概

況

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１．2013（平成25）年の主な出来事

１月

・大和田 智彦教授が心不全治療の新たな方向性を示す

２月

・池谷 裕二准教授が第９回日本学士院学術奨励賞を受賞

３月

・大和田 智彦教授が化学反応における新しい化学結合の存在を証明
・薬品代謝化学教室の薬学科 学部６年 髙橋 翔大が平成24年度学生表彰「東京大学総長賞」において「総長大賞」を受賞
・武石明佳研究員、三浦 正幸教授らが、腸による全身性ストレスの受容機構とその生理機構を解明

５月

・小松 徹特任助教らが、病気の原因タンパク質を光らせて見つける新規手法を開発
・春日 秀文元大学院生（H24年度卒業）、福山 征光助教、堅田 利明教授らが、個体の栄養状
態と前駆細胞の活性化を連動させるメカニズムを解明
・関根 清薫特任研究員、千原 崇裕講師らが、小胞体分子Meigoによる神経回路形成の制御メカ
ニズムを解明・河野 望助教、大戸 梅治助教、新井 洋由教授らが、細胞内ビタミンＥ輸送を制御する新たなメカニズムと家族性ビタミンＥ欠乏症との関係を解明

６月

・大庭 陽介大学院生、新井 洋由教授らが、細胞内リゾホスファチジン酸によるミトコンドリ
ア形態制御機構を発見

８月

・赤羽 高志大学院生、村田 茂穂教授らが、プロテアソームの新しい形成機構を発見

10月

・本間 謙吾特任研究員と一條 秀憲教授らが、亜鉛欠乏に対する新しい細胞応答の機構を解明
・井上 将行教授が2014年度Mukaiyama Awardを受賞

11月

・林 久允助教が平成25年度アステラス病態代謝研究会最優秀理事長賞を受賞

12月

・林 久允助教が平成26年度日本薬学会奨励賞を受賞＜受

賞＞

・池谷 裕二 准教授（薬品作用学）

第9回日本学士院学術奨励賞 受賞(2013.2.4)

・髙橋 翔大 Ｂ６（薬品代謝化学）

東京大学総長大賞 受賞(2013.3.21)

・井上 将行 教授（有機反応化学）

2014年度Mukaiyama Award 受賞(2013.9.17)

・林 久允

平成25年度ｱｽﾃﾗｽ病態代謝研究会最優秀理事長賞 受賞

助教（分子薬物動態学）(2013.11.25)
・林 久允

助教（分子薬物動態学）

平成26年度日本薬学会奨励賞 受賞(2013.12.10)

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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

－2－
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らに発展・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75－80％、理科Ⅰ類から20－25％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。
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年次において２日間行われている。
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、

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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多く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26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。
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

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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しており、また、例年他大学からの学生も入学してきている。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。

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「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26年度現在では、８人がこのプログラムを履修し
ている。

◇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。
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

－6－
目次へ

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

－7－
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「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、薬学系研究科・薬学部の外国人留学生（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、中南米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就職するものが激増している。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、国際交流室が一貫した、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。Core-to-Core Program ナノバイオ国際共同研究教育拠点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）も毎年参加し、約２か月間の短期留学を行っている。学部学生についても、2013年から東京大学
奨学金付き夏期短期プログラムなどに応募する学生が着実に増えている。
上記のように博士課程学生や学部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。
また、海外サマーインターンシップ（受入れ）についても、Core-to-Core Program ナノバイオ国
際共同研究教育拠点による受入れに限らず、海外の大学から学部生、大学院修士・博士課程学生のサマーインターンシップ生が増えている。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、2009年８月にオランダ・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

－8－
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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。さらに2013年４月に、韓国成均館大学薬学部との部局間学術交流協定を締結した。両国の医薬品開発環境、レギュレーションについて、双方が教育研究面で認識を共有し、国際感覚を強化することが期待される。また、同年10月にスウェーデン・イエテボリ大学サールグレン
スカ・アカデミーとの部局間学術交流協定（2008年10月締結）を更新した。2014年１月には、大学院生特に博士課程学生の交流を目的として、ボン大学

リサーチ トレーニング

グループ1873とも部局間

学術交流協定を締結した。また、2014年５月に担当部局として、米国・テキサス大学M.D.アンダーソ
ン癌センターとの大学間学術交流協定（2009年５月締結）を更新した。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。

◇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24年度の主な大型研究費獲得は、科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業（ＥＲＡＴО）
１件、３億７千７百万円となっている。

◇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－
目次へ

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25年12月31日現在）◇組織（平成25年12月31日現在）
3.現勢

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 攻創薬学講座

薬品代謝化学
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）

医療薬学講座分子薬物動態学
薬品作用学
臨床薬学
臨床分析解析学
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

寄 付 講 座ファーマコビジネス・イノベーション

附属薬用植物園
薬学

部

薬 科 学 科
薬 学 科

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）
ワンストップ創薬共用ファシリティセンター（部内措置）

国際交流室
事

務

庶務チーム

部

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 －
目次へ◇財政（平成20年度～24年度決算額）（単位：千円）事項人 件 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）

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
3,721,862

平成23年度
823,842
298,09702,992,329
4,114,268

平成24年度
781,087306,76402,701,870
3,789,721〔外部資金の内訳〕
・受託研究費（単位：千円）

事
受

託

項
研

究

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
11 108,864
10 126,146
6 158,955
5 240,441
4 187,085

・受託研究員費事
受

託（単位：千円）

項

研

究

員

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
4,870
費
13
5,141
9
4,059
8
3,518
3
1,624
10

・共同研究経費
事
共同（単位：千円）

項

研

究

経

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
35 233,623
43 241,134
37 227,046
58 164,587
55 148,200

・寄附金（単位：千円）事
寄項
附

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
金 126 276,657 129 378,760 108 332,224
77 206,838
77 211,874(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20年度
平成21年度
平成22年度
平成23年度
平成24年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
1
82,600180,9002 134,700
2 152,200
2 138,000
9 211,000
13 118,900
22 208,800
23 164,700
31 176,100
24 132,700
725,50025,000
4 152,900
380,2002
48,6004 131,900
5 205,300
780,700329,7002
22,800566,8002
18,1008
40,00010
41,90013
61,50010
45,10010
41,900
4
5,900
3
3,200
4
4,200
6
7,400
8
10,40012
20,50010
16,9007
11,40010
14,70016
25,80071
54,80078
58,60085
59,00089
63,70085
66,3002
46,2003
68,900342,8001
18,000
6
57,1007
40,200526,3003
22,5006
34,20016
24,70028
52,20027
38,10019
32,70021
32,700
7
8,520
6
5,900
3
3,490
3
3,660
2
2,300
169 750,020 185 822,300 173 597,290 176 772,460 180 739,700

－12－
目次へ

・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20年度(単位：千円）

平成21年度

平成22年度

平成23年度

件

金額

件

金額

件

898,900

6

718,200

3

28,900 -

-

-

1

4,093

1

5,000 -

-

件

件数

4

967,300 4

金額

平成24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

15,000 1

15,000 -

-

-

-

-

-

文部科学省

研究開発施設供用等促進費補助金

-

-

-

-

-

1

609,000

1

540,500

日本学術振興会

二国間交流事業

1,200 -

-

1

2,500

1

2,500

1

2,500

-

-

4

14,5604

207,560

3

98,1901

1-

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

238,940 4

365,7934

227,3444

166,010

5

108,117

科学技術振興機構

若手個人研究推進
事業（さきがけ）4

57,200 430,524

3

31,8503

57,195

3

76,310

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

2

53,1701,630

245,461 ----

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）2-

1,724 1

戦略的創造研究推
科学技術振興機構 進事業（A-STEP）
-

-

-

-

-

-

1

1,700

1

4,097

戦略的創造研究推進事業（ERATO）

-

-

-

-

-

2

277,5301

377,220

-

-

-

-

-

-

-

-

1

11,700

科学技術振興機構
科学技術振興機構

先導的物質変換領域

厚生労働省

厚生科学研究費補
助金

917,550 8

25,900 14

59,400 13

49,164 1230,439厚生労働省

がん研究助成金

1

1,700 11,700 -

-

-

-

-

-

独立行政法人医薬ける基礎研究推進基盤研究所

4172,600 3

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--カイコによるヒト・
動物用医薬品の開発
委--

保険医療分野にお158,600

3

146,0003

143,457

1

74,998-1

10,4501

10,2501

22,500-1

13,0001

13,000 1

10,4001,473,214 26 1,498,047 41 1,310,948 40

1,606,379 33

1,410,141

事業

農林水産省

合

計

31

-

－13－
目次へ

◇ 施 設 面 積 （平成25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25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25年5月1日現在）
蔵
和書

11,290

◇ 職

員

17

冊

洋

書

所

数
計

32,099

和43,389

書

407

蔵

雑

誌

洋

書

種

数
計

465

872

計 事務職員 技術職員 小

計 合

数 （平成25年12月1日現在）

授 准教授 講

教

書

13

師助
9

教 特任教授 特任准教授 特任構師 特任助教 小
26

3

4

2

16

90

19

1

20

計

110

短時間勤務
有期雇用教職員
69

－14－
目次へ

最近５年間

学生数（５月１日現在）(女子内数)[留学生内数]
平成21年度 平成22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度
定 員 80
80
80
80
80
３ 年
現 員 87 (25) [5] 93 (24) [6] 89 (27) [2] 85 (17) [3] 83 (17) [3]
定 員 72
72
72
72
72
薬科学科
(平20～)
現 員 80 (16) [3] 78 (22) [2] 84 (21) [5] 79 (19) [2] 78 (16) [3]
４年
定 員
8
8
8
8
8
現 員
7 (2)
8 (2)
8 (3) [1] 10 (8)
8 (3)
学部
定 員
8
8
8
8
薬学科
５年
現 員
7 (2)
8 (2)
8 (3) [1] 10 (8)
定 員
8
8
8
6年
現 員
7 (2)
8 (2)
8 (3) [1]
定 員 160
168
176
176
176
計
現 員 174 (43) [8] 186 (50) [8] 196 (55) [8] 190 (49) [6] 187 (47) [7]
定 員 86
100
100
100
100
募集人員 111
100
100
100
100
１ 年
現 員 100 (36) [2] 84 (17) [1] 101 (25) [4] 96 (21) [4] 93 (21) [2]
定 員 86
86
100
100
100
修士
２ 年
募集人員 105
111
100
100
100
課程
現 員 109 (32) [5] 106 (38) [3] 94 (20) [2] 111 (29) [8] 107 (27) [11]
定 員 172
186
200
200
200
計
募集人員 216
211
200
200
200
現 員 209 (68) [7] 190 (55) [4] 195 (45) [6] 207 (50) [12] 200 (48) [13]
定 員 434343
50
50
募集人員 56
43
43
50
50
１ 年
現 員 58 (14) [3] 55 (13) [4] 51 (13) [2] 39 (4) [2] 51 (7) [1]
定 員 43
43
43
43
50
２ 年
募集人員 62
56
43
43
50
博士
現 員 52 (11) [5] 60 (14) [3] 61 (15) [8] 57 (15) [6] 41 (5) [4]
後期
定 員 41
43
43
43
43
課程
３ 年
募集人員 6262
56
43
43
現 員 62 (10) [8] 69 (16) [8] 78 (18) [8] 73 (15) [8] 66 (17) [10]
定 員 127
129
129
136
143
計
募集人員 180
161
142
136
143
現 員 172 (35) [16] 184 (43) [15] 190 (46) [18] 169 (34) [16] 158 (29) [15]
定 員
10
10
募集人員
10
10
１ 年
現 員
5 (2) [1] 4
0 [0]
10
定 員
薬学
博士
１ 年
募集人員
10
課程
現 員
5 (2) [1]
定 員
10
10
計
募集人員
10
10
現 員
5 (2) [1] 9 (2) [1]
定 員 459
483
505
522
519
合
計
現 員 555 (146) [31] 560 (148) [27] 581 (146) [32] 571 (135) [35] 554 (126) [29]
研 究 生
聴 講 生
研 究 生
大学院
外国人研究生

学
研究生等

部

4
1
1
4

(1)

(3)

5
0
4
5

(2)

2
1 (1)
2
8 (4)

2 (1)
0
3
8 (6)

2 (1)
0
3
5 (1)

－ 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21年度 平成22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度

化

学

1

有

機

反

応

化

学

5

有

機

合

成

化

学

5

天

然

化

学

5

5

学

2

3

天

物

合

然

成

物

化

4
(1)

(1)

5

1

1

1

(1)

5

5

4

(1)

5

(1)

5

(1)

5

(2)

3

(2)

3

3

2

5

5
3

基

礎

有

機

化

学

薬

品

代

謝

化

学

5

(1)

5

(1)

5

(1)

3

生

体

分

析

化

学

5

(1)

5

(3)

5

(1)

5

(4)

5

生

命

物

理

化

学

4

3

(1)

5

4

(1)

2

(1)

蛋

白

物

学

2

(1)

5

(1)

構

造

生

2

(2)

衛

生

化

学

3

生

理

化

学

5

学

生

体

異

遺
胞

(1)

3

(1)

4

(3)

3

(2)

5

(1)

3

(2)

5

(1)

5

5

(1)

4

(2)

学

2

(2)

3

(2)

5

(3)

5

(1)

5

(1)

学

5

(1)

5

(3)

4

(2)

5

(2)

5

謝

学

5

(1)

5

(2)

5

(2)

5

5

(2)

3

(2)

2

2

(1)

3

(1)

5

(3)

2

(1)

5

(1)

4

(3)

5

4

(1)

5

(2)

5

(1)

1

3

(2)

2

(1)

(1)

2

(1)

報

白

微

生

物

薬

品

化

学

2

分

子

薬

物

動

態

学

4

(1)

4

学

5

(3)

2

学

5

品

臨

代

作

用

床

薬

2

床

分

子

解

析

学

医

薬

品

評

価

科

学

附 属 施 設

薬

物

園

1

連携客員講座創学

1

アステラス創薬理論科学

2

寄 付 講 座

学

薬

科

1

(1)

2

2

2

2

2

1
1

2

医

薬

2

2

2

1

部

内

小

79 (15)81 (23)87 (22)88 (26)80 (18)

部

附 属 病 院 薬 剤 部

5

(2)

5

(1)

5

(3)

1

(1)

5

部

外

5

(2)

5

(1)

5

(3)

1

(1)

5

学
合

小
計

策

学

計
計

84 (17)

2

(2)

1

政

(1)

(1)

5

医 薬 品 情 報 学

学
医

植

2

2

臨

用

2

5

5

蛋

薬

質

(1)

(1)

(1)

物

情

2

4

5

伝

細

(1)

(1)

(1)

86 (24)2(1)

92 (25)89 (27)※（85 (18)）は女子で内数－ 16 －
目次へ最近４年間学部卒業者進路状況

平成 23 年度
平成 24 年度
薬科学科 薬学科 薬科学科 薬学科
卒
業者
78 (16) 78 (21) 84 (21) 7 (2) 78 (18) 8 (2)進入学
77 (15) 76 (21) 82 (20) 4 (1) 75 (17) 3 (1)
東京大学薬学系研究科修士課程
70 (15) 65 (17) 68 (15)63 (14) 1
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)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
11
東京大学工学系研究科修士課程
2
1
3 (1)
東京大学医学系研究科修士課程
1213
東京大学新領域創成科学研究科修士課程
1
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
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
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
1 (1)
筑波大学医学群学士入学
21
東京医科歯科大学医学部学士入学
12 (1) 21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
大阪大学医学部学士入学
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)
東京大学医学部附属病院 薬剤部研修生
1 (1)
その他
就
職
0
1
1
3 (1) 3 (1) 5 (1)
アステラス製薬㈱
1 (1)
厚生労働省
1
㈱シーエーシー
1 (1)
大正製薬㈱
1 (1)
中外製薬㈱
1
1
㈱電通
1
東京海上日動火災保険㈱
1
日特建設㈱
1
野村証券㈱
1
バイエル薬品㈱1
浜松医科大学1
三菱東京ＵＦＪ銀行
1
その他
1 (1) 1
1 (1)事項

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
現

職 （勤

務

先

等）

東京大学
医学系研究科
医学部附属病院
公共政策教育部
分子細胞生物学研究所
アイソトープ総合センター
生物機能制御化合物ﾗｲﾌﾞﾗﾘｰ機構
創薬オープンイノベーションセンター
グローバル COE プログラム
国際本部日本語教育センター
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
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
ＪＲ東京総合病院
虎の門病院
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

非常勤講師勤務先一覧

平成21年度 平成22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度

8
15

3
22

3
22

1
2
1

1
2
1

1
2

1

1

2
20
1
1
2

2
20
1
1
2

2

2

1
1
2
1
1
1
1
2

1
1
2
1
1
1
1
2

2
1

1

1
1

1

2

2
2
1
1

2
1

2
1

2
1
1

2
1
1

1
1
2

1
1
2

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
1
1
1

1
2

1
1
1
1

－ 18 －
目次へ

東京都医学総合研究所
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
公益財団法人がん研究会
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㈱武蔵国分寺公園クリニック
合

1
5

1

1
1

1
1

4

2

2

1
1

1
1

1
1

1
2
2
1

1
2
2
1

1
1

1
1

1
1

1
1

1

1

1
1
1

1
1
1

1

1

77

77

1
1

1

4
1
1

1
2
1
1

1
2
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

69

最近５年間
項

1
1

1

計

事

1
1

1

77

79

論文博士学位授与数一覧

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

17

18

15

23

18

学

3

5

3

3

2

業）

12

13

11

15

16

研究所等（国公立）

1

0

0

0

0

そ

1

0

1

5

0

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 21 年度 平成 22 年度 平成 23 年度 平成 24 年度 平成 25 年度
入 学 定 員26 人
志 願 者 数56 人
分 子 薬 学入 学 者 数33 人
充 足 率
126.92％
入 学 定 員24 人
志 願 者 数28 人
機 能 薬 学入 学 者 数20 人
充 足 率
83.33％
入 学 定 員18 人
志 願 者 数45 人
生 命 薬 学入 学 者 数30 人
充 足 率
166.67％
入 学 定 員18 人
志 願 者 数31 人
統 合 薬 学入 学 者 数19 人
充 足 率105.56％
入 学 定 員
100 人
100 人
100 人
100 人
志 願 者 数
114 人
140 人
128 人
128 人
薬 科 学
入 学 者 数
85 人
105 人
98 人
93 人
充 足 率
85.00％
105.00％98.00％
93.00％
入 学 定 員
86 人
100 人
100 人
100 人
100 人
志 願 者 数
160 人
114 人
140 人
128 人
128 人
計
倍
率
186.05％114.00％140.00％128.00％128.00％入 学 者 数
102 人
85 人
105 人
98 人
93 人
98.00％
93.00％
充 足 率118.60％85.00％
105.00％入 学 定 員
13 人
13 人
13 人
志 願 者 数
23 人
20 人
29 人
分 子 薬 学入 学 者 数
22 人
18 人
24 人
充 足 率
169.23％138.46％
184.62％
入 学 定 員
11 人
11 人
11 人
志 願 者 数
20 人
14 人
12 人
機 能 薬 学入 学 者 数
18 人
13 人
10 人
充 足 率
163.64％118.18％90.91％
入 学 定 員
11 人
11 人
11 人
志 願 者 数
17 人
22 人
15 人
生 命 薬 学入 学 者 数
14 人
19 人
13 人
充 足 率
127.27％172.73％118.18％
入 学 定 員8人
8人
8人
志 願 者 数
8人
14 人
14 人
統 合 薬 学入 学 者 数
6人
11 人
11 人
充 足 率
75.00％
137.50％137.50％入 学 定 員50 人
50 人
志 願 者 数
52 人
54 人
薬 科 学
入 学 者 数
42 人
51 人
充 足 率
84.00％
102.00％入 学 定 員
43 人
43 人
43 人
50 人
50 人
志 願 者 数
68 人
70 人
70 人
52 人
54 人
計
108.00％倍率158.14％
162.79％162.79％104.00％入 学 者 数
60 人
61 人
58 人
42 人
51 人
充 足 率
139.53％141.86％134.88％84.00％
102.00％入 学 定 員10 人
10 人
志 願 者 数9人
6人
薬学
入 学 者 数
5人
4人
充 足 率50.00％
40.00％
入 学 定 員10 人
10 人
志 願 者 数
9人
6人
計
倍
率90.00％
60.00％
入 学 者 数
5人
4人
充 足 率50.00％
40.00％－ 20 －
目次へ平成２４年度
事修

了

大学院修了者進路状況 （修士課程）
平成２４年度

項

機能薬学

者

薬科学
99 (25)【専攻別修了者】

1

96（25）

研究・留学等【専攻別人数】東京大学大学院薬学系研究科
ゲッティンゲン大学（ドイツ）名古屋大学医学部（学士入学）
北海道大学医学部医学科（編入学）
就 職 等【専攻別人数】
アクセンチュア㈱旭化成ファーマ㈱
㈱アルマダ
㈱大塚製薬
カゴメ㈱
杏林製薬㈱
協和発酵キリン㈱ゴールドマン・サックス証券㈱札幌市サントリーホールディングス㈱ＧＣＡサヴィアングループ㈱志賀国際特許事務所
住友化学㈱
第一三共㈱
大日精化工業㈱大日本住友製薬㈱大鵬製薬工業㈱武田薬品工業㈱田辺三菱製薬㈱中外製薬㈱デュポン㈱東京女子医科大学病院本院
東レ㈱特許庁㈱ドリームインキュベータ
日本臓器製薬㈱日本たばこ産業㈱ノバルティスファーマ㈱ファイザー㈱富士フイルム㈱ボストン・コンサルティンググループ
毎日新聞社
みずほ証券㈱三井住友銀行三井物産㈱㈱三菱総合研究所
㈱明治
ライオン㈱
楽天㈱
早稲田大学
未定

51(8)
48(6)
1(1)
1(1)
1
1

45(17)
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
4(2)
1
1
1(1)
2(1)
1(1)
1(1)
1
1
1
1(1)
1
2(1)
1
1
1
2
1
1(1)
2(1)
1
1

1
※（

）は女子で内数－ 21 －
目次へ平成２４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】

16（1）

平成２４年度
機能薬学
生命薬学
56 (12)
11（3）
19（3）

統合薬学
10（5）

研究・留学等【専攻別人数】東京大学大学院薬学系研究科（PD）
名古屋大学大学院創薬科学研究科（PD）（公財）微生物化学研究所（PD）（独）理化学研究所（PD）
University of California San Diego（PD）
University of Kansas（PD）
New York University, School of Medicine（PD）
Mount Sinai School of Medicine（PD）
Keenan Reserch Center, St Michael Hospital（PD）
Johns Hopkins University（PD）
就 職 等【専攻別人数】
旭化成ファーマ㈱アステラス製薬㈱アストラゼネカ㈱アスビオファーマ㈱( 独 ) 医薬品医療機器総合機構
エーザイ㈱金沢大学大学院医薬保健学総合研究科
北里大学薬学部
キユーピー㈱協和発酵キリン㈱慶應義塾大学
厚生労働省
埼玉県㈱ジェノメンブレン
塩野義製薬㈱第一三共㈱大鵬薬品工業㈱武田薬品工業㈱田辺三菱製薬㈱中外製薬㈱東京大学大学院医学系研究科
東京大学薬学系研究科
東レ㈱日本たばこ産業㈱ノバルティスファーマ㈱バイエル薬品㈱ＢＡＳＦジャパン㈱富士フイルム㈱㈱マツモトキヨシ
三菱化学㈱㈱ミノファーゲン製薬㈱メディックメディア㈱ヤクルト( 独 ) 理化学研究所

5
1
1
1
1
1

2(1)
1（1）

4(1)

0

1
1
1(1)
1
1
11(1)

9(1)
1(1)
1

15(2)

10(5)
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

2
1
1
1(1)

1(1)

1
1
1

1
1
1
1
1(1)
1
1

1
※（

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 21 年度 平成 22 年度 平成 23 年度 平成 24 年度 平成 25 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
群馬県立中央中等教育学校
岐阜県多治見市立南姫中学校
愛知教育大学附属岡崎中学校
愛知県一色町立一色中学校
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
山口大学教育学部附属光中学校
◎

高

等

学

○

○
○

○
〇
○
○
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
群馬県立前橋高等学校
埼玉県立所沢高等学校
埼玉県西武学園文理高等学校
東京都暁星高等学校
神奈川県横浜雙葉高等学校
神奈川県横浜聖光学院
長野県立上田高等学校
長野県立長野高等学校
長野県飯山北高等学校
長野県野沢北高等学校
富山県立高岡高等学校
静岡県立清水東高等学校
静岡県立浜松北高等学校
静岡県立富士高等学校
愛知県立岡崎高等学校
愛知県立明和高等学校
三重県立松坂高等学校
三重県立四日市高等学校
三重県高田高等学校
大阪府初芝富田林高等学校
兵庫県立姫路東高等学校
兵庫県淳心学院高等学校
兵庫県武庫川女子大学附属高等学校
奈良県奈良学園高等学校
島根県立松江北高校
岡山県立津山高等学校

○
○
○
○
○

〇
〇

○
〇
○
○

○

○

○
○
○

○
○

中止
○

○
○

○
○
○

〇

〇
○

〇
〇

○
○
〇
○
○

○
○○
○

○

○

○

○
○

〇
〇
〇
〇

○
○

〇
○

－ 23 －
目次へ岡山県明誠学院高等学校
広島県広島市立基町高等学校
広島県修道高等学校
広島県ノートルダム清心高校
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
宮崎県宮崎学園高等学校
沖縄県立球陽高等学校

○
○
○

○
○
○

○
○
○

○
○

○
○

○

○
○
○
○
○

〇
〇

左＝学部

右＝大学院

○

最近５年間

官公庁インターシップ参加者数一覧

平成21年度

平成22年度

平成23年度

平成24年度

厚生労働省

1

0

0

2

経済産業省

2

文部科学省

〇
〇
〇
〇
〇

2

3
0

1

平成25年度

1

0

2

1

1

1

外務省

0

農林水産省
国土交通省
環境省

0

総務省

0

1

0

2

2

都庁
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２５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
准教授

氏
名
大和田智彦
井上 将行
金井
求
松永 茂樹

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

阿部
船津
嶋田
清水
橋本
脇本
折原
三田
石川
角田

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
講 師

新井 洋由
堅田 利明
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
名黒
功

教 授
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
特任准教授
特任准教授
講 師
講 師
特任講師
特任講師

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

郁朗
高志
一夫
敏之
祐一
敏幸
裕
智文
稔
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

科 学 英 語 特 論

教 授
教 授
教 授
客員教授
准教授
准教授
准教授
講 師

阿部 郁朗
内山 真伸
橋本 祐一
世永 雅弘
脇本 敏幸
花岡健二郎
石川
稔
滝田
良

教 授
教 授
教 授
准教授
講 師

船津 高志
嶋田 一夫
清水 敏之
三田 智文
角田
誠

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
講 師

三浦 正幸
一條 秀憲
村田 茂穂
八代田英樹
千原 崇裕
名黒
功

教 授
教 授
教 授
准教授
准教授

関水 和久
山本 一夫
北
潔
東
伸昭
垣内
力

教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授
特任准教授
講 師
講 師

楠原
松木
岩坪
鈴木
池谷
富田
荒川
樋坂
前田
高田

洋之
則夫
威
洋史
裕二
泰輔
義弘
章博
和哉
龍平

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

各講師

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－ 26 －
目次へ

医薬品評価科学特論

クリニカルサイエンス特論

教 授
客員教授
准教授
講 師

松木 則夫
藤原 康弘
小野 俊介
草間真紀子

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

楠原 洋之
鈴木 洋史
津谷喜一郎
荒川 義弘
池原
譲
大橋 京一
清水 敬生
滝川
一
中村 秀文
中森 正二
仁木 利郎
畠
清彦
花井 陳雄
山口 正雄
大友
邦

冬

２

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２５年度

薬学部

授業科目一覧
④：薬科学科の必修 ４：薬科学科の選択⑥：薬 学 科 の 必 修 ６：薬 学 科 の 選 択＊：指 定 な し○第４学期（平成 26 年度進学者）
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
前田 和哉 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・名黒
三浦・千原
【水・３】
金井
求 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。

井上

【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
東 ・村田
八代田
【木・２・３・４】
松木
池谷則夫 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
裕二 の作用を理解します。
【木・５】－ 28 －
目次へ○

第５学期（平成 25 年度進学者）
科

目

単位

担当教員

微 生 物 学・ １
化 学 療 法 学 ４６

関水
垣内

和久
力

薬

理

Ⅱ

１
④⑥

松木
池谷

則夫
裕二

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
滝田

真伸
良

有 機 化 学 Ⅳ

１
④⑥

阿部
脇本

郁朗
敏幸

放

学

１
④⑥

和田洋一郎
秋光 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
前田

洋之
和哉

医 療 科 学 Ⅰ

１
４６

今年は
開講しない

分 子 生 理 化 学

１
４６

免

学

１
４６

堅田
紺谷
仁科
東

薬 学 実 習 Ⅰ

４
④⑥

合成・有機
薬化・反応

薬 学 実 習 Ⅱ

３
④⑥

天然・分析
解析・代謝
植物園

病

学

理

射

化

疫

利明
圏二
博史
伸昭

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

○

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（平成 25 年度進学者）
科

目

単位

医 薬 化 学 Ⅰ

１４６

疾 患 代 謝 学

１
４６

医薬品安全性学

１
４⑥

医 薬 化 学 Ⅱ

１４６

医 薬 化 学 Ⅲ

１
４＊

天 然 物 化 学

１４６

薬 物 治 療 学

１４⑥

医 療 薬 学 Ⅰ１④⑥

薬 品 代 謝 学・ １
創 薬 化 学 ④⑥

生 体 分 析 化 学

１
４６

内

担当教員

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な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 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
脇本 敏幸 価、応用及び植物バイオテクノロジーについて学びます。
裕
【水・３】
折原
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 治療を念頭に理解します。
【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、医薬品開高田 龍平 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】
花岡健二郎 医薬品の代謝および創薬化学の基礎を講義します。P-450
井上 英史 を中心に酵素誘導、遺伝多型、代謝反応様式、酵素反応機構などを、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】
金井
求
花岡健二郎

－ 30 －
目次へ

発 生 遺 伝 学

１
４６

三浦
千原

生 物 統 計 学

１
４６

津谷喜一郎
五十嵐 中

薬 学 実 習 Ⅳ

５
④⑥

遺伝・衛生
生体・生理
微生物

薬 学 実 習 Ⅴ

３
④⑥

薬作・臨床
細情・蛋白

薬 学 特 別 講 義

１
４６

瀧本
間宮

○

正幸
崇裕

禎之
清

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】
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講義と演習です。
【金・３】(1) 生理化学実験
血糖値の調節（代謝生理学実験）
培養細胞の増殖応答（アイソトープ実験）(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】
全身動物、摘出器官を用いた基礎薬理学実験。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】①生命・医療倫理学 ②薬害被害者の声 ③医学部標本室
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（平成 23 年度進学者）
科

目

単位

担当教員

薬
事
法
1
特
許
法 ４⑥
医
薬
品 ・
1
医 療 ビ ジ ネ ス ４６

小野 俊介
桝田 祥子
木村 廣道
桝田 祥子
他
一條 秀憲
他

がん細胞生物学1４６

医 薬 品 情 報 学

1
４⑥

澤田
堀
三木

康文
里子
晶子

衛 生 薬 学・ １
公 衆 衛 生 学 ４６
医 療 薬 学 Ⅱ
1
４⑥

新井
有田
鈴木
高田
樋坂

製 剤 設 計 学

楠原

洋由
誠
洋史
龍平
章博
他
洋之
他

1
４⑥

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

大和田智彦
他

臨 床 薬 理 学

1
＊⑥

楠原
荒川

生 物 物 理 学

1４６

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

1
④＊

金井
松木

求
則夫
他

○

薬

科

学

薬科学科第８学期
科目

薬 学 卒 業 実 習

○

洋之
義弘
他

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・１・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】

単位

担当教員

20
④

各 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
科

目

単位

担当教員

薬学実務実習Ⅱ4⑥三田

薬学実務実習Ⅲ

10
⑥

草間真紀子
他

薬学実務実習Ⅳ

10
⑥

澤田
堀
三木

薬 学 実 習 Ⅵ

14
⑥

各 教 室

薬 学 卒 業 実 習

20
⑥

各 教 室

智文
他

康文
里子
晶子

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、調剤および製剤、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ついての基本的な知識、技能、態度を修得する。
薬学部の教室に配属となり、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（病院薬剤部を含む）の教室に配属となり、薬学研究の第一線に参加します。

－ 32 －
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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。特に生物活性に関連する有機分子の機能に興味がある。新しい構造
は新しい機能を作り出し、新しい機能は新しい構造に由来する。その一環としてアミド及び関連官
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。単なる現象の記述に留まることなく、常に「なぜ」そうなるのかという疑問を本質的な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。研究には三次元構造の詳細や分子間の相互作用の解析が必要であるため、計算化学と組み合わせて実験化学の考察に利用し現象の根底にある構造化学の概念の抽出に用いている。
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
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
－33－
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（図１）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。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（図２）。現在、
規則構造のさらなる制御を検討中である。
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 非平面アミドの発見

NOE

図２ シスアミド型ホモオリゴマーの高次構造（左：溶液構造、右：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（図３）。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。本トランスニトロソ化反応をアドレナリン受容体の内在化阻害活性に応用している。

－34－
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図３ 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。
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）
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４）。

－35－
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図４ ニトロ基に由来する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５ 新たな酸素官能基への変換反応
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。
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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
膜タンパク質（イオンチャネル、膜レセプター、トランスポーター）の機能解明もしくは機能調整を可能とする有機分子の合成となぜその有機分子が膜タンパク質の機能を変化させることができる
かの文字通りの原子レベルでの構造化学的な解析を最終目標として研究している。単に活性の強弱を明らかにするだけではない。以下はイオンチャネルの 1 例を示す。
（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６ 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７ 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、学部教育において、４学期「有機化学 I」「有機化学演習Ｉ」（分担）、６学期「医薬化学 II」、７学期「有機化学演習 II」（分担）を担当し学部教育に貢献している。
「有機化学 I」は薬学部の有機化学の基盤教育科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、
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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、通常の有機合成化学、有機反応化学の講義とは別の視点での、有機化学の構造化
学概念を生命科学・創薬化学へつなげるために独自の資料に基づき講義している。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。大学院教育では、夏学期に開講される「基礎薬科学特論 I」を分担担当している。すべての分野の大学院生が履修する基礎科目として、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概念の基礎と応用について講義している。大学院での研究に役立つ基盤的な知識の再確認と発展概念について講義することにより大学
院教育に貢献している。

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) Synthesis and BK channel-opening activity of novel N-acylhydrazone derivatives fromdehydroabietic acid
Xia-Shi Lv , Yong-Mei Cui , He-Yun Wang, Hai-Xia Lin , Wei-Ya Ni , Tomohiko Ohwada ,Katsutoshi Ido , Kohei Sawada
Chinese Chemical Letters, 2013, 24,1023-1026.
(2) Enantiodivergent Deprotonation-Acylation of α-Amino Nitriles
Michiko Sasaki, Tomo Takegawa, Kunihiro Sakamoto, Yuri Kotomori, Yuko Otani, Tomohiko
Ohwada, Masatoshi Kawahata, Kentaro Yamaguchi, and Kei Takeda
Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52 (49), 12956-12960.
(3) Stereochemical Evidence for Stabilization of a Nitrogen Cation by Neighboring Chlorine or
BromineTomohiko Ohwada, Norihiko Tani , Yuko Sakamaki , Yoji Kabasawa , Yuko Otani , Masatoshi
Kawahata , Kentaro Yamaguchi
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2013, 110, NO. 11, 4206-4211.
(4) Attenuated Desensitization of β-Adrenergic Receptor by Water-Soluble N-Nitrosamines That
Induce S-Nitrosylation Without NO Release
Noriko Makita, Yoji Kabasawa, Yuko Otani, Firman, Junichiro Sato, Makiko Hashimoto, Michio
Nakaya, Hiroaki Nishihara, Masaomi Nangaku, Hitoshi Kurose, Tomohiko Ohwada and Taroh Iiri
Circ Res. 2013, 112, 327-334.
(5) Screening quality for Ca2+-activated potassium channel in IonWorks Quattro is greatly improvedby using BAPTA-AM and ionomycin
Katsutoshi Ido, Tomohiko Ohwada, Eriko Yasutomi, Takashi Yoshinaga, Tohru Arai, Mitsuyasu Kato,
Kohei Sawada,
Journal of Pharmacological and Toxicological Methods, 2013, 67, Issue 1, January-February, 16-24.
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 会 発 表一般講演(1)第３９回反応と合成の進歩シンポジウム （九州大学医学部 百年講堂）２０１３年
１１月５日-６日
11 月５日ポスター発表 1P-19
新規膜レセプターアゴニストの構造要求性に関する研究
－40－
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○中村翔 1，ジョンセジン 1，佐山美紗 1，井久保仁也 1，尾谷優子 1，上水明治 2，井上飛鳥 2， 巻出
久美子 2，青木淳賢 2，大和田智彦 1 （1 東大院薬，2 東北大院薬）(2)第３９回反応と合成の進歩シンポジウム （九州大学医学部 百年講堂）２０１３年
１１月５日-６日
11 月 6 日 2O-06 口頭発表
ベックマン転位条件におけるオキシムの新規転位反応 一過的なハロゲン-窒素結合を形成する隣接基関与○大和田智彦 1， 寧桜唐 1，福田朋也 1，谷 紀彦 1， 坂巻裕子 1， 樺澤洋治 1， 尾谷優子 1，川幡
正俊 2， 山口健太郎 2 （1 東大院薬, 2 徳島文理大香川薬）(3)第５７回日本薬学会関東支部大会 （東京，帝京大学薬学部，板橋キャンパス）２０１３年１０月２６日
口頭発表
１）A-05 二環性 β-アミノ酸オリゴマーを用いたヘリックス構造のデザインと合成および構造特性（東大院薬，徳島文理大香川薬）○王 思遠，尾谷優子，川幡正俊，山口健太郎，大和田智彦(4)第５７回日本薬学会関東支部大会 （東京，帝京大学薬学部，板橋キャンパス）２０１３年１０月２６日
C-08 GPCR をレセプターとするリゾリン脂質の活性構造探索のための有機合成的アプローチ（1 東大院薬，2 東北大薬）○鄭 世珍 1，中村 翔 1，佐山美佐 1，井久保仁也 1，尾谷優子 1，上水明
治 2，井上飛鳥 2，巻出久美子 2，青木淳賢 2，大和田智彦 1(5)第５７回日本薬学会関東支部大会 （東京，帝京大学薬学部，板橋キャンパス）２０１３年１０月２６日
C-12 可視光照射により一酸化窒素を放出するニトロソアミンの細胞応用性の最適化（1 東大院薬，2 東大院医，3 東大院総合）○フィルマン 1，猪股 悟 1，尾谷優子 1，中島隆浩 3， 浦野泰照 2，佐藤守俊 3，大和田智彦 1(5)第５７回日本薬学会関東支部大会 （東京，帝京大学薬学部，板橋キャンパス）２０１３年１０月２６日
C-13 強酸条件下におけるカルバメートを用いた芳香族化合物のアミド化反応の開発（東大院薬）○澄田明成，黒内寛明，尾谷優子，大和田智彦(6) 第４３回複素環化学討論会 （長良川国際会議場，岐阜）

２０１３年１０月１７日-１９日

１０月１７日，ポスター発表，1P-48
芳香環の直接的ラクタム化反応による効率的なジヒドロイソキノロン誘導体の合成?強酸・室温条件下でのカルバメートの結合開裂によるイソシアネートカチオンの発生◯黒内寛明・澄田明成・尾谷優子・大和田智彦 (東大院薬)
－41－
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(7) 第４３回複素環化学討論会 （長良川国際会議場，岐阜）

２０１３年１０月１７日-１９日

１０月１８日，口頭発表 2O-14
プロリン型二環性 β-アミノ酸二量体の分子内架橋によるアミド シス・トランス平衡の制御○劉シン 1・岩間道政 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）(8)第２４回基礎有機化学討論会 （学習院大学，東京）

２０１３年９月５日－７日

９月５日 口頭発表 1C10
カルバメートの選択的結合開裂によるイソシアネートカチオン発生法の開発と芳香族求電子置換反応への応用○黒内寛明・澄田明成・尾谷優子・大和田智彦 （東大院薬）(9)第２４回基礎有機化学討論会 （学習院大学，東京）

２０１３年９月５日－７日９月６日

ポスター発表 2P094
イソシアネートカチオンを用いた芳香族化合物の新規アミド化反応の開発○澄田明成・黒内寛明・尾谷優子・大和田智彦 （東大院薬）(10)日本ケミカルバイオロジー学会第８回年会 (東京医科歯科大学，
東京)

２０１３年６月１９日－２１日
６月１９日 口頭発表 Ｏ-05
リゾホスファチジルセリン受容体アゴニストの配座に関する研究○中村翔 1)，ジョン・セジン 1)，井久保仁也 1)，尾谷優子 1)，上水明治 2)，井上飛鳥 2)，巻出久美子 2)，青木淳賢 2)，大和田智彦 1) （1 東大院薬，2 東北大院薬）(11)日本ケミカルバイオロジー学会第８回年会 (東京医科歯科大学，
東京)

２０１３年６月１９日－２１日
６月２１日 ポスター発表（ポスターブリーフィングも含む） PB-017
テトラヒドロピラン骨格を用いたグリセロール部位のコンフォメーションを固定したリゾホスファ
チジルセリン誘導体の合成○ジョン・セジン 1)，中村翔 1)，井久保仁也 1)，尾谷優子 1)，上水明治 2)，井上飛鳥 2)， 巻出久美
子 2)，青木淳賢 2)，大和田智彦 1)（1 東大院薬，2 東北大院薬）(12)日本薬学会第１３３年会 （パシフィコ横浜） ２０１３年３月２７日-３０日
３月２８日 一般口頭発表 28M-pm27
規則構造を取る 7－アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン β-アミノ酸のオリゴマーの合成
Synthesis of Oligomers of a 7-Azabicyclo[2.2.1]heptane Beta-amino Acid which take ordered structures○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)－42－
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(13)日本薬学会第１３３年会 （パシフィコ横浜） ２０１３年３月２７日-３０日
３月２９日 一般口頭発表 29K-am11
リゾホスファチジルセリン受容体アゴニストの配座に関する研究
Conformational studies of lysophosphatidylserine receptor agonists○中村 翔 1，ジョン・セジン 1，井久保 仁也 1，尾谷 優子 1，上水 明治 2，井上 飛鳥 2，巻出
久美子 2，青木 淳賢 2，大和田 智彦 1 (1 東大院薬, 2 東北大院薬)(14)日本薬学会第１３３年会 （パシフィコ横浜） ２０１３年３月２７日-３０日
３月２９日 一般口頭発表 29K-am12テトラヒドロピラン骨格を用いたコンホメーションを固定したリゾホスファチジルセリン誘導体の合成
Synthesis of Conformationally Constrained Lysophosphatidylserine Derivatives Using a Tetrahydropyran
Skeleton○ジョン・セジン 1，中村 翔 1，井久保 仁也 1，尾谷 優子 1，上水 明治 2，井上 飛鳥 2，巻出
久美子 2，青木 淳賢 2，大和田 智彦 1 (1 東大院薬, 2 東北大院薬)(15)日本薬学会第１３３年会 （パシフィコ横浜） ２０１３年３月２７日-３０日
３月３０日 一般口頭発表 30K-am04
生細胞に応用可能かつ高効率的な可視光依存的ケージド NO 化合物の構造最適化
Structural Optimization of N-Pyramidal Nitrosamines Aimed for Highly Efficient and Cell-applicable
Visible-Light-Triggered Caged-Nitric Oxide○Firman1，唐木 文霞 1，樺澤 洋治 1，浦野 泰照 2，中島 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)(16)日本薬学会第１３３年会 （パシフィコ横浜） ２０１３年３月２７日-３０日
３月３０日 一般口頭発表 30N-pm42
強酸を利用した安定なカルバメート化合物からの効率的なイソシアネートカチオン発生法の開発と芳香族求電子置換反応への応用
Superacid activated efficient generation of isocyanate cation from stable carbamates. Application to thearomatic electrophilic substitution reaction.
○黒内 寛明 1，澄田 明成 1，尾谷 優子 1，大和田 智彦 1 (1 東大院薬)(17)日本薬学会第１３３年会 （パシフィコ横浜） ２０１３年３月２７日-３０日
３月２８日 一般ポスター発表 9:00～12:00 28amA-604
二環性 β-アミノ酸二量体の側鎖間架橋によるアミドのシス-トランス平衡の制御
Control of Amide Cis-Trans Equilibrium through Cross-Linking System between Side Chains of Bicyclic
β-Amino Acid Dimer○劉 シン 1，岩間 道政 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)
－43－
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国際学会講演(18) The 4th Asia-Pacific International Peptide Symposium (APIPS) November 6th - 8th 2013,
Hotel Hankyu Expo Park, Osaka, JAPAN
Y-10 Oral presentation, November 6, 2013.
Design, Synthesis and Structural Studies of Helical Oligomers Based on a Constrained Bicyclic
Building Block
Siyuan Wang, Yuko Otani, Masatoshi Kawahata, Kentaro Yamaguchi, Tomohiko Ohwada(19) The 4th Asia-Pacific International Peptide Symposium (APIPS) November 6th - 8th 2013,
Hotel Hankyu Expo Park, Osaka, JAPANP-103 Poster presentation, November 7, 2013.
Control of Amide Cis-Trans quilibrium through Cross-Linking between Side Chains of Proline-like
Bicyclic β-Amino Acid Dimers
Xin Liu, Michimasa Iwama, Yuko Otani, Masatoshi Kawahata, Kentaro Yamaguchi2 Tomohiko
Ohwada(20) The 2nd Annual Conference of International Chemical Biology Society (ICBS2013) ,Shirankaikan, Kyoto, Japan, October 7-9, 2013 Poster presentation (+ poster briefing), October 8,
2013.
Structure Dependency of Potencies and Subtype-selectivities of Endogenous Lipid Ligands against
GPCRs
Sejin Jung, Sho Nakamura, Misa Sayama, Masaya Ikubo, Yuko Otani, Akiharu Uwamizu, Asuka
Inoue, Kumiko Makide, Junken Aoki, Tomohiko Ohwada(21) The 2nd Annual Conference of International Chemical Biology Society (ICBS2013) ,Shirankaikan, Kyoto, Japan, October 7-9, 2013 Poster presentation (+ poster briefing), October 8,
2013.
Development of Nitrosamines, Releasing Nitric Oxide in Cells upon Visible Light Irradiation
Firman, Satoru Inomata, Yuko Otani, Takahiro Nakajima, Yasuteru Urano, Moritoshi Sato,
Tomohiko Ohwada.

－44－
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＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

特記すべきこと(1)博士課程の大学院生，劉シン君が第４回アジア・太平洋国際ペプチドシンポジウム/第 50 回ペプ
チド討論会(APAI2013)（１1 月 6 日-8 日，2013 年，大阪）で日本ペプチド学会 APIPS2013 ポスター賞(Award for Excellence at Poster Presentation, Annual Meeting of JPS)を受賞した。
(2)博士課程の大学院生，フィルマン君が，第２回国際ケミカルバイオロジー学会年会（International
Chemical Biology Society 2nd Annual Conference,主催：International Chemical Biology Society (ICBS)，
共催：日本ケミカルバイオロジー学会）（１０月７日-９日，2013 年，京都）で，CSBJ-ICBS BESTPOSTER AWARD(ベストポスター賞)（３位）を受賞した。

－45－
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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)

講 師

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：東京大学大学院薬学系研究科 助教、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
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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 結合の直接ピリジニル化反応
2012年までに、高反応性オキシルラジカルである光励起されたベンゾフェノンと種々のラジカル補足剤を用い、C(sp3)–H結合の直接的カルバモイル化、シアノ化、エチニル化を実現した。本年度は4-シアノピリジンをラジカル補足剤とするC(sp3)–H結合の直接ピリジニル化反応の開発に成功した (Scheme 1-1)。以下に詳細を述べる。
ピリジン環は様々な天然有機化合物や医薬品化合物に幅広く含まれる部分構造である。また有機
合成化学の観点から、ピリジン環は高酸化度をもつ炭素ユニットであり、さらなる分子変換の起点となる。そのため、ピリジン環誘導体の新規合成法の開発は合成化学的に極めて重要性が高い。本反応はベンジル位のメチン、メチレン、メチルC(sp3)–H結合のいずれにおいても円滑に進行した。
特にメチンC(sp3)–H結合をベンジル位に有する化合物では、第四級炭素を含む生成物(1-3a)を高収率で得ることができた。また、炭素環やヘテロ環と縮環した2環性骨格を有する化合物においても、高収率で対応するピリジン誘導体を得ることができた。
Scheme 1-1.

1-2. N-オキシルラジカル種を利用する C(sp3)–H 結合の直接フッ素化
医薬品や農薬などの生物活性物質に対するフッ素原子の導入は、薬理活性の増大や代謝安定性の向上など、分子の性質に劇的な変化を与えるため重要である。現在までに含フッ素化合物の合成法
－47－
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は多数報告されているが、C(sp3)－H 結合を C(sp3)－F 結合に直接変換する手法は極めて限られている。
一方、我々は 2012 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、C(sp3)－H 結合の直接硝酸エステル化、および窒素官能基化を達成した。
そこで本年度は、C－H 活性化剤として N-オキシルラジカル種を利用する、C(sp3)－H 結合の直接
フッ素化反応の開発に着手した(Scheme 1-2)。条件検討の結果、NHPI の誘導体である N,N-ジヒドロ
キシピロメリットイミド(NDHPI)と、Selectfluor の組み合わせが、ベンジル位、および脂肪族 C(sp3)－H 結合のフッ素化に有効であることを見出した。本反応は、遷移金属を用いず触媒的に C(sp3)－H結合をフッ素化した、初めての例である。基質一般性の検討を行ったところ、フッ素官能基化されたホモフェニルアラニン誘導体 1-5b、イブプロフェン誘導体 1-5c およびアマンタジン誘導体 1-5eなどをわずか 1 工程で合成することに成功した。以上のように本手法は、新規含フッ素生物活性物
質の合成効率を、飛躍的に向上すると予想される。
以上、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。
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長である。
Scheme 1-2.

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。

－48－
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2. 生物活性天然物の全合成研究
我々は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。全合成研究における課題設定は、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である。本年度は、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全合成、複雑構造を有する非天然型テルペンである 9-デメチル
10,15-ジデオキシリアノドールの合成、鎮痛活性を有するレジニフェラトキシンの骨格構築、ラジカル/極性交差反応を用いた一般性の高い炭素−炭素結合形成の開発、また複雑天然物であるアガロ
フランセスキテルペン類の合成研究を遂行した。以下には、ラジカル/極性交差反応を用いた炭素−
炭素結合形成の開発と、アガロフランセスキテルペン類の合成研究について詳細を報告する。
2-1. ラジカル/極性交差反応を用いた炭素−炭素結合形成の開発
高度に酸素官能基化された天然物の効率的合成経路の確立には、酸素官能基を有する部分構造の連結が有効である。これまでに我々は、天然物の収束的合成に適用可能な連結法として O,Se-アセ
タールから発生させたα-オキシ炭素ラジカルを用いた三成分ラジカル反応を開発してきた。この研究結果を基にして、本年度は O,Te-アセタールから発生させたα-オキシ炭素ラジカルを利用した炭素環連結法を開発した。本反応は、ラジカル機構のみで進行する O,Se-アセタールを用いた三成分ラジカル反応とは異なり、ラジカル/極性交差反応を経て進行する。すなわち、2-1 から酸素雰囲気下、
トリエチルボランで処理して生じる電子豊富なα-オキシ炭素ラジカル A は、電子不足二重結合を有するシクロアルケノン 2-2 と反応し、B を与えると予想した (ラジカル反応)。次いで、B がトリエ
チルボランと反応することで生じるボランエノラート C はアルデヒドとのアルドール反応を経て、2-4 を与えると予想した (極性反応)。本反応では、トリゴホニン A やコレオリドなどに見られる高度に酸素官能基化された 2,3-トランスシクロアルカノンを生成物として与えると期待した(Scheme
2-1)。
Scheme 2-1. Plan of radical-polar crossover reaction.

－49－
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O,Te-アセタール 2-1 を用いたラジカル/極性交差反応による三成分反応の結果を示した (表 2-1)。
2-1 に対して、酸素雰囲気下、トリエチルボラン(3 当量)をジクロロメタン中、0 度で作用させて発生させた-オキシ炭素ラジカル A を、
酸素官能基化されたシクロペンテノン誘導体 2-2a-c (2-3 当量)とベンズアルデヒド 2-3a (3-5 当量)と反応させてところ、期待通り三成分反応が円滑に進行し、連結体 2-4a-c を高収率で与えた (エントリ－ 1-3)。
本反応では、
極性反応で用いる求電子剤として様々なアルデヒドの利用が可能であることが分かった。すなわち、立体的遮蔽効果が大きいと予想されるアルデヒド 2-3b-e や、不飽和アルデヒド 2-3f-g を用いても、本反応は望む連結体 2-4d-i を高収率で与えた (エントリ－ 4-9)。また、ラジカル受容体としてシクロへキセノン 2-2d を用いた場合にも、反応は円滑に進行した (エントリ－ 10)。エントリー1 と 10 を除くすべての反応で連結体を単一の生成物として与えたことは、注目すべき点である。これは、ボランエノラート C とアルデヒ
ド 2-3 のアルドール反応が、6 員環椅子型遷移状態を経ることによって進行するためであると考えられる。今後は、本反応をトリゴホニン A やコレオリドなどの全合成へと応用する。
Table 2-1. Three-component coupling using O,Te-acetal, cycloalkenone, and aldehydes.
OO

2-2a–d, 2-3a–g, Et3B, O2

O
TePh

O
O

Ph
O H

OH
X

CH2Cl2, 0 °C

2-1

O
2-4a–j Ynentry

radical acceptor

electrophile

product

yield

1
2
3

2-2a: X = Y = H
2-2b: X = H, Y = OTBS
2-2c: X = OAc, Y = H

2-3a
2-3a
2-3a

2-4a: X = Y = H
2-4b: X = H, Y = OTBS
2-4c: X = OAc, Y = H

89% (9:1)b
86%c
87%c

4
5
6
7
8
9

2-2a
2-2a
2-2a
2-2a
2-2a
2-2a

2-3b: R1 = Me
2-3c: R1 = n-C6H13
2-3d: R1 = cyclohexyl
2-3e: R1 = t-Bu
2-3f: R1 = (E)-CH=CHMe
2-3g: R1 = CH=CMe2

2-4d: R1 = Me
2-4e: R1 = C6H13
2-4f: R1 = cyclohexyl
2-4g: R1 = t-Bu
2-4h: R1 = (E)-CH=CHMe
2-4i: R3 = CH=CMe2

86%
77%
99%
74%
41%
76%

10a

2-2d

2-3a

2-4j: R = TMS

73%(3:2) ba

TMS-imidazole (10 equiv) and DMAP (0.3 equiv) were added in one pot. bProduct was obtained as a diastereomeric mixture at the

benzylic position.

－50－
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2-2. アガロフランセスキテルペン類の合成研究
細胞毒性を有するエマルジナチン B や抗腫瘍活性を有するトリプトホルジン F-2 はアガロフラン
骨格が高度に酸素官能基化されたセスキテルペンである。我々は、これら化合物の重要合成中間体
として、シクロヘキサン誘導体 2-5 の合成に成功している。本年度は、2-5 から 13 工程を経て、エマルジナチン B やトリプトホルジン F-2 が有する特異な 3 環性骨格を構築した(Scheme 2-2)。
化合物 2-5 の C14 位カルボニル基を還元した後、同条件下にてエステル交換を進行させ、2-6 を得た。2-6 の C8’位 TBS エーテルをブロモ基へと変換した後、亜鉛で処理し 2-9 とした。2-9 のアセター
ルを還元した。アリル基の C6 位への付加と導入したアリル基の二重結合の酸化開裂を行ったところ、生じた C11 位アルデヒドと C5 位ヒドロキシ基がヘミアセタールを形成した 2-12 が得られた。2-12 のヘ
ミアセタールを酸化してラクトン 2-13 を合成した
後、2-13 に対して塩基を作用させた。その結果、2-13はアセタール構造の変換を伴う異性化により 2-15へと変換された。2-15 の末端二重結合をヘキサン中
でオゾン分解し C8 位にアルデヒドを生じさせると、速やかなヘミアセタールの開環と分子内アルドール反応が進行した。これによりアガロフランセス
キテルペン類の三環性骨格を有する 2-18 を得ることに成功した。今後は、2-18 からエマルジナチン
B およびトリプトホルジン F-2 の合成を進める予定である。
Scheme 2-2. Synthetic study of agarofuran core structure.
O 6

O

O

2

A

LiBH4

OH
OTBS

62%

14

O

O

6

14

O

TBSO

R 2O

O
OR1 1. MsCl, NEt3
2
2. LiBr

14

O 6

68%

OH

O

8'
Br
1. TIPSCl
2-8
2. Dowex 50W
70% (2 steps)

8'2-6: R1 = H, R2 = TBS
2-7: R1 = TIPS, R2 = H

2-5

OH
OTBS

94% (2 steps)

OTBS
OTIPS

X

Zn, NH 4Cl

14

O

OH
OTBS

8'

O
OTIPS

O

2-9: X = OH
2-10: X = H

NaBH4, 95%
8'OTBS
1. OsOOTIPS 2. NaIO4
4

MgBr
O
83%

HO

6

OTBS
OTIPS
O

5

HO

OH

11
11'

OH
14

8'
8

9

HO
6

O

8'

HO

O

OTBS
O3, hexane
OTIPS -78 °C; PPh3, CH2Cl2
O 4

9

O
HO

14

OTBS
OTIPS t-BuOK

6

3

CO4
7

3

7

2-14

59% (3 steps)

OH 2-12OTBS
Y 8 14
HMBC H
OTIPS
9
O

O

PDC

8

H

11

2-11

6

7

5

HMBC

O
2-15: Y = CH2
2-16: Y = O

O 2-13H

H OTBS
H 14
OTIPS
O HO

8

O 6
H 7
O

OH
14

HO
8

9

O
2-17

52%
(2 steps)
O

7

9

OTBS
OTIPS

B
6

O

O
2-18

－51－
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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. より単離・構造決定された新規ペプチド系天然物で、マウス白血病細胞P388に対してそれぞれIC50値 8.5 nMおよび2.4 nMという非常に強力な細胞毒性を示す。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。

Figure 3-1. Structures of yaku’amides A and B.
一方、その強力な細胞毒性およびユニークな抗がん活性プロファイルから、生物学的あるいは薬学的に非常に興味が持たれる化合物ではあったものの、ヤクアミドAおよびBは稀少海綿Ceratopsion
sp.湿重量340 gよりそれぞれ0.0013 gおよび0.0003 gという極微量しか得られず、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。我々はヤクアミド類の試料供給および生物活性発現機構解明を目指した全合成研究を行い、銅触媒を用いた不飽和アミノ酸部位の合成(Scheme 3-1)を鍵反応とし、その全合成を達成・報告した。
Scheme 3-1. Dehydroamino acid synthesis via Cu-mediated coupling reaction.

ヤクアミド類を含め、ペプチド系天然物の中にはα,β-不飽和アミノ酸を有する高生物活性分子が数多く存在する。α,β-不飽和アミノ酸は自由度の乏しい不飽和結合を持つため分子全体の三次元構造に影響を与える。そのため、分子の生物活性に大きく寄与する部分構造であると予想されている。これ
ら天然物の構造活性相関研究や作用機序解明には、
α,β-不飽和アミノ酸部位の効率的な調製が必要となる。このような背景から、今年度我々は新たな
α,β-不飽和アミノ酸構築法の開発を目指して研究
を行った。
－52－
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α,β-不飽和アミノ酸合成法としては、β脱離を経る方法が一般的である(Scheme 3-2a)。しかし、適切な脱離基や保護基の導入、さらにその脱離および脱保護に多工程を要する。我々は、中性条件下反応が進行するため官能基許容性の高いStaudingerライゲーションを用いて、収束的にα,β-不飽和ア
ミノ酸部位を構築することを計画した(Scheme 3-2b)。
チオエステル3-8とアルケニルアジド3-9を反応させたところ、α,β-不飽和結合を有する目的の3-10は得られず、中間体として生じたチオールがMichael付加した3-11のみが得られた。そこで、チオールの高い求核性を下げる目的でフェノールを有する3-12を用いた。その結果、3-10が高い収率で得られ、フェノールがMichael付加した3-13は全く生成しなかった。このように、アルケ
ニルアジドとジフェニルホスフィノフェノ
ールを用いたStaudingerライゲーションに
よって、一工程でα,β-不飽和アミノ酸を得ることに成功した。本反応はペプチド固相合成法にも適用可能であることを見出しており、今後本法を用いてヤクアミド類縁体の効率的合成が可能になるものと期待される。
3-2. ポリセオナミドB
ポリセオナミドB (3-14, Figure 3-2)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(3-15, Figure 3-2)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、3-15の合成・機能解析を達成している。
今年度はダンシル化ポリセオナミド
ミミック(3-15)の構造展開による、より強力な新規細胞毒性分子の創出を目的とし、3-15のN末端構造改変体の合成と、それらの細胞毒性および脂溶性評価を行った。
合成した類縁体3-16−18 (Figure 3-2)のマ
ウス白血病細胞P388に対する成長阻害活性試験を行った結果、N末端にパルミト
イル基を有する3-16がIC50値1.0 nMという、3-15 より10倍強力な細胞毒性を示した(Table 3-1)。一方、
N末端にトリメチルアンモニウム基を有する3-18は、IC50値83 nMという3-15より大幅に低下した細胞毒性を示し、N末端の構造改変が3-15の細胞毒性を変調することを見出した。さらにHPLC実験によるペプチド3-15−18の脂溶性(logP)の評価を行ったところ、脂溶性が高いほど細胞毒性が強いことが明らかとなった。本成果は、細胞毒性分子3-15の構造改変によりその毒性が人工制御可能である
－53－
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ことを示すものである。今後さらなる構造変換により、人工機能制御可能なイオンチャネル分子の創成が期待される。

Figure 3-2. Structures of polytheonamide B (3-14), dansylated polytheonamide mimic (3-15) and newly
synthesized analogues 3-16–18.

教育の概要
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」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
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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。通常の有機化合物とは異なる性質を示す水溶性有機化合物を、高収率・高純度にて合成するために必須となる実験技術、および危険な薬品の適切な取り扱いの習得を、教育の重点としている。

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、研究室の多岐にわたるテーマを統合的に処理し、強力に推進している。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・九州大学・神戸大学の集中講義を担当した。2013年からは、Natural Product ReportsおよびOrganic
Chemistry FrontiersのAdvisory Boardを務めている。
占部講師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。今年度は主に、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全合成、複雑構造を有する非天然型テルペンである9-デメチル10,15-ジデオキシリアノドールの合成、鎮痛活性を有するレジニフェラ
トキシンの骨格構築、O,Te-アセタールを利用したラジカル/極性交差反応の開発、およびアガロフ
ランセスキテルペンの合成研究を遂行し、論文として発表した。これらの研究成果が評価され、第48回天然物化学談話会奨励賞を受賞した。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に加えて、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。前年度より引き続きペプチド系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、論文発表を行った。また微生物薬品化学教室の関水教授・浜本助教との共同研究により、新規抗生物質カイコシンの合成・作用機序解明研究を行っている。今年度はカイコシン類縁体を種々合成し、標的分子であるメナキノ
ンと相互作用解析研究を行った。学会活動としては有機合成化学協会において委員を務め、協会誌の編集を行った。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い、また研究室に所属する学部、大学院生の実験指導を行った。
長友助教は研究室に所属する学部、大学院学生の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。
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。フェニルアラニンの合
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成を通して、有機化学合成的な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し、有機化学の基礎を学生に理解してもらうことに努めた。

学 術 論 文1) T. Hoshikawa, S. Kamijo, M. Inoue, "Photochemically Induced Radical Alkynylation of C(sp3)–H
Bonds," Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 164-169.
2) H. Itoh, M. Inoue, "Structural Permutation of Potent Cytotoxin, Polytheonamide B: Discovery ofCytotoxic Peptide with Altered Activity," ACS Med. Chem. 2013, 4, 52-56.
3) Y. Isobe, M. Arita, R. Iwamoto, D. Urabe, H. Todoroki, K. Masuda, M. Inoue, H. Arai, "Stereochemical
Assignment and Anti-inflammatory Properties of the Omega-3 Lipid Mediator Resolvin E3," J. Biochem.
2013, 153, 355-360.
4) D. Urabe, M. Nagatomo, K. Hagiwara, K. Masuda, M. Inoue, "Symmetry-Driven Synthesis of
9-Demethyl-10,15-dideoxyryanodol," Chem. Sci. 2013, 4, 1615-1619.
5) T. Hoshikawa, S. Yoshioka, S. Kamijo, M. Inoue, "Photoinduced Direct Cyanation of C(sp3)-H Bonds,"
Synthesis 2013, 874-887.
6) T. Shiba, Y. Kidoa, K. Sakamotoa, D. K. Inaoka, C. Tsuge, R. Tatsumi, G. Takahashi, E. O. Baloguna, T.
Nara, T. Aoki, T. Honma, A. Tanaka, M. Inoue, S. Matsuoka, H. Saimoto, A. L. Moore, S. Harada, K. Kita,"Structure of the Trypanosome Cyanide-insensitive Alternative Oxidase, a Promising Drug Target," Proc.
Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 4580-4585.
7) T. Tabuchi, D. Urabe, M. Inoue, "Asymmetric Synthesis of Highly Functionalized Bicyclo[3.2.2]nonene
Derivative," Beilstein J. Org. Chem. 2013, 9, 655-663.
8) K. Murai, S. Katoh, D. Urabe, M. Inoue, "A Radical-Based Approach for the Construction of the
Tetracyclic Structure of Resiniferatoxin," Chem. Sci. 2013, 4, 2364-2368.
9) T. Kuranaga, Y. Sesoko, K. Sakata, N. Maeda, A. Hayata, M. Inoue, "Total Synthesis and Complete
Structural Assignment of Yaku’amide A," J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5467-5474.
10) K. Mukai, D. Urabe, S. Kasuya, N. Aoki, M. Inoue, "A Convergent Total Synthesis of
19-Hydroxysarmentogenin," Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5300-5304.
11) Y. Amaoka, M. Nagatomo, M. Inoue, "Metal-Free Fluorination of C(sp3)-H Bonds Using a Catalytic
N-Oxyl Radical," Org. Lett. 2013, 15, 2160-2163.
12) T. Hoshikawa, M. Inoue, "Photoinduced Direct 4-Pyridination of C(sp3)–H Bonds," Chem. Sci. 2013, 4,3118-3123.
13) K. Sakata, D. Urabe, M. Inoue, "Preparation and Palladium-Mediated Cross-Coupling of
α-Benzoyloxyalkylzinc Bromides," Tetrahedron Lett. 2013, 54, 4189-4192.
14) K. Okura, S. Matsuoka, M. Inoue, "The bulky Side Chain of Antillatoxin Is Important for Potent Toxicity:
Rational Design of Photoresponsive Cytotoxins Based on SAR Studies," Chem. Commun. 2013, 49,
8024-8026.
15) K. Okura, M. Inoue, " The Orientation of the Terminal tBu Group of Antillatoxin is Important for Potent
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Toxicity: Design, Synthesis and Biological Evaluation of Conformationally Restricted Analogues ofAntillatoxin," Asian J. Org. Chem. 2013, 2, 650-653.
16) T. Ishiyama, D. Urabe, H. Fujisawa, M. Inoue, "Concise Synthesis of the Multiply Oxygenated
ABC-Ring System of the Dihydro-β-agarofurans," Org. Lett. 2013, 15, 4488-4491.
17) D. Kamimura, D. Urabe, M. Nagatomo, M. Inoue, "Et3B-Mediated Radical-polar Crossover Reaction forSingle-step Coupling of O,Te-Acetal, α,β-Unsaturated Ketones and Aldehydes/Ketones," Org. Lett. 2013,15, 5122-5125.
18) H. Itoh, M. Inoue, "Chemical Construction and Structural Permutation of Potent Cytotoxin,
Polytheonamide B: Discovery of Artificial Peptides with Distinct Functions," Acc. Chem. Res. 2013, 46,
1567-1578.

総 説・著 書1) M. Inoue, D. Urabe, "Symmetry-Driven Total Synthesis of Merrilactone A and Resolvin E2," Strategy
and Tactics in Organic Synthesis 2013, 9, 149-175.
2) T. Hoshikawa, M. Nagatomo, M. Inoue, "Pentafluorophenyl Isocyanate," e-EROS 2013, RN01621.

受 賞
1)

占部大介, “ラジカル反応を鍵とした複雑天然物の全合成研究”
第48回天然物化学談話会奨励賞

2)

浅羽太郎(修士課程2年), “クロトホルボロンの全合成研究”
日本薬学会第133年会学生優秀発表賞

3)

中川雄喜(修士課程2年), “立体選択的な高酸化度ステロイド骨格構築法の開発”
第65回有機合成化学協会関東支部シンポジウム若手講演賞

4)

轟木秀憲(博士課程2年), “Synthetic Study of 4-Hydroxyzinowol”
3rd ACP Junior Synposium, The Best Oral Presentation Award

招 待 講 演1)

M. Inoue, “Total Synthesis and Biological Evaluation of the Large Non-Ribosomal Peptide
Polytheonamide B,” RSC-CSJ Joint Symposium-Chemical Biology, The 93rd CSJ Annual Meeting,
Shiga, Japan, March 24, 2013.

2)

井上将行, “ラジカル反応を基軸とする複雑天然物の合成,” 「ラジカル化学のフロンティア」シンポジウム (日本化学会第 93 春季年会), 滋賀, 2013 年 3 月 22 日

3)井上将行, “ラジカル反応を基軸とする複雑天然物の合成,”

新しい分子構築戦略~効率的な生物活性分子の合成へ向けて～ (日本薬学会第 133 年会), 横浜, 2013 年 3 月 28 日
4)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," 15th Asian Chemical
Congress, Sentosa, Singapore, August 22, 2013.

5)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," The 24th International
Society of Heterocyclic Chemistry Congress, Shanghai, China, September 11, 2013.

6)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," The 16th Japan-Korea
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Seminar on Organic Chemistry, Sendai, Japan, September 28, 2013.
7)

井上将行, “ペプチド系天然物の全合成・構造制御・機能創製,” 新学術領域研究「天然物ケミカ
ルバイオロジー～分子標的と活性制御～」, 第 4 回公開シンポジウム, つくば, 2013 年 5 月 29日

8)井上将行, “ラジカル反応の活用による複雑分子構築の単純化,” 有機合成化学講習会, 東京,
2013 年 6 月 19 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, 2013 年 10 月 10 日

10) 占部大介, “ラジカル反応を鍵とした高酸化度テルペノイドの全合成研究,” 第 1 回慶應有機化学
若手シンポジウム,横浜, 2013 年 5 月 11 日

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◆ 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。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。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効率の高い生物活性化合物の合成経路の開拓に取り組んでいる。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新概念疾病治療という「触媒医療」の確立を目指した
研究プロジェクトが進行している。

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１. 高原子価カチオン性コバルト錯体による求核的 aryl-Co 種の触媒的生成
有機金属試薬による求核付加は有機合成化学的に信頼性の高い方法論であるが、化学量論量のMg, Li, Zn など由来の塩が廃棄物として必然的に生じるため atom-economy の観点から課題を残している。我々は、求核的な有機金属活性種を触媒的に発生させることを目標に新規触媒系の探索を行った。２−フェニルピリジンをモデル基質として検討を行った結果、カチオン性の Cp*Co(III)錯体が優れた触媒活性を示すことを見いだした。
２−フェニルピリジンおよびその類縁体のイミン、
エノン、
そして,-不飽和 N-アシルピロール（エステル等価体）への付加反応が 5-10 mol % の Cp*Co(III)錯体により効率よく進行した。なお、Cp*Co(III) 錯体は協奏的なメタル化-脱プロトン化機構により
C-H 結合を活性化し、求核的 aryl-Co 種を生成しているものと想定している。

次に、より合成化学的に価値の高いインドールの C2 位選択的官能基化に取組むこととした。通常、インドールとイミンなどの極性官能基の反応では、Friedel -Crafts 型の反応が C3 位で進行する。
適切な配向基を利用した C2 位選択的な C-H 活性化により求核的 indolyl-Co 種を発生させることができれば、C2 位選択的な極性官能基との反応が可能になると期待した。種々検討の結果、カチオン性の Cp*Co(III)錯体に対して KOAc を添加した系が最適であり、イミンとの反応が効率よく進行した。触媒量に関しては、s/c = 200 でも問題なく反応が進行し、TON は最高 1.8 x 102 であった。

２．低原子価コバルト-ヒドリド触媒による求核的 alkyl-Co 種の触媒的生成
上記の求核的 aryl-Co 種の研究と並行して、求核的な alkyl-Co 種の触媒的生成を指向した検討も行った。コバルト塩と適切なヒドリド種より”Co-H”種を生成し、アルケンとのヒドロメタル化により alkyl-Co 種を調製することを計画し、ピリジンの４位選択的なアルキル化反応を標的反応として選択した。ピリジンへの４位選択的な求核攻撃の後に、再芳香環化を伴いながら生成物の解離と”Co-H”種の再生が実現できれば、酸化剤や量論量の試薬を必要としない反応プロセスを確立できるものと考えた。種々検討の結果、CoBr2 と LiEt3BH を組み合わせ、Et3B 存在下で反応を行うこと
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で高い反応性と４位選択性を実現することができた。現在、他の複素環への適用拡大を検討している。

３. 鉄触媒によるアミン 3 位の C-H 官能基化反応
3 位が官能基化されたアミンは様々な生物活性を示すことが知られており、医薬ビルディングブ
ロックとして需要がある。しかしながら汎用合成法は多段階を必要とするため、アミン 3 位 C(sp3)-H結合を直接変換できる触媒的手法の開発は、その飛躍的な合成効率向上をもたらすことが期待される。そのような報告は数例知られているが、貴金属や高温・強酸性を必要とするなどの制限があり、実用性は未だ高くない。一方我々は 2012 年までに、安価な第一列遷移金属触媒と過酸の組み合わせ
が窒素原子α位 C(sp3)-H 結合を温和な条件下切断し、生じたイミニウム中間体と求核剤が炭素-炭素結合を形成する事実を見いだしていた。ここで生じるイミニウムをエナミンに異性化させたうえで
適切な求電子剤と反応できれば、アミン 3 位での C-H 官能基化が達成できると考えた。
検討の結果、触媒量の FeCl3/N,N-ジメチルアミノピリジンと tBuOOtBu の組み合わせが環状アミン
3 位とニトロスチレン間での酸化的カップリング反応を進行させることを見いだした。比較的温和な条件で進行することに着目し、従来法では適用不可であった非環状アミン基質に本条件を適用したところ、反応後にエナミンを還元処理することで生成物を良好に単離することに成功した。

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４. 酸素を再酸化剤とする触媒的脱水素環化経路による多環性インドール骨格の合成
多環性インドール骨格は様々な生物活性物質に見られる重要構造であり、効率的な合成法の開拓が長年にわたり研究されている。しかし従来法の多くは多段階変換が必要、厳密な無水無酸素操作が必要など簡便に実施可能なものとは言いがたい。我々は適切なレドックス触媒と酸化剤存在下に進行する脱水素型環化反応形式にて多環性インドール骨格が構築できれば、合成短工程化に加え廃棄物の極少化も達成できると考えた。検討の結果、触媒量の Mn(acac)3 存在下に加熱するとともに、脱水目的で塩化カルシウム管を備える工夫によって望みの環化反応が概ね良好な収率で進行することを見いだした。基質一般性には難を残すものの、卑金属触媒・酸素酸化にて当該脱水素環化を達成した世界初の例である。また分子間形式であるインドール 2 位との脱水素クロスカップリングも収率に改善の余地はあるものの可能であることを見いだした。通常の C-H カップリング反応ではインドール 3 位が優先的に反応するため、それらの相補的手法に発展しうる可能性がある。

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５. 無保護糖を基質としたアノマー位アミノアルキニル化反応
オリゴ糖や複合糖質はウイルスの感染過程や免疫応答に関与するなど、生体内で様々な役割を担っている。これら化合物の合成は従来、保護基を多用し望みの変換を行ってきたが、保護基の使用を最小限に抑えた変換反応を用いることによって、合成経路の簡略化が期待される。
我々は多様な変換が可能であるアルキンを無保護糖に導入することが出来れば入手容易な糖類か
ら高炭素糖や複合糖質の合成を高効率化できると考え、無保護糖の触媒的アミノアルキニル化の検討を行った。ハードな水酸基とソフト金属触媒との相反する反応性を利用することで所望の反応を行えると想定し検討を行ったところ、一価銅と電子不足リン配位子からなる触媒と、ホウ酸を組み合わせて用いることで望みのアミノアルキニル化反応が良好に進行することを見出した。ホウ酸の非存在下には反応は全く進行せず、その重要性が示唆された。現在までに詳細な役割は明らかとなっていないが、ヒドロキシ基とホウ酸が可逆的に結合することで、糖類のヘミアセタール型からア
ルデヒド型への異性化を促進しているのではないかと考えている。本反応は条件の微調整により二糖を基質とした場合にも適用可能であり、また、ビオチンが結合したアルキンユニットを求核剤として用いても反応は良好に進行した。多数の極性官能基存在下にも適用可能である本反応は、糖構造を有するバイオロジーツールの触媒的合成法としての利用が期待される。

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６．アリル銅の触媒的発生法の開発と１H-イソクロメン誘導体の触媒的不斉合成
カルボニル化合物の不斉アリル化反応は、汎用性の高いビルディングブロックである光学活性ホ
モアリルアルコールを与える直接的な反応であるため、多くの研究が進められてきた。しかしながら従来の手法では前駆体として反応性の高いハロゲン化アリルなどの事前調製が必要であった。
我々はアリル金属種の新規発生法を開発することによって、活性な前駆体の調製を必要としない不斉アリル化反応を達成し、1H-イソクロメン誘導体の効率的合成を行った。
アレンとアルコールを分子内に有する基質を用い、一価銅とキラルジホスフィンリガンドからなる触媒条件に付すと、オキシ銅化が進行しイソクロメン骨格の構築と同時にアリル銅が生成した。
系中で生じたアリル銅の求核反応は良好に進行し、高いエナンチオ選択性で目的物を与えた。脂肪族アルデヒドやケトンを求電子剤とする際には反応性が大きく低下したが、Al(OtBu)3 の添加により良好な収率、エナンチオ選択性で目的物を得ることができた。基質に無保護のヒドロキシ基が存在する条件下でも求核的炭素‐炭素結合形成反応が進行している点は本反応の特徴である。

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７. 銅触媒によるヘテロ芳香環 C(sp2)-H 結合の直截的なアルコキシ化反応の開発
不活性な炭素－水素結合を炭素－ヘテロ原子結合に直截的に変換する反応は、従来の合成法に比べて効率的である。近年、アミノ化やホウ素化などの反応が開発されているが、アルコールを基質として C－H 結合を直接アルコキシ化する反応の例はほとんどない。報告されている例では、過剰量のアルコールを用いなければならない、配向基を利用しなければならない、などの制限がある。
そこで我々は、より有用な C－H アルコキシ化反応を開発することを目的とし、研究に着手した。
塩化銅（I）を触媒として作用させることでアゾール類の分子内 C－H アルコキシ化反応が進行する
ことを見出した。本反応はアゾール類の２位で位置選択的に進行した。また、グラムスケールの反応でも収率が低下することなく目的物が良好な収率で得られた。さらに、添加剤を加えることで分子間反応へも展開した。

８. レニウム触媒による C-H 結合活性化を伴うイミノイソインドリノン合成反応の開発と可溶性
ポリイミド合成への展開
宇宙工学や光学材料の分野で広く用いられるポリイミドは、有機溶媒に対する溶解度が極めて低
いため、成型加工の観点からその溶解性の改善を要していた。そこで我々は、有機溶媒に可溶なポリイミド類縁体の合成へと展開可能なイミノイソインドリノンの新規合成法の開発を行った。レニ
ウム触媒存在下、芳香族イミデートとイソシアナートを反応させると、C-H 結合へのイソシアナー
トの挿入および分子内での求核的な環化反応が進行し、イミノイソインドリノンが収率よく得られることを見出した。本反応は広い基質一般性を有している。また、芳香族ジイミデートとジイソシ
アナートの反応へと展開することで、想定通り、有機溶媒に対して高い溶解性を有するポリイミド
類縁体を得ることができた。

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９. 人工低分子の導入による細胞内アセチル CoA の活性化とその生細胞蛍光検出
細胞機能は主として酵素による生体高分子の化学変換によって制御・維持されている。エピジェ
ネティクスの代表であるヒストンのアセチル化を例に挙げると、ヒストンアセチルトランスフェラーゼ（HAT）という酵素がアセチル CoA をアセチル化剤として用いてヒストンのリジン残基を位置選択的にアセチル化し、対応する領域の染色体構造とそれに伴う遺伝子転写を動的に制御している。
ここでアセチル CoA は様々な細胞内アセチル化反応に用いられる細胞内アセチル基供与体であり、もし酵素によらず人工低分子によってアセチル CoA を活性化しその反応性を制御することが出来れば、細胞内生体高分子のアセチル化状態とそれに伴う細胞機能の制御が出来るはずである。そこ
で、細胞内アセチル CoA の人工低分子による活性化と活性化アセチル CoA の生細胞蛍光検出を目指して検討を行った。その結果、新たに開発した蛍光プローブ RH-NH2 とアセチル CoA 活性化剤として PBu3 を用いることにより、ミトコンドリア中のアセチル CoA を可視化することに成功した。
本成果は細胞内人工触媒反応による生体高分子の化学変換とそれによる生体機能制御の実現に向けた一歩であると考えている。

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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既に述べたとおり下記の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、2012 年より「ERATO 金井触媒分子生命プロジェクト」が始動している。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。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、
山次健三/川島茂裕・触媒医療グループリーダー指揮の下、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 2013 年には、23 報が国際誌に学術論

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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 7 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 22 件、国外 2 件の招待講演があり、当教室の研究成果が国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) “Synthesis of a New Oseltamivir Derivative Through Late-Stage Catalytic C-H Functionalization”
Kenta Saito, Motomu Kanai Heterocycles 2013, 86, 1565-1574.
(2) “Inhibition of MAO-A and stimulation of behavioural activities in mice by the inactive prodrug form of
the anti-influenza agent oseltamivir” Miki Hiasa, Yumiko Isoda, Yasushi Kishimoto, Kenta Saitoh,
Yasuaki Kimura, Motomu Kanai, Masakatsu Shibasaki, Dai Hatakeyama, Yutaka Kirino, Takashi
Kuzuhara British J. Pharmacology 2013, 169, 115-129.
(3) “A Cationic High-Valent Cp*CoIII Complex for the Catalytic Generation of Nucleophilic
Organometallic Species: Directed C-H Bond Activation” Tatsuhiko Yoshino, Hideya Ikemoto, Shigeki
Matsunaga, Motomu Kanai, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2207-2211.
(4) “Cobalt-Catalyzed C4-Selective Direct Alkylation of Pyridines” Takashi Andou, Yutaka Saga,
Hirotomo Komai, Shigeki Matsunaga, Motomu Kanai Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3213-3216.
(5) “Copper-Catalyzed C–H Alkoxylation of Azoles” Noriaki Takemura, Yoichiro Kuninobu, Motomu
Kanai Org. Lett. 2013, 15, 844-847.
(6) “Intracellular activation of acetyl-CoA by an artificial reaction promoter and its fluorescent detection”
Hirokazu Komatsu, Yutaka Shindo, Shigehiro A. Kawashima, Kenzo Yamatsugu, Kotaro Oka,
Motomu Kanai Chem. Commun. 2013, 49, 2876-2878.
(7) “Iron-Catalyzed Oxidative C(3)–H Functionalization of Amines” Noriaki Takasu, Kounosuke Oisaki,
and Motomu Kanai Org. Lett. 2013, 15, 1918-1921.
(8) “Catalytic Asymmetric Synthesis of Spirooxindoles via Addition of Isothiocyanato Oxindoles to
Aldehydes Under Dinuclear Nickel Schiff Base Catalysis” Shota Kato, Motomu Kanai, Shigeki
Matsunaga, Chem. Eur. J. 2013,(9) “Sultam Synthesis via Cu-Catalyzed Intermolecular Carboamination of Alkenes with
N-Fluorobenzenesulfonimide” Keiichi Kaneko, Tatsuhiko Yoshino, Shigeki Matsunaga, Motomu
Kanai Org. Lett. 2013, 15, 2502-2505.
(10) “From Chiral Base Catalysts to Redox-Active Catalysts: Chasing the Identity of Metal Catalysts in
Carbon–Carbon Bond-Forming Reactions” Motomu Kanai, Shigeki Matsunaga, Kounosuke Oisaki,
Yohei Shimizu J. Synth. Org. Chem. Japan 2013, 71, 433-442.
(11) “In situ Catalytic Generation of Allylcopper Species for Asymmetric Allylation: Toward
1H-Isochromene Skeletons” Junya Kawai, Prasanna Kumara Chikkade, Yohei Shimizu and Motomu
Kanai Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 7177-7180.
(12) “Cp*CoIII-Catalyzed C2-Selective Addition of Indoles to Imines” Tatsuhiko Yoshino, Hideya Ikemoto,
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Shigeki Matsunaga and Motomu Kanai Chem. Eur. J. 2013, 19, 9142-9146.
(13) “Manganese-Catalyzed Aerobic Dehydrogenative Cyclization toward Ring-Fused Indole Skeletons”
Kounosuke Oisaki, Junpei Abe, Motomu Kanai M. Org. Biomol. Chem. 2013, 11, 4569-4572.
(14) “Copper-Catalyzed Intramolecular N–S Bond Formation by Oxidative Dehydrogenative Cyclization”
Zhen Wang, Yoichiro Kuninobu, Motomu Kanai, J. Org. Chem. 2013, 78, 7337-7342.
(15) “Catalytic Anomeric Aminoalkynylation of Unprotected Aldoses” Yasuaki Kimura, Soichi Ito, Yohei
Shimizu, Motomu Kanai Org. Lett. 2013, 15, 4130-4133.
(16) “Catalytic Asymmetric Synthesis of Spirooxindoles via Addition of Isothiocyanato Oxindoles to
Aldehydes Under Dinuclear Nickel Schiff Base Catalysis” Shota Kato, Motomu Kanai, Shigeki
Matsunaga, Chem. Asian J. 2013, 8, 1768-1771. 15(17) “Rhenium-Catalyzed Synthesis of 3-Imino-1-isoindolinones by C–H Bond Activation: Application to
the Synthesis of Polyimide Derivatives” Shunsuke Sueki, Yuanfang Guo, Motomu Kanai, Yoichiro
Kuninobu, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 11879-11883.
(18) “Rh-Catalyzed Aldehyde–Aldehyde Cross-Aldol Reaction under Base-Free Conditions: In Situ
Aldehyde-Derived Enolate Formation through Orthogonal Activation” Luqing Lin, Kumiko Yamamoto,
Shigeki Matsunaga, Motomu Kanai, Chem. Asian J. 2013, 8, 2974-2983.
(19) “Structure-activity relationship study of novel iminothiadiazolo-1 pyrimidinone antimicrobial agents”
Atmika Paudel, Keiichi Kaneko, Ayako Watanabe, Shigeki Matsunaga, Motomu Kanai, Hiroshi
Hamamoto, Kazuhisa Sekimizu, J. Antibiotics 2013, 66, 663-667.
(20) ”Multimetallic Schiff Base Complexes as Cooperative Asymmetric Catalysts” Shigeki Matsunaga,
Masakatsu Shibasaki Synthesis 2013, 45, 421-437.
(21) “Copper-Catalyzed N- and O-Alkylation of Amines and Alcohols using Alkylborane Reagents.”
Shunsuke Sueki, Yoichiro Kuninobu Org. Lett. 2013, 15, 1544-1547.
(22) “Transition Metal-Catalyzed Highly Efficient and Novel Transformations –Development of Reactions
Using Group 7 and Other Transition Metal Catalysts.” Yoichiro Kuninobu J. Synth. Org. Chem. Jpn.
2013, 71, 425-432.
(23) ”Synthesis of O-acyl isopeptides” Youhei Sohma, Yoshiaki Kiso Chem. Rec. 2013, 13, 218-223.

受 賞 関 連松永茂樹

Asian Rising Stars 選出（アジア化学会連合 第 15 回国際会議）

清水洋平

Best Poster Prize（Frontires in Chemistry, Armenia 2013）

末木俊輔

優秀講演賞[学術]（日本化学会第 93 春季年会）

谷口敦彦

若手口頭発表優秀賞（5th Asia-Pacific International Peptide Symposium）

吉野達彦

学生優秀発表賞（日本薬学会第 133 年会）
第 4 回大津会議選抜参加

園部敏亮

学生優秀発表賞（日本薬学会第 133 年会）

山本久美子

ポスター賞（the First Asian Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic
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Organic Chemistry (ACMS)）
金子敬一

優秀ポスター発表賞（第 3 回 CSJ 化学フェスタ）

川井準也

学生優秀発表賞（日本薬学会第 133 年会）

小島正寛

学生優秀発表賞（日本薬学会第 133 年会）

池本英也

学生優秀発表賞（日本薬学会第 133 年会）
優秀ポスター発表賞（第 3 回 CSJ 化学フェスタ）

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)特許杉山 暁、土居洋文、児玉龍彦、井上 豪、溝端栄一、川戸達矢、飯塚友洋、金井 求、清水洋平、山本倫広、（出願人）分子動力学抗体創薬技術研究組合、特願 2013－031038、「ビオチン改変体、ス
トレプトアビジン変異体およびそれらの利用」、2013 年 2 月 20 日出願
國信洋一郎、金井求、西田友明、（出願人）国立大学法人東京大学、特願 2013-035557、 「ピリジン N‐オキシド―ボラン錯体」 2013 年 2 月 26 日出願
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、
特願 2013-61722、 「環状ペプチド及びこれを含有する医薬」 2013 年 3 月 25 日出願
金井求、相馬洋平、谷口敦彦、佐々木大輔、（出願人） 独立行政法人科学技術振興機構、特願
2013-125797、「環状ペプチド及びこれを含有する医薬」 2013 年 6 月 14 日出願
國信洋一郎、末木俊輔、（出願人）国立大学法人東京大学、特願 2013-155177、 「イミノ基を有する可溶性ポリイミド系重合体、及びその製造方法」 2013 年 7 月 26 日出願
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、
PCT/JP2013/ 78259、 「環状ペプチド及びこれを含有する医薬」 2013 年 10 月 18 日出願

－70－
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金井求、相馬洋平、新井唯正、新谷卓士（出願人）独立行政法人科学技術振興機構、特願 2013-254908、「ピコリン酸アミド誘導体及びこれを含有する医薬」 2013 年 12 月 10 日出願

書籍(1) 「 銅 触 媒 の 多 様 な 活 性 化 形 式 を 活 用 す る 反 応 開 発 と 医 薬 リ ー ド 合 成 」 ”Noble Catalytic
Functions by Ubiquitous Copper Complexes: Asymmetric Catalysis to Oxidative Coupling” 嵯峨裕、金井求、「未来を拓く元素戦略－持続可能な社会を実現する化学－」日本化学会編、化学同人 2013 年(2) “Decacarbonyldirhenium” Peter L. Pauson and Yoichiro Kuninobu in eEROS Encyclopedia of

Reagents for Organic Synthesis Published Online: 16 SEP 2013, DOI: 10.1002/047084289X.rd002.pub2

招待講演、依頼講演等
金井 求
2013/3/29

日本薬学会第 133 年会シンポジウム、横浜、「銅触媒の多彩な反応性を利用した合成反応」

2013/4/19

4th UK/Japan Conference in Asymmetric Synthesis、仙台、”Asymmetric C–C
Bond-Formations Promoted by Cu(I)-Conjugated Brønsted Base Catalysts”

2013/6/18

興和株式会社医薬事業部東京創薬研究所、東京、「触媒にどこまでできるのか：
触媒から新医療を目指して」

2013/7/3

第 48 回天然物化学談話会、大津、「触媒にどこまでできるのか」

2013/9/11

第 86 回日本生化学大会、横浜、「総合学問としてのライフサイエンスを担う人
材育成」

2013/9/21

The Second International Conference on the Frontier Research in Organic Synthesis
and Materials, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan, “Cu-Catalyzed
Reactions:

Asymmetric

Catalysis,

Carbohydrate

Derivatization,

and

C-H

Functionalization”
2013/10/21

アステラス製薬化学研究所、つくば、「触媒にどこまでできるのか：触媒から新医療を目指して」

2013/10/31

第 4 回統合物質シンポジウム、北大触媒化学研究所、「触媒にどこまでできるのか」

2013/11/14

相模中央化学研究所、第 10 回触媒相模セミナー、「触媒にどこまでできるのか」

2013/11/27

12th Symposium on Chemical Approaches to Chirality 、東京、「 Cu-Catalyzed
Asymmetric C–C Bond-Formations」

2013/11/28

日本プロセス化学会 2013 ウインターシンポジウム／新学術領域研究「有機分子
触媒による未来型分子変換」第３回公開シンポジウム合同シンポジウム、仙台、「保護基の使用を最小限に抑えた分子変換を目指した触媒開発」

2013/11/30

第 66 回有機合成協会関東支部シンポ、東工大大岡山キャンパス、「触媒にどこまでできるのか：物質創製と新医療を目指して」
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松永茂樹
2013/2/1

新学術領域「分子活性化」 第４回公開シンポジウム「求核的活性種の触媒的発生法の開発」

2013/6/19

東京工業大学 大学院理工学研究科 応用化学専攻 講演会「第一遷移金属触媒を活用した精密有機合成〜不斉合成および C-H 結合直截変換反応〜」

2013/8/21

15th Asian Chemical Congress; Asian Rising Stars Session, “Dinuclear Schiff BaseComplexes as Bifunctional Asymmetric Catalysts”

2013/9/11

千葉大学薬学研究院 若手講演会「第一遷移金属触媒を活用した精密有機合成〜不斉合成および C-H 結合直截変換反応〜」

2013/10/30

東京農工大学 工学研究院 応用科学部門 講演会「第一遷移金属触媒を活用した精密有機合成〜不斉合成および C-H 結合直截変換反応〜」

2013/11/2

錯体化学討論会

国際ミニシンポジウム, ”Dinuclear Schiff Base Complexes as

Bifunctional Asymmetric Catalysts”

生長幸之助
2013/7/4

学習院大学「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"」

2013/9/21

有機化学美術館交流会「Chemistry on the Web―Chem-Station と歩んだ 10 年」

國信洋一郎
2013/12/13

早稲田大学「遷移金属触媒を用いる直截的な炭素－水素結合変換反応の開発～新反応開発と実用性を志向した研究について～」相馬洋平
2013/3「アミロイドβペプチドを標的としたペプチド化学研究」日本薬学会第 133 年会
シンポジウム「有機合成化学の若い力」（横浜）2013/6“Amyloid β Peptide-targeted Chemical Biology” The 17th Peptide Forum（東京）2013/9「アミロイドβペプチドの凝集を標的とした創薬化学研究」生命分子機能研究会
2013 学術集会（滋賀）

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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： 静岡県立大学薬学部准教授、薬学博士

准教授

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）

助教

松田 侑大（まつだ・ゆうだい）

平成 22 年東京大学卒、平成 24 年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了

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。
－73－
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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．海綿由来生物活性物質の生合成遺伝子クラスターの探索
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。海綿D. calyxには強力な細胞毒性物質であるcalyculin Aの他、2011年に我々が新たに単離、構造決定したcalyxamide類が含まれている。これ
ら代謝産物の構造の一部はポリケタイド合成酵素(PKS)によって生合成されることから、type I
PKSのKSの遺伝子配列をもとに、海綿メタゲノムから生合成遺伝子のスクリーニングを行った。
その結果、全長150 kbに及ぶ巨大なPKS-NRPS(非リボソームペプチド合成酵素) hybrid遺伝子クラスターの取得に成功した。バイオインフォマティックスにより、NRPSやPKSを構成するモジュールの解析を行った結果、本遺伝子クラスターの予想生合成産物の構造はcalyculin Aと良い一致を示した。本遺伝子クラスターにコードされているリン酸基転移酵素を大腸菌で発現し、calyculin Aを基質として酵素反応を試みた結果、新たにピロリン酸エステル基を有する新規
calyculin類縁体、phosphocalyculin Aが酵素反応生成物として得られた。海綿抽出液の精査を行った結果、phosphocalyculin Aが生合成の最終産物であることが明らかになった。また、海綿共生微生物をレーザーマイクロダイセクションを用いて分離し、本遺伝子クラスターをコードする微生物細胞を検索した結果、Entotheonella sp.が生産菌であることを明らかにした。

－74－
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図１

Calyculin生合成遺伝子クラスター

２．糸状菌メロテルペノイドの生合成研究
メロテルペノイドとはテルペノイド骨格を部分構造として有する化合物の総称である。特に糸状菌からは、構造多様性ならびに生物活性に富むメロテルペノイドが報告されており、その生合成遺伝子の解明や生合成酵素の機能解析は、今後の創薬を指向した物質生産において重要である。
糸状菌メロテルペノイドのうち、3,5-dimethylorsellinic acid（DMOA）を共通中間体とするメロテ
ルペノイドにはとりわけ多様な骨格が知られている。Terretonin、austinol、andrastin A は、いずれも共通中間体である DMOA およびファルネシル二リン酸に由来するが、テルペノイド部位の環
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化様式や閉環後の種々の修飾反応の多様性によって、これら化合物群の構造多様性が生み出される。当研究室ではこれまでに、terretonin の生合成遺伝子クラスターを同定し、その生合成経路の最初の 5 つの反応を異種糸状菌にて再構築することに成功している。
当該年度は、新たに austinol および andrastin A に着目し、その生合成研究を行った。Austinol
生合成においては、遺伝子破壊実験によりその生合成経路の大部分が明らかにされていたが、特徴的なスピロラクトン骨格形成を担う酵素ならびにその反応メカニズムは不明であった。本研究では、生合成への関与が判明しているものの、依然機能未知であった 3 つの酸化酵素（AusB, C,
E）に着目し、その機能解析を行った。異種糸状菌 Aspergillus oryzae を用いた異種発現系構築な
らびに精製酵素を用いた in vitro の試験により、各酵素の機能を明らかにするとともに、ジオキ
シゲナーゼ AusE が多段階の酸化反応を触媒し、スピロ環形成を担う酵素であることを証明した。
また、本結果により、austinol に至る全生合成経路の確立に成功した。
Andrastin A をはじめとする andrastin 類は Ras タンパク質の翻訳後修飾を阻害することで抗腫瘍活性を示す化合物群であり、その生合成経路の解明や、異種発現系による醗酵生産は今後の創薬研究に寄与することが期待される。そこで、andrastnin A を生産する Penicillium chrysogenum のゲ
ノムデータベースより推定生合成遺伝子クラスター（adr クラスター）を見出し、各遺伝子の機能解析を異種糸状菌 A. oryzae を用いた異種発現により行った。その結果、andrastin A が遺伝子クラスター内の 9 つの遺伝子により合成されることを見出すとともに、本化合物の異種発現系における生産に成功した。

図２

Austinol および andrastin A の生合成

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、

－76－
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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、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、５年が経過した。2011 年より淡川孝義助教が着任、2013 年２月には脇本敏幸講師が准教授に昇任、2013 年８月より松田侑大助教が着任し、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、
－77－
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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。

学

術

論 文

1) Yudai Matsuda, Takayoshi Awakawa, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Spiro-ring formation iscatalyzed by a multifunctional dioxygenase in austinol biosynthesis. J. Am. Chem. Soc., 135, 1096210965 (2013).
2) Takahiro Mori, Yoshihiko Shimokawa, Takashi Matsui, Keishi Kinjo, Ryohei Kato, Hiroshi Noguchi,
Shigetoshi Sugio, Hiroyuki Morita, Ikuro Abe: Cloning and structure-function analyses ofquinolone- and acridone-producing novel type III polyketide synthases from Citrus microcarpa. J.

Biol. Chem., 288, 28845-28858 (2013).
3) Yan Yan, Jing Chen, Lihan Zhang, Qingfei Zheng, Ying Han, Hua Zhang, Takayoshi Awakawa, Ikuro
Abe, Wen Liu: Multiplexing of combinatorial chemistry in antimycin biosynthesis expands themolecular diversity and utility. Angew. Chem. Int. Ed., 52, 12308-12312 (2013).
4) Takayoshi Awakawa, Xiao-Long Yang, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Pyranonigrin E: a novel
PKS-NRPS hybrid metabolite from Aspergillus niger identified by genome mining. ChemBioChem, 14,2095-2099 (2013).
5) Yudai Matsuda, Takayoshi Awakawa, Ikuro Abe: Reconstituted biosynthesis of fungal meroterpenoid
andrastin A. Tetrahedron, 69, 8199-8204 (2013).
6) Karen Co Tan, Toshiyuki Wakimoto, Kentaro Takada, Takashi Ohtsuki, Nahoko Uchiyama,
－78－
目次へ

Yukihiro Goda, Ikuro Abe: Cycloforskamide, a cytotoxic macrocyclic peptide from the sea slug

Pleurobranchus forskalii. J. Nat. Prod., 76, 1388-1391 (2013).
7) Toshiyuki Wakimoto, Karen Co Tan, Ikuro Abe: Ergot alkaloid from the sea slug Pleurobranchus

forskalii. Toxicon, 72, 1-4 (2013).
8) Dandan Chen, Lihan Zhang, Bo Pang, Jing Chen, Zhinan Xu, Ikuro Abe, Wen Liu: FK506
maturation involves a cytochrome P450 protein-catalyzed four-electron C-9 oxidation in parallelwith a C-31 O-methylation. J. Bacteriol., 195, 1931-1939 (2013).
9) Xiao-Long Yang, Takayoshi Awakawa, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Induced production of thenovel glycolipid ustilagic acid C in the plant pathogen Ustilago maydis. Tet. Lett., 54, 3655-3657(2013).
10) Xiao-Long Yang, Takayoshi Awakawa, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Induced production of novel
prenyldepside and coumarins in endophytic fungi Pestalotiopsis acaciae. Tet. Lett., 54, 5814-5817(2013).
11) Xiao-Long Yang, Toshiyuki Wakimoto, Yuya Takeshige, Rui He, Yoko Egami, Ikuro Abe, I: Indoleporphyrin hybrids produced by metagenomics. Bioorg. Med. Chem. Lett., 23, 3810-3813 (2013).
12) Xiao-Long Yang, Takayoshi Awakawa, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Induced biosyntheses of anovel butyrophenone and two aromatic polyketides in the plant pathogen Stagonospora nodorum.

Nat. Prod. Bioprospect., 3, 141-144 (2013).
13) Han-Jing Chen, Takayoshi Awakawa, Jie-Yin Sun, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Epigenetic
modifier-induced biosynthesis of novel fusaric acid derivatives in endophytic fungi from Datura

stramonium L. Nat. Prod. Bioprospect., 3, 20-23 (2013).
14) Thaniwan Cheun-Arom, Pithi Chanvorachote, Natchanun Sirimangkalakitti, Taksina Chuanasa,
Naoki Saito, Ikuro Abe, Khanit Suwanborirux: Replacement of a quinone by a 5-Oacetylhydroquinone abolishes accidental necrosis-inducing effect while preserving apoptosisinducing effect of renieramycin M in lung cancer cells. J. Nat. Prod., 76, 1468-1474 (2013).
15) Rui He, Bochu Wang, Toshiyuki Wakimoto, Manyuan Wang, Liancai Zhu, Ikuro Abe:
Cyclodipeptides from metagenomic library of a Japanese marine sponge. J. Braz. Chem. Soc., 24,
1926-1932 (2013).
16) Takayoshi Awakawa, Yoshinori Sugai, Kanae Otsutomo, Shukun Ren, Shinji Masuda, Yohei
－79－
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Katsuyama, Sueharu Horinouchi, Yasuo Ohnishi: 3-Methyl-6-(3'-oxoalkan-2'-yl)-2-pyrone
syntheses by a type III polyketide synthase from Rhodospirillum centenum. ChemBioChem, 14,1006-1013 (2013).

総説・著書・教科書・特許
著書1) 松田侑大、 阿部郁朗: 糸状菌由来メロテルペノイドの生合成研究とその応用、酵素工学ニュース、 第 69 号、 26-30 (2013)

招待講演
1)

阿部

郁 朗 ： 2013.3.7. “Engineered biosynthesis of plant polyphenols” Banbury Center

Conference on the Evolution of Plant Metabolism, (Cold Spring Harbor, NY, USA)2)

阿部郁朗：2013.3.7. “Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products” University of

Costa Rica (San Jose, Costa Rica)3)

阿部郁朗：2013.6.4. “Biosynthesis of Fungal Meroterpenoids” TERPNET2013, Biosynthesis,

Function and Biotechnology of Isoprenoids in Terrestrial and Marine Organisms (Crete, Greece)4)

阿部郁朗：2013.6.6. “Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products”

チューリッヒ連邦工科大学 特別講演（チューリッヒ、スイス）
5)

阿部

郁朗：2013.7.5. “Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products”

上海有機化学研究所 特別講演（上海、中国）
6)

阿部

郁朗：2013.7.6. “Engineered Biosynthesis of Plant Polyphenols” International Scientific

Workshop on Plant Secondary Metabolism and Natural Product Biosynthesis（武漢、中国）
7)

阿部
所

8)

郁朗：2013.7.8. “Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products”

昆明植物研究特別講演（昆明、中国）

阿部

郁朗：2013.9.25. “Expanding the Catalytic Repertoires of Biosynthetic Enzymes” Enzyme

Engineering XXII: Emerging topics in Enzyme Engineering (Toyama, Japan)
9)

阿部

郁朗：2013.10.29. “Engineered Biosynthesis of Medicinal Natural Products” International

Conference on Medicinal Chemistry and Timmerman Award 2013 (Jakarta, Indonesia)
－80－
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10) 阿部郁朗：2013.11.1.「天然薬物の生合成工学」東北大学大学院薬学系研究科大学院特別講義（仙台）
11) 脇本

敏幸：2013.7.20.「海綿共生微生物を起源とする生理活性物質の生産機構解析」第 1

回薬学の有機化学を考える in 北海道 (札幌)12) 脇本

敏幸：2013.8.23.「海洋生物に由来する医薬品資源の開拓と利用を目指して」福井県

立大学 生物資源学特別セミナー (福井)13) 脇本

敏幸：2013.9.17.“A bacterial symbiont of Japanese marine sponge Discodermia calyx,

produces biologically active metabolites” The 14th International Symposium of Marine Natural
Products (La Toja, Spain)14) 脇本

敏幸：2013.10.25.「海洋生物に由来する医薬品資源の開拓と利用を目指して」第 34

回和漢医薬学総合研究所 特別セミナー (富山)15) 脇本

敏幸：2013.11.7.“A bacterial symbiont of Japanese marine sponge Discodermia calyx,

produces biologically active metabolites” 9th World Sponge Conference (Perth, Australia)16) 淡川 孝義：2013.9.8「異種発現系を利用した糸状菌二次代謝産物合成酵素遺伝子資源の有効活用」平成 25 年日本生薬学会学術奨励賞受賞講演、日本生薬学会第 60 回年会（北海道）
17) 淡川 孝義：2013.11.1「異種発現系を利用した糸状菌二次代謝産物合成酵素遺伝子資源の有効活用」第５回食品薬学シンポジウム（京都）国際交流、及び社会への貢献
1)

阿部

郁朗：日本薬学会 生薬天然物化学部会常任世話人

2) 阿部

郁朗：日本生薬学会

評議員、財務幹事補佐

3) 阿部

郁朗：植物化学シンポジウム（植物化学研究会） 世話人

4) 阿部

郁朗：天然有機化合物討論会

世話人

5) 阿部 郁朗：酵素工学研究会 役員（委員）

－81－
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6) 阿部

郁朗：厚生労働省 薬事・食品衛生審議会臨時委員

7) 阿部

郁朗：公益財団法人

8) 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

9) 阿部

郁朗：Editorial Board Member, Natural Product Reports

10) 阿部

郁朗：Editorial Board Member, Frontiers in Plant Science11) 阿部

郁朗：Faculty Member, Faculty of 1000

薬理研究会 評議員

12) 阿部 郁朗：FRSC, Fellow of The Royal Society of Chemistry13) 脇本敏幸：東京海洋大学

非常勤講師

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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.

助 教

斉藤 竜男（さいとうたつお）

平成 15 年東京理科大学理学部卒、平成 21 年東京理科大学大学院博士課程修了
前職：理化学研究所基礎科学特別研究員、理学博士

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。

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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（亜鉛またはアルミニウム）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．ボリル亜鉛アート錯体のデザイン・発生法の開発・ボリル化反応への応用
前述のとおり当研究室では、アート錯体の化学を精力的に推進しています。アート錯体は高い反応性と官能基許容性を有し、その配位環境をチューニングすることで配位子の安定性・反応性・選択性を制御することが可能なため、有機合成化学に新手法を提示し続けています。私達は、これまで発生が難しいと考えられてきたホウ素アニオン（等価体）をアート錯体の化学によって発生・制御できれば、新たな化学が拓けると期待し、研究を行いました。 まず、密度汎関数法（DFT 法）による理論計算を行ったところ（図１、(i)：M06 で計算）
、意外にもボリル亜鉛アート錯体の生成は速度論的には十分可能であるものの、熱力学的には不利な過程であることが示唆されました。この結果は、このアート錯体生成の不安定化エネルギーを、引き続く反応によって補填できれば、ボリル
亜鉛アート錯体による新たな反応を実現できることを示唆しており、私達は以下に示すジアルキル
亜鉛を触媒として用いる芳香族ハライドのホウ素化反応をデザインしました（図１、(ii) & (iii)）。この触媒機構では、安定な C-Zn 結合および C-B 結合の生成が、先のアート錯体生成の不安定化エ
ネルギーを補填できると考えられます。本反応は遷移金属を用いないため、ハロゲンが混在する基質ではヨウ素を選択的にボリル化することが可能であり、また遷移金属により損壊する多重結合官
能基、
さらにエステルやシアノ基、
ヘテロ芳香環などを有する基質にも適用できる優れた方法です。
以上のように、亜鉛の特性を活かした非常に官能基許容性の高い新規ボリル化反応を開発しました。
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図１ ボリル亜鉛アート錯体の設計・発生法の開発・ボリル化反応への応用
３．カルボランアニオン [closo-CB11H12]– の炭素頂点におけるクロスカップリング反応の開発と機
能創製
多くの機能性分子は有機合成化学の力により生み出されています。近年では炭素、窒素、酸素などに加えて、周期表上の様々な元素が生み出す新たな機能に関しても注目されています。新たな合成化学的方法論を開発し、多様な元素に由来する革新的な機能を創出していくことは、有機合成化
学者の使命の一つです。
私達はその一環として、カルボランアニオン [closo-CB11H12]– に着目した研究を行っております。
カルボランアニオンは 1 個の炭素、11 個のホウ素からなる剛直なクラスター構造を有し、分子全体として一価の負電荷を帯びた、高い化学的安定性を示す特異な分子です。こうした興味深い性質を有するカルボランアニオンは新たな機能性分子の構成ユニットとして期待されているものの、実際の応用例は極めて乏しい現状にあります。私達は、カルボランアニオンの修飾反応の合成化学的
未成熟をその最大の原因と捉え、特に重要である 1 位炭素上における新たな官能基導入反応の開発を指向した研究に取り組みました。詳細な検討の結果、カルボランアニオン―銅錯体を鍵中間体として用いることで、
クロスカップリング反応による 1 位炭素上への芳香環の効率的導入反応を開発することに成功しました。本手法により、例えば一つのベンゼン環に複数のカルボランアニオンを導入した多価アニオンも容易に合成可能であり、種々の機能性分子創製に貢献できると考えられます（図２）。医薬分野への展開として、いくつかの修飾化されたカルボランアニオン誘導体に関して
バイオアッセイを行っており、アンドロゲン受容体のアンタゴニスト活性など、新たなファーマコ
フォアとしての可能性を見出しています。さらに、カルボランアニオンの持つ剛直かつ高い対称性を有する嵩高い骨格、化学的•熱的•光化学的に高い安定性に優れたアニオン性分子といった 、カチオンを輸送する電荷輸送材としての理想的な分子構造を利用して、イオン液晶のコア構造としての応用を目指した研究も行っています。
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図２ トリアニオン体の合成例と X 線構造
４．遷移金属を用いない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、今日では医薬品や機能性分子の合成に欠かすことのできない最も有用な炭素―炭素結合形成反応の一つです。通常は遷移金属触媒の存在下、有機金属試薬とハロゲン化アリールを反応させることによりカップリング成績体であるビアリール化合物を構築しますが、当研究室では、遷移金属触媒の非存在下でも進行する、有機亜鉛化合物とハロゲン化アリールのク
ロスカップリング反応を開発しました。この反応は、Grignard 試薬を用いる条件下では損壊してしまう官能基の存在下においても良好な収率でカップリング成績体を与えるため、多段階合成の終盤での使用にも堪えうる新たなクロスカップリング法になると期待されます。現在、より高度な官能基許容性の発現を目指し、さらなる検討を行っています。

図３ 遷移金属を用いないビアリール化合物の合成法の開発
５．計算化学支援による反応機構解析・分子設計
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。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、有機化合物・有機金属化合物を巧みにデザインし、これまでにない分子触媒、合成反応、機能性材料を開発することを目指して研究を進めています。また、実際に目で見ることができない「フラスコの中で化学反応がどのように起きているのか、なぜ反応の位置・立体・化学選択性が発現するのか」という疑問に対し、当研究室は紙の上での議論にとどまらない「真の反応機構」に迫るべく、実験科学的・分光学的手法に加えて理論計算化学の支援による反応機構の解析に取り組んでいます。
１）ニッケル触媒を用いた [3 + 2 + 2] 環化反応の機構解明
最近、当研究室は DFT 法（M06 で計算）を用いた理論計算により、ニッケル触媒によるシクロ
－86－
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プロピリデンアセテートと 2 分子のアルキン間の 3 成分連結反応である [3 + 2 + 2] 環化反応のメカニズムを解析し、その化学・位置選択性の起源を解明しました。これまで本反応は、2 分子のアルキンとニッケル触媒による酸化的 nickelacyclopentadiene の生成を鍵反応とする Path A（図４参照）を介して進行すると考えられていましたが、私達の理論計算の結果、本反応は用いるアルキンの電子状態により、2 つの異なる反応経路をとることが明らかになりました。すなわち LUMO のエネルギーが低い電子求引基を有するアルキンを用いた際には、高エネルギーのニッケルの d 電子
からの逆供与が効果的に作用することでニッケル―アルキン相互作用が優勢となり、従来考えられてきた Path A を介して反応が進行するのに対し、電子供与基を有するアルキンを用いる場合には、
より LUMO の低いシクロプロピリデンアセテートとニッケルの相互作用が優勢になり、シクロプ
ロピリデンアセテートと 1 分子のアルキンの 2 成分がまず酸化的に nickelacyclopentene を形成
する Path B の触媒サイクルで目的物が生成することが明らかになりました。この計算結果は、実験結果とよい一致を示しました。

図４ ニッケル触媒による [3 + 2 + 2] 環化反応のメカニズム解析
２）酸素欠乏症診断用蛍光プローブの理論的デザイン
さらに私達は本研究科・薬品代謝化学教室との共同研究により、酸素欠乏症診断用の高感度蛍光プローブの理論的デザインに取り組みました。モデル計算により、モノアゾローダミン（MAR）色
素は、アゾ基の窒素―窒素二重結合の極めて早い立体配座の相互変換によって速やかに励起状態か
ら基底状態へエネルギー減衰することを示し、通常は蛍光を発しないこと、すなわち酸素正常状態
では光らないことを予測しました（off 状態）。一方、酸素欠乏部位では酵素の作用によりアゾ基が還元・切断され、強い蛍光を発するローダミン誘導体が切り出されます（on 状態）。こうして、酸素欠乏部で高感度に発光する蛍光プローブ MAR 色素の創製に理論的に貢献しました。

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図５ 量子化学計算による蛍光プローブのデザイン

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３学期「薬学概論」、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。「薬学概論」、「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。
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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、国内外の研究者との意見交換によって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（昨年度は米国 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、改築や設備の導入などは概ね完了し、充実した研究活動を行っている。また、人的にも本年 10 月より斉藤竜男助教が着任し、研究・教育体制がより一層充実したものとなった。本年度は、当研究室初の博士課程の学生２名を筆頭に、修士、４年生が研究室スタッフ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。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 術 論 文1. Yuki Nagashima, Ryo Takita,* Kengo Yoshida, Keiichi Hirano, and Masanobu Uchiyama*

Design, Generation, and Synthetic Application of Borylzincate: Borylation of Aryl Halides andBorylzincation of Benzynes/Terminal Alkyne
J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 18730-18733.
2. Shinsuke Komagawa,* Chao Wang, Keiji Morokuma, Shinichi Saito, and Masanobu Uchiyama*

Mechanistic Origin of Chemo- and Regioselectivity of Nickel-Catalyzed [3+2+2] Cyclization
Reaction
J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 14508–14511.
－89－
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3. Bin Dong, Tsuneaki Sakurai, Yuya Bando, Shu Seki,* Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama,

Atsuya Muranaka, and Hiromitsu Maeda*
Ion-Based Materials Derived from Positively and Negatively Charged Chloride Complexes of
pi-Conjugated Molecules
J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 14797–14805.
4. Wen Piao, Satoru Tsuda, Yuji Tanaka, Satoshi Maeda, Fengyi Liu, Shodai Takahashi, Yu

Kushida, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Toru Nakazawa, Masanobu Uchiyama,
Keiji Morokuma, Tetsuo Nagano, Kenjiro Hanaoka*
Development of a New Class of Azo-based Fluorescence Probes to Detect Different Levels ofHypoxia
Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 13028-13032.
5. Junichiro Kanazawa, Ryo Takita,* Aleksandra Jankowiak, Shinya Fujii, Hiroyuki Kagechika,

Daisuke Hashizume, Koichi Shudo, Piotr Kaszynski, and Masanobu Uchiyama*
Copper-mediated C–C Cross-Coupling Reaction of Monocarba-closo-dodecaborate Anion forConstruction of Functional Molecules
Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 8017-8021.
6. Hiromitsu Maeda,* Wataru Hane, Yuya Bando, Yoshitaka Terashima, Yohei Haketa, Hiroshi

Shibaguchi, Tsuyoshi Kawai, Masanobu Naito, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama, andAtsuya Muranaka
Chirality Induction by Formation of Assembled Structures Based on Anion- Responsive
π-Conjugated Molecules
Chem. Eur. J., 2013, 19, 16263-16271.
7. Hiromitsu Maeda,* Ryo Akuta, Yuya Bando, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama, Atsuya

Muranaka, Norimitsu Tohnai, and Shu Seki*
Formation and Geometrical Control of Polygon-Like Metal-Coordination Assemblies
Chem. Eur. J., 2013, 19, 11676-11685.
8. Ryohei Yamakado, Koichiro Mikami,* Koji Takagi,* Isao Azumaya,* Shinri Sugimoto, Shin-ichi

Matsuoka, Masato Suzuki, Kosuke Katagiri, Masanobu Uchiyama, and Atsuya Muranaka
Helicity Induction in Three π-conjugated Chromophores by Planar Chirality of Calixamide
Chem. Eur. J., 2013, 19, 11853-11857.
9. Harunobu Komatsu, Wataru Oi, Kazumasa Naritani, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama,

Atsuya Muranaka, and Hiromitsu Maeda*
Formation of Cyclic and Polymeric Structures from Zwitterions
Chem. Eur. J., 2013, 19, 6956-6960.
10. Yuri Iwai, Takashi Ozaki, Ryo Takita, Masanobu Uchiyama, Jun Shimokawa, and Tohru

－90－
目次へ

Fukuyama*
Modified McFadyen-Stevens Reaction for a Versatile Synthesis of Aliphatic/Aromatic
Aldehydes: Design, Optimization, and Mechanistic Investigations
Chem. Sci., 2013, 4, 1111-1119.
11. Hiromitsu Maeda,* Takuma Nishimura, Ryo Akuta, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama, andAtsuya Muranaka*
Two Double Helical Modes of Bidipyrrin­–Zn(II) Complexes
Chem. Sci., 2013, 4, 1204-1211.
12. Hiromitsu Maeda,* Tomohiro Shirai, Yuya Bando, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama,

Atsuya Muranaka, Tsuyoshi Kawai, and Masanobu Naito
Chiroptical Control in Helical Receptor–Anion Complexes
Org. Lett., 2013, 15, 6006-6009.
13. K. Shudo,* T. Satake, T. Shimatsu, M. Uchiyama, and J. Takeda

Electronic

ExcitedStatesinStrongly

Correlated

Organic

Radical

1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl (TTTA) Adsorbed on Si(001) Surface
Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 19213-19220.
14. Shinichiro Kamino,* Atsuya Muranaka, Miho Murakami, Asana Tatsumi, Noriyuki Nagaoka,

Yoshinao Shirasaki, Keiko Watanabe, Kengo Yoshida, Jun Horigome, Seiji Komeda, Masanobu
Uchiyama, and Shuichi Enomoto*
A Red-Emissive Aminobenzopyrano-xanthene Dye: Elucidation of Fluorescence Emission
Mechanism in Solution and Aggregate State
Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 2131-2140.
15. H.-Y. Shin, J. H. Woo, M. J. Gwon, M. Barthelemy, M. Vomir, T. Muto, K. Takaishi, M. Uchiyama,

D. Hashizume, T. Aoyama, D.-W. Kim, S. Yoon, J.-Y. Bigot, J. W. Wu, and J. C. Ribierre
Exciton Diffusion in Near-infrared Absorbing Solution-processed Organic Thin Films
Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 2867-2872.
16. Aleksandra Jankowiak, Junichiro Kanazawa, Piotr Kaszynski,* Ryo Takita, and Masanobu

Uchiyama[closo-1-CB11H11-1-Ph]- as a Structural Element for Ionic Liquid Crystals
J. Organomet. Chem., 2013, 747, 195-200.
17. Mio Matsumura, Aya Tanatani,* Isao Azumaya, Hyuma Masu, Daisuke Hashizume, Hiroyuki

Kagechika, Atsuya Muranaka,* and Masanobu Uchiyama*
Unusual Conformational Preference of an Aromatic Secondary Urea: Solvent-dependent
Open-Closed Conformational Switching of N,N'-Bis(porphyrinyl)urea
Chem. Commun., 2013, 2290-2292.
－91－
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18. Mio Matsumura, Aya Tanatani, Isao Azumaya, Hyuma Masu, Daisuke Hashizume, Hiroyuki

Kagechika, Atsuya Muranaka,* and Masanobu Uchiyama*
Synthesis of Porphyrinylamide and Observation of N-Methylation-induced trans-cis Amide
Conformational Alteration
Tetrahedron, 2013, 69, 10927-10932.
19. Hiroki Minami, Chao Wang,* Xuan Wang, and Masanobu Uchiyama*

Direct C-C Bond Construction from Arylzinc Reagent and Aryl Halide Without an External
Catalyst
Eur. J. Org. Chem, 2013, 35, 7891-7894.
20. Koichiro Mikami, Alexander T. Lonnecker, Tiffany P. Gustafson, Nathanael F. Zinnel, Pei-Jing

Pai, David H. Russell, and Karen L. Wooley*
Polycarbonates Derived from Glucose via an Organocatalytic Approach
J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 6826-6829.
21. Maki Tokumoto, Jin-Yong Lee,Yasuyuki Fujiwara, Masanobu Uchiyama, and Masahiko Sato*

Inorganic arsenic induces apoptosis through downregulation of Ube2d genes and p53
accumulation in rat proximal tubular cells
J. Toxicol. Sci., 2013, 38, 815-820.

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

学 会 発 表招待講演
1)

10th International Symposium on Carbanion Chemistry, 2013 年 9 月 11 日, 京都, New Formulas for
Organozincate Chemistry（東京大学, 理化学研究所）内山 真伸.

2) 平成 25 年度第１回有機金属若手研究者の会, 2013 年 9 月 11 日, 中央大学, 東京, 元素の特性を活かした反応開発と機能性分子創製（東京大学）滝田 良.
3)

平成 25 年度日本化学会東北支部青森地区講演会, 2013 年 10 月 4 日, 弘前大学, 青森, 元素の特性を活かした反応開発と機能性分子創製（東京大学）滝田 良

一般講演
1) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, カルボランアニオンによるリチウムカチオン活性化と特異な反応性（東京大学, 理化学研究所, 京都大学）北沢 裕,
滝田 良, 内山 真伸, 松原誠二郎.
2) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, ボリル亜鉛アート錯体を用いる新規ボリル化反応の開発（東大院薬, 理化学研究所）永島 佑貴, 滝田 良, 内山 真伸.
3) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, 銅アート錯体を用いた芳香環への位置選択的・化学選択的なヒドロキシ基の導入反応の開発（東大院薬, 理化学研究所）
下條 弘平, 滝田 良, 駒川 晋輔, 内山 真伸.
－92－
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4) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, 遷移金属触媒を用いない
根岸クロスカップリング反応の研究開発（東京大学, 理化学研究所）南 宏樹, 王 超, 内山 真伸.
5) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, 有機亜鉛試薬を用いたカルボニル化合物のパーフルオロアルキル/アリール化反応の開発とそのメカニズム解析（東京大学, 理化学研究所）倉内 大介, 平野 圭一, 王 軒, 加藤 久乃, 鳥海 尚之, 内山 真伸.
6) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, ハロゲン-亜鉛交換反応を鍵反応とする芳香環上へのパーフルオロアルキル反応（東京大学, 理化学研究所）加藤 久乃,
平野 圭一, 倉内 大介, 鳥海 尚之, 内山 真伸.
7) 第 3 回 CSJ 化学フェスタ 2013, 2013 年 10 月 21 日〜10 月 23 日, 東京, ベンジフタロシアニンの電子的性質と芳香族性の制御（東京大学, 理化学研究所, JST さきがけ）鳥海 尚之, 平野 圭一,
内山 真伸, 吉田 健吾, 京谷 史子, 村中 厚哉.
8) 第 39 回反応と合成の進歩シンポジウム, 2013 年 11 月 5 日〜11 月 7 日, 福岡, 近赤外光を利活用する分子の設計・合成・機能・理論解析（東京大学, 理化学研究所）内山 真伸, 村中 厚哉.
9) 第 39 回反応と合成の進歩シンポジウム, 2013 年 11 月 5 日〜11 月 7 日, 福岡, 亜鉛試薬を用いる
クロスカップリング反応の新展開（東京大学, 理化学研究所）王 超, 南 宏樹, 内山 真伸.
10) 第 39 回反応と合成の進歩シンポジウム, 2013 年 11 月 5 日〜11 月 7 日, 福岡, 銅アート錯体を用いる芳香環 Directed ortho Cuparation の反応機構と直接的水酸基導入反応への応用（東大院薬, 理
化学研究所）滝田 良, 下條 弘平, 駒川 晋輔, 内山 真伸.
11) 第 39 回反応と合成の進歩シンポジウム, 2013 年 11 月 5 日〜11 月 6 日, 福岡, ボリル亜鉛アート錯体を用いたボリル化反応の開発（東大院薬, 理化学研究所） 永島 佑貴, 滝田 良, 内山 真伸.
12) 第 39 回反応と合成の進歩シンポジウム, 2013 年 11 月 5 日〜11 月 6 日, 福岡, 亜鉛試薬の特性を活かしたパーフルオロアルキル化反応の開発 (東大院薬, 理化学研究所) 平野 圭一, 王 軒,
倉内 大介, 加藤 久乃, 鳥海 尚之, 滝田 良, 内山 真伸.
13) 日本化学会第 94 春季年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 名古屋, 遷移金属触媒を用いないアルキンへのトランスジボリル化反応の開発と多置換オレフィン合成への応用, （東京大学、理化学研究所）永島 佑貴, 平野 圭一, 内山 真伸.
14) 日本化学会第 94 春季年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 名古屋, 銅アート錯体を用いた芳香環への位置選択的・化学選択的な水酸基導入反応の開発, （東京大学, 理化学研究所）下條 弘平,
駒川 晋輔, 滝田 良, 内山 真伸.
15) 日本化学会第 94 春季年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 名古屋, 遷移金属触媒を添加しない根岸クロスカップリング反応の研究開発（東京大学, 理化学研究所）南 宏樹, 王 超, 内山 真伸.
16) 日本化学会第 94 春季年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 名古屋, 金属錯体中間体を利用したフタロシアニン誘導体の高選択的合成法の開発（東京大学, 理化学研究所）佐藤 玄, 滝田 良,
吉田 健吾, 村中 厚哉, 内山 真伸.
17) 日本薬学会第 134 年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 熊本, 18π 互変異性ベンジフタロシアニン：
芳香属性を調整可能な機能性近赤外色素の開発（東京大学, 理化学研究所）鳥海 尚之,
村中 厚哉, 平野 圭一, 吉田 健吾, 内山 真伸.
18) 日本薬学会第 134 年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 熊本, 遷移金属触媒を用いない不飽和結合への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, 平野 圭一,
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内山 真伸.
19) 日本薬学会第 134 年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 熊本, ハロゲン―亜鉛交換反応を基軸とした芳香環へのパーフルオロアルキル基導入反応の開発（東京大学, 理化学研究所）加藤 久乃,
平野 圭一 倉内 大介, 鳥海 尚之, 内山 真伸.
20) 日本薬学会第 134 年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 熊本, 亜鉛アート錯体を用いたカルボン酸の直接的ケトン化反応の開発（東京大学, 理化学研究所）村田 亮, 平野 圭一, 内山 真伸.
21) 日本薬学会第 134 年会, 2014 年 3 月 27 日〜3 月 30 日, 熊本, カルボランアニオンを基盤とする
超 Lewis 酸という新概念：リチウムカチオン活性化法と特異な反応性（東京大学, 理化学研究所,
京都大学）北沢 裕, 滝田 良, 内山 真伸, 松原 誠二郎.
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

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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。
植物は多様な二次代謝産物を生産し、防御物質として活用することにより動物による捕食や微生物の感染から身を守っている。とくに、自然界で至る所に存在する微生物に対抗するべく、抗菌化合物の生産による科学的な防御機構を発達させてきた。植物が生産する抗菌化合物は、恒常的に生産されるものと微生物の感染等の外部刺激を受けて生産が誘導されるものの二つのタイプに分けられる。植物体内で恒常的に生産され、組織内に蓄積される抗菌化合物がファイトアンティシピンであり、それに対して、微生物の感染等の外部刺激を受容して生産が誘導される化合物がファイトア
レキシンである。それら抗菌化合物の生産は植物体の各部位で行われており、とくに微生物が豊富な土壌中で生育する根部では、ファイトアンティシピンやファイトアレキシンの生産が強く期待される。
薬用植物園で栽培されていたバジル(Ocimum basilicum)、ミシマサイコ(Bupleurum falcatum)、マリーゴールド(Tagetes patula)、キキョウ(Platicodon grandiflorum)、ウイキョウ(Foeniculum vulgare)の若い茎や葉から誘導した培養根を液体培養し、それぞれ凍結乾燥後、メタノールで抽出し、抽出液を減圧濃縮後水に懸濁し、クロロフォルム、酢酸エチル、ブタノールで順次抽出した。これらの抽出
画分について黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性をディスク法により検討したところ、バジル、マリ
－95－
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ーゴールド培養根のクロロフォルム画分および酢酸エチル画分に、ウイキョウ培養根の酢酸エチル
画分に活性が認められた。そこで、強い活性が認められたバジル培養根の各画分より抗菌化合物の単離を試みた。
バジル培養根抽出物の酢酸エチル画分より、TLC-バイオオートグラフィー、ディスク法による黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性を指標として、シリカゲルクロマトグラフィー、分取 TLC、逆相HPLC により化合物 1、2 を単離した。1H-および 13C-NMR、LR-FAB-MS の測定値と文献値を比較し、化合物 1、2 をそれぞれロズマリン酸、メチルロズマリン酸と同定した。
ロズマリン酸はシソ科植物の毛状根から単離の報告のある抗菌化合物であり、今回、培養根から単離されたことからファイトアンティシピンとして働いていると考えられる。
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、培養担子菌類からの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。
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、研究室メンバーを総動員して、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。
－96－
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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。
2013 年度は千葉市立千葉高等学校のスーパーサイエンスハイスクール（SSH）のプログラムに協力し、植物園見学、植物組織培養実験などを行った。

－97－
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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。2013 年の主な研究業績を以下に示す。
１．デジタルミラーデバイスと温感性ゲルを用いたマイクロ流体のチャネルセレクターの開発【背景と目的】マイクロ流体技術は、化学、生物学、医学の領域における重要な道具となっている。この技
術によって、微量の試料を分析することが可能となるほか、マイクロプロセスサーバーと呼ばれる均一な反応系を提供することが出来る。今までに開発されたマイクロ流体システムでは、
－98－
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予め作製された流路内を溶液が通過するようになっており融通性が無い。流れを変えるためにたくさんのバルブを搭載したマイクロデバイスが考案されているが、集積度を上げられないという問題があった。我々は既に、赤外レーザーによる温感性ゲルの過熱を利用して１入力、２～８出力の流体制御に成功しているが、これを改良して、デジタルミラーデバイスによる１８バルブの独立制御法を開発した。
【方法】
パイレックス基板に１入力９出力のマトリックス型流路を作製した（図１a）。赤外レーザーの熱を吸収するため、Cr／Pt 合金の熱吸収体を流路の交点と出口に蒸着した。マイクロチャネ
ルの流体制御のために温感性ゲルを用いた。この温感性ゲルは 36℃を転移温度として低温ではゾル、高温ではゲル状態となる。赤外レーザーを、コンピュータによって制御されたデジタル
ミラーデバイスに照射することにより（図１b）、特定の金属片を温めて流れを制御した（図１ｃ）。システムの全体を図２に示す。

図２ システムの光学系

図１ チャネルセレクターの動作原理【結果】
温感性ゲル、Rhodamine B、蛍光ビーズの混合溶液を inlet から 0.15 MPa の圧力でマイクロチ
ャネルに導入した。流速は約 500 µm/s だった。標的となる蛍光ビーズを、それぞれの outletに流し分けることを試みた。金属片を均一のレーザーパワーで照射した場合、期待した通りの流れを得ることが出来なかった。これは、outlet までの流路長が長いほど流路抵抗が大きいためである。金属片ごとに照射するレーザーパワーを最適化することにより、図３に示すように、
各 outlet に蛍光ビーズを流しわけることに成功した。スイッチングに要する時間は 300 ms 以下だった。Outlet における流速は inlet における流速の 97%であり、バルブの漏れは少ないといえる。このように、１入力９出力のチャネルセレクターを作製することに成功した。この手法は、さらに複雑な流体制御も可能であり、μTAS (micro total analysis system)の発展に大きく寄与す
－99－
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ると期待される。

図３ 流体制御の実施例。蛍光ビーの軌跡と赤外レーザーの照射位置を示した。
２．親水性相互作用液体クロマトグラフィーによる生体チオールの分析法の開発【背景と目的】
生体試料中の成分分析には、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)が広く用いられている。その中でも、逆相クロマトグラフィーが主な分離モードしとして汎用されている。逆相クロマト
グラフィーにおいては、疎水性の高い化合物が強く保持され、親水性化合物は保持されにくい。
よって、生体試料に多く含まれている親水性化合物の保持や分離が達成されないこともある。
この逆相クロマトグラフィーの短所を解決する分離モードとして、親水性相互作用クロマトグ
ラフィー(HILIC)が 1990 年代に開発された。HILIC の主な保持機構は親水性分配であると言われており、逆相クロマトグラフィーとは反対の相互作用による。また、静電相互作用や水素結合も HILIC の保持機構として働いていると言われていると考えられており、HILIC では親水性化合物の保持が強い。
ホモシステインやグルタチオンなどの生体チオールは、生体内で酸化還元反応の中核を担う
重要な化合物であり、また、血中生体チオール濃度は心血管疾患や神経変性疾患などの疾患との関連が示唆されている。このため、多種生体チオールの迅速同時定量は重要であり、様々な分 析 法 が 開 発 さ れ て お り 、 中 で も HPLC- 蛍 光 検 出 法 が 汎 用 さ れ て い る 。 特 に 、 ammonium
7-fluorobenzo-2-oxa-1,3-diazole-4-sulfonic acid (SBD-F)を蛍光誘導体化試薬として利用した分析法が多数報告されている。しかしながら、SBD 化チオールは親水性化合物であることか
ら、逆相クロマトグラフィーによる多種生体チオールの分析は困難であった。そこで、本研究において、HILIC を用いた多種 SBD 化チオールの同時分析法の開発を目的とした。

－100－
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【方法および結果】
HILIC カラムには様々な種類があるため、どの官能基が SBD 化チオールの分析に適しているかを、はじめに調べた。その結果、図４に示す結果が得られ、スルホベタイン基を官能基として有する
ZIC-HILIC が SBD 化チオールの分離に最も適していることが明らかとなった。そこで、続いて、移動相の最適化を行った。アセトニトリル含量、緩衝液 pH、緩衝液濃度について検討した。アセトニ
トリル含量については、その増加に伴い、SBD 化
チオールの保持時間が大きく増加した。このことから、HILIC の主な保持機構が親水性分配である
ことが示唆された。その他の条件についても最適化

図４ 各 HILIC カラムにおける SBD 化を行い、最適移動相は 10 mM ammonium formate (pHチオールの保持時間3.0)/アセトニトリル= 25/75 (v/v)とした。カラム温度、流速等についても最適化を行い、最適条件下、図５(A)に示すクロマトグラムが得られた。8 種 SBD 化チオールを 10 分以内に良好に分離することが可能となった。開発した分析法をヒト血漿試料へと応用したところ、図５(B)に示すクロマトグラムが得られ、6 種生体チオールの同時定量に成功した。ヒト血漿中チオー
ルの定量値は， N-アセチルシステイン: 0.15 μM, ホモシステイン: 8.7 μM, システイン:
196.8 μM, システイニルグリシン: 19.9 μM, グルタチオン: 0.94 μM, γ-グルタミルシス
テイン: 1.1 μM であった。本分析法は、生体試料中の多種生体チオール濃度と疾患の関係を詳細に検討する際に、非常に有用な分析法であると考えられる。

図５ 最適条件におけるクロマトグラム。(A) 標品試料のクロマトグラム、(B) ヒト血漿試料のクロマトグ
ラム。Peaks: SBD 1) -MPG, 2) -NAC, 3) -CA, 4) -Hcy, 5) -Cys, 6) -CysGly, 7) -GSH, and 8)-γ-GluCys

－101－
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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」、「医療科学Ⅱ」および「薬学概論」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、大学院学生が１件の奨励賞、３件の優秀発表賞、２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。100 nm の空間分解能、60 ms 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

－102－
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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、研究を展開している。

学

術

論

文

1) Yanting Song, Takashi Funatsu, and Makoto Tsunoda. Amino acid analysis using core-shellparticle column. J. Chromatogr. B. 927: 214-217 (2013). doi:10.1016/j.jchromb.2012.09.005.
2) Yoshitaka Shirasaki, Masayasu Tatsuoka, Mai Yamagishi, Jun Mizuno, Shuichi Shoji, andTakashi Funatsu. Integrated channel selector for directing fluid flow using thermoreversible
gelation controlled by a digital mirror device. J. Sens. 2013: Article ID 436492, 6 pages (2013).
doi 10.1155/2013/436492
3) Yanting Song, Katsuya Takatsuki, Muneki Isokawa, Tetsushi Sekiguchi, Jun Mizuno, Takashi
Funatsu, Shuichi Shoji, and Makoto Tsunoda. Fast and quantitative analysis of branched-chainamino acids in biological samples using a pillar array column. Anal. Bioanal. Chem. 405:
7993-7999 (2013). doi: 10.1007/s00216-013-7034-7
4) Muneki Isokawa, Takashi Funatsu, Makoto Tsunoda. Fast and simultaneous analysis of biothiols
by high-performance liquid chromatography with fluorescence detection under hydrophilicinteraction

chromatography

conditions.

Analyst138(13):3802-3808(2013).

doi:

10.1039/c3an00527e5) Takashi Tanii, Rena Akahori, Shun Higano, Kotaro Okubo, Hideaki Yamamoto, Taro Ueno,
Takashi Funatsu. Improving zero-mode waveguide structure for enhancing signal-to-noise ratioof real-time single-molecule fluorescence imaging: a computational study. Phys. Rev. E 88:
012727 (2013). doi: 10.1103/PhysRevE.88.012727
6) Makoto Tsunoda, Masaaki Hirayama, Kinji Ohno, Takao Tsuda. A simple analytical method
involving the use of monolithic silica disk-packed spin column and HPLC-ECD for
determination of L-dopa in plasma of patients with Parkinson’s disease. Anal. Methods 5:5161-5164 (2013). doi: 10.1039/c3ay40934a
7) Akiko Amano, Makoto Tsunoda, Toshiro Aigaki, Naoki Maruyama, Akihito Ishigami.
Age-related changes of dopamine, noradrenaline, and adrenaline in adrenal glands of mice.

Geriatr. Gerontol. Int. 13: 490-496 (2013). doi: 10.1111/j.1447-0594.2012.00929.x
8) Brandon M. Kenwood, Janelle L. Weaver, Amandeep Bajwa, Ivan K. Poon, Frances L. Byrne,
Beverley A. Murrow, Joseph A. Calderone, Liping Huang, Ajit S. Divakaruni, Jose L. Tomsig,
Kohki Okabe, Ryan H. Lo, G. Cameron Coleman, Linda Columbus, Zhen Yan, Jeffrey J.
Saucerman, Jeffrey S. Smith, Jeffrey W. Holmes, Kevin R. Lynch, Kodi S. Ravichandran, Seiichi
Uchiyama, Webster L. Santos, George W. Rogers, Mark D. Okusa, Douglas A. Bayliss, Kyle L.
－103－
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Hoehn. Identification of a novel mitochondrial uncoupler that does not depolarize the plasma
membrane. Molecular Metabolism, 3(2), 114-123 (2013). doi: 10.1016/j.molmet.2013.11.00

総

説・著

書

1) Mai Yamagishi, Yoshitaka Shirasaki, and Takashi Funatsu “Single-molecule tracking of mRNA inliving cells” Methods Mol. Biol. 950: 153-167 (2013). doi:10.1007/978-1-62703-137-0_10
2) 飯塚 怜「一分子蛍光イメージング技術」ぶんせき 2013(5)，25-31. (2013)3) 船津高志 「単一分子計測とバイオフォトニクス」化学工業 vol. 64, No.8, 38-43. (2013)4) 飯塚 怜「学術集会報告（第 86 回日本生化学会大会）」酵素工学ニュース 第 70 号，37-38.
(2013)
5) 岡部弘基，「蛍光性ポリマー温度センサーを用いた生細胞内の温度測定とイメージング」，実験
医学，Vol.31 No.11 (7)，1799-1805，(2013)6) 岡部弘基，「観るだけでなく測る：定量的イメージングによる細胞機能解析」，バイオイメージング，
Vol.22 No.1，2-9 (2013)

招

待

講

演

1) 岡部弘基「生きた細胞内の温度イメージング」分子化学研究所所長招聘研究会「2020 年の光分
子科学を語る」、2013 年 01 月 23 日、分子科学研究所、岡崎市、愛知県
2) Makoto Tsunoda “Catecholamine Analysis“ Biochemistry seminar at Monash University、2013
年 1 月 24 日、Monash University, メルボルン、オーストラリア
3) 岡部弘基「定量的蛍光イメージングによる細胞機能解析」第 3 回 NMMS セミナー、2013 年 01 月
31 日、東京大学、文京区、東京都
4) Kohki Okabe, Noriko Inada, Seiichi Uchiyama, Yoshie Harada, Takashi Funatsu “IMAGING OFTEMPERATURE DISTRIBUTION IN A LIVING CELL” Biophysical Society 57th Annual Meeting,2013 年 02 月 04 日, Philadelphia, PA, USA (米国生物物理学会、米国物理協会記者報道)
5) 角田誠「知の拠点あいち」重点研究プロジェクトセミナー、2013年2月27日、名古屋医工連携イン
キューベータ、名古屋、愛知県
6) Kohki OKabe “Imaging of Temperature in a Living Cell” RSC Publishing-iCeMS Joint
International Symposium Cell-Material Integration and Biomaterials Science、2013年03月19日、
京都大学、京都市、京都府
7) 岡部弘基「生細胞内の温度計測」第90回日本生理学会大会、2013年3月27日、タワーホール船堀、江戸川区、東京都
8) 船津高志「生体分子の機能と相互作用の１分子蛍光イメージング」日本薬学会第１３３年会、2013
年3月27日～30日、パシフィコ横浜、横浜市、神奈川県
9) 角田 誠 「HILIC ～新しい分離モードに期待して～」 メルク クロマトグラフィーセミナー、2013
年5月16日、スタンダード会議室五反田、品川区、東京都
10) 船津高志「マイクロ・ナノデバイスを用いた生体分子の機能と相互作用の解析」第48回構造生物応用研究会、2013年5月18日～19日、アークホテル仙台青葉通り、仙台市、宮城県
11) Takashi Funatsu “Quantitative imaging of subcellular events” Frontiers 2013. First
－104－
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Swiss-Japanese Symposium on Nanomedicine and Imaging, June 21-22, 2013, École
polytechnique fédérale de Lausanne, Lausanne, Switzerland.
12) 岡部弘基「生細胞内の温度イメージング」第17回酸素ダイナミクス研究会、2013年8月3日、弘前
大学、弘前市、青森県
13) 船津高志「マイクロドロップレットの生命科学研究への応用」第86回日本生化学会大会、2013年9月11日～13日、パシフィコ横浜、横浜市、神奈川県
14) 飯塚 怜「ナノ開口基板を用いた1分子蛍光イメージング技術」第22回日本バイオイメージング学会学術集会、2013年9月15日、東京大学本郷キャンパス、文京区、東京都
15) Kohki Okabe “Real-Time Monitoring of mRNA Decay in Living Cells” International Symposium
on Nanomedicine Molecular Science 2013 (NMMS2013)、2013年10月08日～10日、東京大学、文京区、東京都16) 坂本明彦、加藤尚志、船津高志「一回膜貫通型サイトカイン受容体Mpl二量体化の一分子蛍光解析」日本生物物理学会第51回年会、2013年10月28日～30日、国立京都国際会館、京都市、
京都府17) Makoto Tsunoda “Pillar Array Column for Pressure-Driven Liquid Chromatography” Analytical
Chemistry seminar at Deakin University、Deakin University、メルボルン、オーストラリア

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

副会長、庶務担当理事

日本バイオイメージング学会第 22 回学術集会
日本生物物理学会委員

日本生物物理学会

分野別専門委員角田誠：

名古屋大学大学院医学系研究科
岡部

大会長

客員研究者

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

－105－
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◆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、研究顧問

講 師

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：東京大学大学院薬学系研究科助教、博士（学術）、平成 25 年 7 月まで

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。
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。

－106－
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(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。

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。本年度は細胞内におけるタンパク質の挙動を調べる in-cellNMR 手法の開発に成功した。
In-cell NMR 法の意義と問題点
近年、実際の細胞内におけるタンパク質の構造情報を解析する手法として in-cell NMR 法が注目

－107－
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されている。In-cell NMR は、細胞内に発現、もしくは外部から導入した安定同位体標識タンパク質の NMR シグナルを直接観測する手法である。In-cell NMR 法を用いることにより、タンパク質が本来機能する細胞内環境での構造情報を得ることができる。また、細胞内において他のタンパク質や低分子化合物との相互作用を解析することや、細胞内で起こるリン酸化やアセチル化のような翻訳後修飾反応を検出することも可能である。In-cell NMR 研究の歴史は比較的浅く、2001 年に大腸菌
内に大量発現した金属結合タンパク質 MerA の観測例が最初に報告された 1。その後 in-cell NMR 法
は真核細胞にも適用されるようになり、アフリカツメガエルの卵母細胞にマイクロインジエクショ
ン法により導入する方法 2 や、哺乳細胞に対して膜透過性ペプチド 3 やポア形成タンパク質 4 を用いて導入する方法が開発され、多様な細胞系において in-cell NMR 観測が可能となっている。
一方 in-cell NMR 法では細胞を NMR サンプル管に懸濁して測定を行うため、NMR 測定中に栄養源が枯渇して細胞内環境が経時的に劣化し、細胞死や観測タンパク質の漏出が起こる。そのため in-cell
NMR では長時間の NMR 観測を行うことができず、蛋白質の運動性や相互作用を調べるための様々な
NMR 手法を適用することは困難であった（図１）。そこでこの問題を解決するために、NMR サンプル
管内の細胞に培地を供給して生存状態に保つバイオリアクター装置
図 1 in-cell NMR の意義と問題点を開発した。
I ゲル包埋型バイオリアクターの開発
1) in-cell NMR 測定中の細胞環境の劣化

in-cell NMR 法では、細胞を培地や緩衝液に懸濁して NMR 測定を行う。このとき、細胞は通常の培養条件よりも 100 倍以上高い密度(1x108 cells/mL)で懸濁されているため、培地中の栄養源や溶存酸素が枯渇することで、細胞死が引き起こされる。実際、in-cell NMR 測定時と同じ条件で HeLa 細胞を培地に懸濁して、細胞内の ATP のシグナルを 31P NMR で測定すると、測定開始直後には観測されていた ATP のシグナルが 30 分後には観測されなくなっており、細胞内 ATP が枯渇していることが分かった(図 2A)。従って長時間の in-cell NMR 測定を行うためには、栄養源や酸素を供給して細胞を生理的条件下に保持することが必要である。
2) ゲル包埋型バイオリアクター装置の開発
細胞を生理的条件に保つため、NMR 測定中の細胞に培地を供給するバイオリアクター装置を開発した。バイオリアクターにおいて培地を灌流しながら NMR 観測を行うためには、細胞が浮遊しないように NMR サンプル管内の適切な位置に保持する必要がある。これを達成するため、メビオー
ルゲル(Mebiol gel)内を用いて細胞を固定化することにした。メビオールゲルは温度可塑性のポリマ
ーで、25℃よりも高温でゲル状態に遷移する性質を持つ 5。この性質を利用すると、低温のゾル状
－108－
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図 2 バイオリアクター装置の開発
A

31

P NMR による細胞内 ATP の経時変化の計測。
（左）通常の懸濁状態（右）バイオリアクター使用時。

B バイオリアクター装置の模式図。
C

死細胞の発生割合の比較。
（左）懸濁状態。
（右）バイオリアクター使用。

態で細胞と混合し、NMR サンプル管に充填後に温めることでゲル化することが可能である。またサ
ンプル管内でパスツールピペット(内径 1 mm)を用いてコイル状にゲル化し、表面積を大きくすることで、ゲル内の細胞に効率よく培地成分が浸透するように工夫した(図 2B)。
細胞をゲル化したのち、サンプル管上部からガラスキャピラリーを挿入し、シリンジポンプを用いてサンプル管底部から培地を一定速度で供給した。また、サンプル管上部の過剰な培地はアスピレーターに接続したチュー
ブより吸引した。またメビオールゲルを用いることにより、NMR 測定後に NMR サンプル管を冷却してゲルをゾル状態に戻して細胞を回収することも可能である。
メビオールゲル内で細胞を生理的環境に保持できているか調べるため、細胞内 ATP 濃度を測定した。前述のように、細胞を懸濁状態でバイオリアクターを用いず in-cell NMR 測定を行うと、測定
開始 30 分後には細胞内 ATP が枯渇していたが、バイオリアクターを用いて細胞に培地を還流下で測定を行うと、測定中も細胞内 ATP 濃度はほとんど減少しておらず、22 時間経過後も 80%以上に保たれていた（図 2A）。また、バイオリアクターを用いない場合は測定開始後 15 時間で死細胞の割合
は 80%以上に増加したが、バイオリアクターを用いた場合は 15 時間経過後にもほとんど検出されなかった(図 2C)。以上より、バイオリアクターを用いることで、細胞を生理的条件に保持したまま長時間の in-cell NMR 測定が可能になったと結論した。そこで、次にバイオリアクターを用いて、細胞内のタンパク質間相互作用解析を行うことにした。

－109－
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Ⅱ バイオリアクター法の応用
1) 観測対象 CG1 の HeLa 細胞への導入
本研究では、微小管結合タンパク質 CLIP170 の微小管結合部位である Cap-Gly domain 1(CG1)を解析対象として、細胞内の内在性の微小管との相互作用部位を決定することにした。CG1 は分子量約9 kDa の球状タンパク質で、これまでの変異体解析などから CG1 の微小管結合部位が明らかとなっている 6。
in-cell NMR 観測を行うに 当 た り 、 ま ず CG1 を
HeLa 細胞内に導入した。
CG1 の導入にはストレプ
トリシン O（SLO）を用いた手法を用いた 4 (図 3A)。
SLO は大腸菌由来の毒素で、コレステロールを含む細胞膜上でオリゴマーを形成し、直 径 約 30 nm （ 分 子 量
150kDa の蛋白質が透過できる大きさ）のポアを形成することが知られている 7。

図 3 細胞内への CG1 の導入と in-cell NMR スペクトルの観測

この方法では、まず細胞表

A SLO を用いた CG1 の細胞内への導入法の模式図

面に SLO のポアを形成さ

B、C FCM を用いた細胞調製効率の調査（B;密度勾配遠心前。C:遠心分離後）せ、細胞外に安定同位体標D バイオリアクター使用下における CG1 の in-cell NMR スペクトル(赤)と in vitro における単独状

識 CG1 溶液を添加して、細態の CG1 のスペクトルの重ね合わせ。E：V103 と V128 シグナルの拡大図。F: in vitro にて CG1 に胞内に取り込ませる。その微小管を添加した時のスペクトルにおける V103 と V128 の拡大図。

2+後、細胞に Ca を添加して、ポアを修復することにより CG1 が導入された細胞を得ることができる。
SLO を用いた方法によって CG1 が導入された細胞の調製効率を調べるため、導入の際に蛍光ラベルした CG1 を添加し、また膜修復後の細胞に膜非透過性の核染色試薬である PI（propidium iodide）
を添加した上で、フローサイトメトリー(FCM)解析を行った(図 3B)。FCM 解析より、SLO 処理を行った細胞のうち、CG1 が導入された FITC 陽性細胞の割合は 60%程度であり、PI 陽性の死細胞が 25%存在していた(図 3B)。その後、密度勾配遠心法を用いて、「死細胞」と「生細胞」（すなわち導入細胞と未導入細胞）を分離し、生細胞群のみを抽出した。その結果、CG1 導入細胞の割合は 80%以上に達し、高い効率で CG1 導入細胞が得ることができた(図３C)。

－110－
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2) バイオリアクターを用いた細胞内タンパク質の NMR 観測
細胞内環境では高い粘性や細胞内分子との非特異的な相互作用によって分子運動が低下し、タンパク質のNMR シグナルは広幅化する。そこで高分子量タンパク質 の NMR シ グ ナ ル を 高 感 度 で 検 出 で き る
methyl-TROSY(Transverse

relaxation

optimized

spectroscopy) 法による観測を行うことにした。そのために、Ile, Leu, Val の側鎖メチル基を選択的に 1H, 13C
標識し、それ以外のプロトンを重水素化した ILV-CG1を調製し、SLO 法を用いて HeLa 細胞に導入した。
得られた 3×107 個の細胞をメビオールゲルに包埋し、培地を灌流しながら測定を行った。バイオリアクター
を使わずに、懸濁状態で NMR 測定を行うと、測定開始から 1 時間後の細胞外液に漏出した CG1 に由来するシグナルが観測された。このとき、漏出した CG1 の割
合は全体の 10%程度にすぎないが、細胞外に漏出した
CG1 は分子運動が抑制された細胞内 CG1 と比べて強いシグナルを与えるため、細胞内 CG1 の NMR シグナル

図 4 in-cell TCS 法を用いた CG1 上の微小管結を観測する上で妨げとなる。一方、バイオリアクターを合部位の同定用いた場合は、測定開始から 18 時間経過後の細胞外液にA TCS 法の模式図。 B, C in-cell TCS 実験のも CG1 に由来するシグナルはほとんど観測されなかっ(B)模式図と(C)強度減少率のプロット。顕著な強た。これはバイオリアクターを用いることで、漏出の原度減少（強度比 0.38 以上）を示したメチル基を因となる細胞死を抑制出来ていることに加えて、細胞か赤で、0.38 以下を緑で示す。解析対象外となっら漏出した蛋白質を検出感度以下に希釈できているためと考えられる。

たメチル基をアスタリスクで示す。 D, E コン
トロール in-cell TCS 実験の(D)模式図と(E)強度減少率のプロット。 F TCS 結果の CG1 の立

3) in-cell TCS 法を用いた相互作用部位の検出
バイオリアクターを用いて測定した CG1 の in-cell
NMR スペクトルと、in vitro で測定したスペクトルを比体構造上へのマッピング。黒は解析対象外のメチル基。F 変異実験によって同定された結合部位。

較すると、いくつかのシグナル（特に V103 と V128）に顕著な化学シフト変化が観測された(図 3D)。同様の化学シフト変化は CG1 に微小管を添加して測定した in vitro のスペクトルでも観測されることから(図３E)、in-cell NMR スペクトルで観測された化学シフト変化は、細胞内に内在する微小管との相互作用を反映している可能性が考えられた。
そこで、CG1 上の微小管結合部位を明らかにするため、転移交差飽和法を適用した(図 4)。この方法では、まずメチルプロトン以外のプロトンに選択的なラジオ波を照射して、CG1 以外の細胞内タンパク質（微小管を含む）を飽和する。この飽和は空間的に近いプロトンに距離依存的にも伝播するため、直接の飽和を受けない CG1 においても、距離的に微小管と近接する（すなわち結合部位にある）プロトンにも伝播する。従って、ラジオ波照射をしたスペクトルと照射をしていない CG1のスペクトルを比較して、顕著なシグナル強度減少を示す残基を CG1 上の微小管結合部位として同
－111－
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定できる。
ILV-CG1 を導入した細胞に対して TCS 実験を適用した結果、いくつかのメチル基のシグナルに顕著な強度減少が観測された。コントロール実験として、ILV-CG1 に対して 10 倍量の非標識 CG1を導入して、微小管上の CG1 結合部位を非標識の CG1 で占有した場合は、微小管以外の非特異的な相互作用に由来する強度減少のみが観測される。よって、このコントロール実験と比較して、顕著なシグナル強度減少を示した L77, I90, L92, V103, I117 を微小管との特異的な相互作用に関与する残基と同定した。これらの残基は CG1 の立体構造の一つの領域に限定しており、変異体を用いた invitro の解析で同定された微小管結合部位とも一致することから、in-cell TCS 実験によって、外部から導入した CG1 と内在性の微小管との特異的な相互作用を同定できたことが示された 8。
以上のように、細胞に培地を供給するバイオリアクター装置を用いることにより、in-cell NMR 測定において問題となっていた細胞死やタンパク質の漏出の問題を解決した。この方法を用いること
で、長時間の in-cell NMR 測定が可能となり、タンパク質の立体構造や運動性を抽出するための様々な NMR 測定法が適用できるようになった。今後はこのような手法を用いることで、本来の細胞内環境下にあるタンパク質の構造情報の取得や、細胞の中でのみ安定に存在するようなタンパク質複合体との相互作用解析が進むと期待される。また、in-cell NMR 測定において、短時間のスペクトルを連続的に取得することにより、細胞にリガンド刺激を加えた後に起こる細胞応答（例えば細胞内タンパク質のリン酸化など）をリアルタイムで検出するといった応用が期待できる。

【参考文献】
1. Serber, Z. et al. High-resolution macromolecular NMR spectroscopy inside living cells. J Am Chem Soc
123, 2446-7 (2001).
2.

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and intact oocytes. Proc Natl Acad Sci U S A 103, 11904-9 (2006).

3.

Inomata, K. et al. High-resolution multi-dimensional NMR spectroscopy of proteins in human cells.
Nature 458, 106-9 (2009).

4.

Ogino, S. et al. Observation of NMR signals from proteins introduced into living mammalian cells by
reversible membrane permeabilization using a pore-forming toxin, streptolysin O. J Am Chem Soc 131,
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5.

Yoshioka, H. et al. A Synthetic Hydrogel with Thermoreversible Gelation .1. Preparation andRheological Properties. Journal of Macromolecular Science-Pure and Applied Chemistry A31, 113-120(1994).

6.

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autoinhibition. Proc Natl Acad Sci U S A 104, 10346-51 (2007).

7.

Walev, I. et al. Delivery of proteins into living cells by reversible membrane permeabilization withstreptolysin-O. Proc Natl Acad Sci U S A 98, 3185-90 (2001).

8.

Kubo S, et al. A Gel-Encapsulated Bioreactor System for NMR Studies of Protein-Protein Interactionsin Living Mammalian Cells., Angew Chem Int Ed Engl. 52, 1208-11 (2013).
－112－
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学 術 論 文
1)

Nishida N, Osawa M, Takeuchi K, Imai S, Stampoulis P, Kofuku Y, Ueda T, Shimada I. Functional dynamics
of cell surface membrane proteins., J Magn Reson. 2014 Apr;241:86-96. Epub 2013 Nov 22

2)

Kodama Y, Takeuchi K, Shimba N, Ishikawa K, Suzuki E, Shimada I, Takahashi H. Rapid identification ofligand-binding sites by using an assignment-free NMR approach., J Med Chem. 2013 Nov 27;56(22):9342-50.

3)Miyazawa-Onami M, Takeuchi K, Takano T, Sugiki T, Shimada I, Takahashi H. Perdeuteration andmethyl-selective (1)H, (13)C-labeling by using a Kluyveromyces lactis expression system., J Biomol NMR.
2013 Nov;57(3):297-304.

4)

Toda E, Terashima Y, Esaki K, Yoshinaga S, Sugihara M, Kofuku Y, Shimada I, Suwa M, Kanegasaki S,
Terasawa H, Matsushima K. Identification of a binding element for the cytoplasmic regulator FROUNT in themembrane-proximal C-terminal region of chemokine receptors CCR2 and CCR5., Biochem J. 2014 Jan
15;457(2):313-22.

5)

Takarada O, Nishida N, Kikkawa M, Shimada I. Backbone and side-chain (1)H, (15)N and (13)C resonanceassignments of the microtubule-binding domain of yeast cytoplasmic dynein in the high and low-affinity
states., Biomol NMR Assign. in press

6)

Mase Y, Yokogawa M, Osawa M, Shimada I. Backbone resonance assignments for G protein α(i3) subunit in
the GDP-bound state., Biomol NMR Assign. in press

7)

Yoshinaga S, Sato T, Hirakane M, Esaki K, Hamaguchi T, Haga-Yamanaka S, Tsunoda M, Kimoto H,
Shimada I, Touhara K, Terasawa H. Structure of the mouse sex peptide pheromone ESP1 reveals a molecularbasis for specific binding to the class C G-protein-coupled vomeronasal receptor., J Biol Chem. 2013 May
31;288(22):16064-72.

8)

Nishida N, Yagi-Utsumi M, Motojima F, Yoshida M, Shimada I, Kato K. Nuclear magnetic resonanceapproaches for characterizing interactions between the bacterial chaperonin GroEL and unstructured proteins.,
J Biosci Bioeng. 2013 Aug;116(2):160-4.

9)Kubo S, Nishida N, Udagawa Y, Takarada O, Ogino S, Shimada I. A Gel-Encapsulated Bioreactor System for
NMR Studies of Protein-Protein Interactions in Living Mammalian Cells., Angew Chem Int Ed Engl. 2013
Jan 21;52(4):1208-11.

その他
なし

－113－
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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、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。
－114－
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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。
2013 年における主な研究成果を以下に述べる。
1. 肝細胞内ビタミン E 輸送におけるホスファチジルイノシトールリン酸の役割
生体膜の主要な構成成分である脂質は多様性に富んでおり、真核細胞では 1000 種類以上もの脂質が存在するといわれている。これらの脂質は細胞内に一様に存在しておらず、各オルガネラ膜に特徴的な脂質組成を有する。このような脂質の偏在性は各オルガネラに特徴的な脂質代謝系とオルガネラ間の脂質輸送によって形成されており、その内、細胞内脂質輸送は、「輸送小胞による脂質輸送」と「脂質輸送タンパク質による脂質輸送」の大きく 2 つに分けられる。これまでに、脂質輸送タンパク質が脂質代謝、小胞輸送、細胞内シグナル伝達など様々な細胞現象を制御していることがわかり、脂質輸送タンパク質の重要性が明らかとなってきている。一方、脂質輸送タンパク質の多くが、どのように脂質を適切な場所に運び、どのように脂質を受け渡すのか、その詳細なメカニ
ズムは不明な点が多く残されている。
α-TTP（α-tocopherol transfer protein）は肝細胞内においてビ
タミン E（α-tocopherol）と特異的に結合する可溶性のタンパク質であり、肝臓内に取り込まれたビタミン E を再び肝臓外へ放出し、体内のビタミン E レベルを一定に保つ機能を担っている。しかしながら、肝細胞内における α-TTP によるビタミン E の輸送機構はよくわかっていない。また α-TTP は先天性ビタミン E 欠乏症の原因遺伝子であり、これまでに 20 種類以上の α-TTP 遺伝
子の変異が報告されている。興味深いことに、9 つのミスセンス
変異の内、3 つはアルギニン残基が変異しており(R59W、R192H、
R221W)、それらはビタミン E 結合部位とは異なる α-TTP の表面 【図 1】α-TTP-ビタミン E 複合体構に位置している（図 1）。R59W や R221W の変異は重篤な臨床症状

造における R59、R192、R221 の位置。

をもたらすことから、α-TTP の機能にこれらのアルギニン残基が重要であると考えられる。今回、我々はこれらの遺伝病の原因となるアルギニン変異に着目し、α-TTP の細胞内ビタミン E 輸送機構の解明を試みた。
R59W 変異 α-TTP は PIPs 結合能が失われている
R59W 変異 α-TTP（R59W）のビタミン E 膜間輸送能を in vitro で調べたところ、R59W は野生型と同等のビタミン E 輸送活性を有していた（図 2A）。一方、ラット肝癌細胞に野生型 α-TTP を発現させたときに見られるビタミン E の細胞外への放出の促進は、R59W を発現させたときにはまったく見られなかった（図 2B）。これらの結果から、R59W はビタミン E 輸送能以外の α-TTP の
－115－
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機能の異常により、細胞内でのビタミン E 輸送が障害されていると考えられた。PI(3,4)P2 誘導体固定化ビーズを用いた PI(3,4)P2 結合タンパク質の網羅的な探索から、α-TTP が PI(3,4)P2 ビーズと結合することが示されている。興味深いことに、野生型 α-TTP は PI(3,4)P2 ビーズと結合したが、R59W は PI(3,4)P2 ビーズとの結合性が失われていた。α-TTP と PIPs の相互作用を Native PAGE によりさらに検討したところ、野生型
α-TTP は PI(3,4)P2 のみならず、A

B

PI(4,5)P2 とも強く相互作用した（図2C）。一方、R59W はどの PIPs との相互作用も失われていた。また放射標識した PI(4,5)P2 と α-TTP の混合物をゲル濾過で分析したところ、PI(4,5)P2 は α-TTP と共に溶出され【図 2】
A. ビタミン E 膜間輸送能。B. 肝細胞からのビタミン E の放出 。 C. α -TTP と
PIPs の 相 互 作 用(Native PAGE)。
U, unshifted;
S, Shifted。

Cた。以上の結果から、α-TTP は
PIPs と結合し、R59W 変異は PIPs
結合能が失われていることが明らかとなった。
α-TTP は遺伝病の原因となるアルギニン残基を含む塩基性残基のクラスター領域を介して PIP2 と結合する
α-TTP と PIP2 の結合をより詳細に調べるために、α-TTP-PIP2 複合体の X 線結晶構造解析を試みた。その結果、ビタミン E とPIP2 が両方結合した α-TTP の構造が得られた。これまでに報告されている α-TTP-ビ
タミン E 複合体の結晶構造と同様に、ビタミン E は α-TTP の疎水性ポケットに結合していた。一方、PIP2 はビタミン E とは異なる部位に結合しており、極性頭部は R59、R192、【図 3】α-TTP-PIPs 複合体の結晶構造。左 : 全体像。右:R221 を含む塩基性残基のクラスター領域にPI(4,5)P2 極性頭部と塩基性残基の相互作用。

結合していた。R59、R192、R221 の側鎖は PIP2 のリン酸基と相互作用しており、これらの残基がα-TTP と PIPs の結合に重要であることが構造的にも確かめられた（図 3）。また同様に PIP2 のリン酸基との相互作用がみられた K217 をアラニンに置換した K217A 変異 α-TTP は、R59W と同様に PIPs との結合能、細胞外へのビタミン E 放出能が失われた。
PIP2 の結合は α-TTP を開状態へと導く
これまでに α-TTP-ビタミン E 複合体と α-TTP-Triton X-100 複合体の構造が明らかとなっており、それぞれビタミン E 結合ポケットの閉状態と開状態を表していると考えられている 1,3。この 2 つの構造では、lid と呼ばれる α10 ヘリックスのコンフォメーションが大きく異なっており、それにより閉状態と開状態が規定されている。興味深いことに、α-TTP-PIP2 複合体において PIP2
－116－
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の脂肪酸鎖は α9 と lid の間の疎水性の溝に結合しており、α-TTP-PIP2 複合体の lid は閉状態と開状態の中間のコンフォメーションをとっていることがわかった。すなわち、PIP2 が α-TTP に結合
すると、α-TTP を開状態へと導き、ビタミン E の放出を促進していることが示唆された。
PIP2 は α-TTP によるビタミン E 輸送を促進する
α-TTP による in vitro のビタミン E 膜間輸送は、受け手側のリポソームに PIP2 を加えることにより顕著に促進した。
この効果は、R59W および K217A では見られなかった（図4）。また α-TTP による肝培養細胞からのビタミン E の放
出は、PI(4,5)P2 に強い結合活性をもつネオマイシン存在下では顕著に阻害された。これらの結果から、標的膜側に存在する PIP2 は α-TTP によるビタミン E 輸送を促進するこ【図 4】α-TTP によるビタミン E 膜間輸送における PIP2 の効果。

とが明らかとなった。

本研究において、α-TTP による肝細胞内のビタミン E 輸送において α-TTP-PIPs 相互作用の重要性が明らかとなった。またアルギニン残基の変異によっておこる先天性ビタミン E 欠乏症は、
α-TTP の PIPs 結合能が失われたために引き起こされていることが示唆された。α-TTP により輸送されたビタミン E は形質膜上の ABC トランスポーターによって細胞外へ放出される。PI(4,5)P2や PI(3,4)P2 は主に形質膜に存在することから、α-TTP がこれらの PIP2 の極性頭部を認識することにより形質膜へとターゲットし、さらに形質膜においてこれらの PIP2 と結合することにより αTTP を開状態へと導き、α-TTP に結合していたビタミン E を形質膜へ放出するという機構が考えられた（図 3）
。このように、α-TTP の形質膜へのターゲティングとビタミン E の膜移行の促進の両方に α-TTP と PIP2 の結合が必要であることを提唱している。
α-TTP は酵母の脂質結合タンパク質 Sec14p に代表される Sec14 タンパク質ファミリーに属しており、哺乳動物では約 20 種類の Sec14 ファミリータンパク質が存在する。α-TTP-PIP2 の相互作用に重要な塩基性残基は他の Sec14 ファミリータンパク質にも保存されており、PIPs との相互作用が他の Sec14 ファミリータンパク質の機能や関連する疾患にも寄与している可能性がある。また
α-TTP と全く構造が異なる酵母のステロール輸送タンパク質 Osh4p についても α-TTP と類似し
た PIPs の役割が最近報告されている。これまで細胞内脂質輸送タンパク質によるリガンド脂質の膜における積み降ろしの分子機構はほとんど不明であった。PIPs による脂質輸送タンパク質の制
御は細胞内脂質輸送における基本原理の一つなのかもしれない。
【文献】
Impaired α-TTP-PIPs interaction underlies familial vitamin E deficiency.
Kono N, Ohto U, Hiramatsu T, Urabe M, Uchida Y, Satow Y and Arai H.

Science. 340, 1106-1110 (2013).

－117－
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2. 細胞内リゾホスファチジン酸によるミトコンドリアの形態制御
グリセロ脂質 de novo 合成系の初発酵素である Glycerol-3phosphate acyltransferase（GPAT）は、Glycerol-3-phosphate からリゾホスファチジン酸（LPA）を産生し、リン脂質およびト
リアシルグリセロールの合成に寄与する。脂質合成酵素の多くは小胞体（ER）膜上に存在するが、GPAT に関してはミトコン
ドリアにも局在することが知られており、これまでにミトコン
ドリア（MT）型 GPAT として GPAT1、GPAT2、ER 型 GPATとして GPAT3、GPAT4 が同定されている（図１）。GPAT によって産生される LPA はグリセロ脂質合成系の中間体と考えられているが、なぜミトコンドリアでも LPA を産生する必要があるのか、その生物学的意義は不明である。
今回我々は、線虫 C. elegans をモデルとし、MT 型 GPAT
（acl-6）ならびに ER 型 GPAT（acl-4, acl-5）を完全に欠失した個体を作製し、その生理機能の解析を行った。
MT 型 GPAT 変異体は生殖機能に異常が生じる
まず、MT 型 GPAT 欠損体および ER 型 GPAT 欠損体におけ【図１】グリセロ脂質de novo 合成系（哺乳動物/線虫）。GPATはERだけでなくミトコンドリアにも存在する。
G3P: Glycerol-3-phosphate,
LPA: Lysophosphatidic acid,
PA: Phosphatidic acid,
GPAT: G3P acyltransferase,
LPAAT: LPA acyltransferaseる 1）GPAT 活性、2）リン脂質合成、ならびに 3）トリアシル
グリセロール合成を調べた。その結果、ER 型 GPAT 欠損体では GPAT 活性とトリアシルグリセロ
ール合成が顕著に減少したが、MT 型 GPAT 欠損体では大きな変化が見られなかった（表 1）。従って、GPAT 活性とトリアシルグリセロール合成には ER 型 GPAT の寄与が大きいことが分かった。
一方、リン脂質合成についてはどちらの変異体でも影響が見られず、MT 型 GPAT と ER 型 GPATが互いの機能を相補できると考えられた。次に、各変異体を実体顕微鏡で解析したところ、ER 型
GPAT 欠損体では目立った表現型は見られなかったが、MT 型 GPAT 欠損体において胚致死性（20％）と生殖不全（70%）が観察された。生殖細胞の核の形態を詳細に解析した結果、MT 型
GPAT 欠損体では卵原細胞の数が少なくなっており、また、卵母細胞の発生が第一減数分裂後期で停止していた。一方、精子の核の形成には異常が見られなかった。

【表１】ER 型変異体： acl-4 acl-5 二重変異体、MT 型変異体：acl-6 変異体、ER-MT 型変異体：acl-4
acl-5;acl-6 三重変異体。Sterile は受精卵を全く形成しない表現型。

－118－
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MT 型 GPAT はミトコンドリアの形態に異常が生じる
MT 型 GPAT 欠損体の生殖腺を解析する過程で、ミトコンドリアに著しい異常が生じていることを見出した。野生株の生殖腺を Mitotracker で染色すると、蜂の巣状のミトコンドリア像が観察されるが（図 2A）、
MT 型 GPAT 欠損体ではこのような染色像が殆ど観察されず（図 2B）、また電子顕微鏡による解析でも正常な形態を持つミトコ
ンドリアは見られなかった。また、筋細胞においてもミトコンドリアの形態が著しく乱れており、ミトコンドリアが分断された様子が観察された（図 2E）。一方、ER 型
GPAT ではこのような異常は見られなかった。以上の結果から、MT 型 GPAT は卵原細胞の発生ならびにミトコンドリアの形【図 2】生殖腺(上)、体壁筋(下)のミトコンドリア染色像
野生型は生殖腺では蜂の巣状(A)、体壁筋では平行線状(D)の染色がみられる。一方、acl-6 変異体では生殖腺において染色の減弱(B)、体壁筋においては断片化(E)がみられる。これ
らの表現型は drp-1 の RNAi により回復する(C、F)。

態維持に必須であることが明らかになった。
MT 型 GPAT 欠損体のミトコンドリア異常はミトコンドリアの分裂の抑制により回復する
ミトコンドリアはエネルギー産生を担うのみならず、アポトーシスや自然免疫を始め多彩な細胞現象に関与する。近年、ミトコンドリアが融合と分裂を繰り返す動的なオルガネラであることが明らかにされており、融合／分裂が阻害されるとミトコンドリアの機能や細胞内局在に異常が生じる
ことが知られている。ミトコンドリアの融合／分裂に関与する分子は酵母やショウジョウバエを用いた遺伝学的解析から明らかにされており、これまでに融合に関わる分子として Mitofusin/fzo-1 、分裂に関わる分子として Drp1(ともに Dynamin 様 GTPase)等が同定されている。しかし、ミトコン
ドリア融合／分裂の制御機構については未だに不明な点が多い。
MT 型 GPAT 欠損体でみられるミトコンドリアの異常はミトコンドリア融合因子(fzo-1)変異体の表現型に類似していたことから、MT 型 GPAT 欠損体ではミトコンドリアの融合に異常が生じている可能性が考えられた。ミトコンドリアの形態は融合／分裂のバランスにより規定されており、

fzo-1 変異体のミトコンドリア異常はミトコンドリア分裂因子(drp-1)の阻害により回復することが知られている。MT 型 GPAT 欠損体に drp-1 の RNAi を行ったところ、fzo-1 変異体と同様にミトコンドリア形態異常が回復することを見出した(図 2C,F)。このことから、MT 型 GPAT 欠損体ではミトコンドリアの融合が阻害されている可能性が示唆された。
MT 型 GPAT を阻害するとミトコンドリアの融合が抑制される
MT 型 GPAT の機能が哺乳動物まで保存されているか調べる為、HeLa 細胞に対し MT 型 GPATの発現抑制を行い、ミトコンドリア形態を観察した。すると、ミトコンドリアの断片化がみられ、それはミトコンドリア融合因子(Mitofusin)発現抑制時の表現型に類似していた。HeLa 細胞においても線虫と同様の表現型がみられたことから、HeLa 細胞を用いて MT 型 GPAT 発現抑制時にお
－119－
目次へ

けるミトコンドリアの融合能の評価を行った。GFP と RFP でそれぞれミトコンドリアを可視化した HeLa 細胞にポリエチレングリコール処理を行い、細胞同士を融合させ、融合した細胞内でのミトコンドリアの融合を GFP と RFP の共局在性によって評価する方法を用いた。すると、あらか
じめ MT 型 GPAT を発現抑制した細胞では GFP と RFP の共局在がほとんどみられなくなった。
このことから、MT 型 GPAT の阻害によりミトコンドリアの融合が抑制されていることが分かった。
LPA がミトコンドリアの形態維持に必須である
MT 型 GPAT 欠損体で観察された異常発症の分子機構を解析するため、MT 型 GPAT 欠損体の生殖異常の回復を指標にサプレッサースクリーニングを行なった。Feeding RNAi 法により、脂関連遺伝子を網羅的に発現抑制した結果、acl-1 の発現抑制により MT 型 GPAT 欠損体の生殖機能が部分的に回復することを見出した。acl-1; acl-6 二重変異体を作製して詳細に解析した結果、acl-6
変異体で観察された生殖異常ならびにミトコンドリア形態異常は、acl-1 の変異導入により有意に回復することが分かった。acl-1 は GPAT によって産生された LPA をホスファチジン酸（PA）に変換する LPA アシルトランスフェラーゼ（LPAAT）をコードする（図 1）。従って、acl-1 が欠損すると細胞内の LPA が増加すると予想され、この LPA の増加により表現型が回復したと考えられた。実際、MT 型欠損体の生殖腺に直接 LPA をマイクロインジェクションしたところ、MT 型
欠損体の生殖異常ならびにミトコンドリア形態異常は回復した。一方、LPC や LPS といった他のリゾリン脂質の導入ではミトコンドリア形態の回復はみられなかったが、
LPA の非代謝型アナログの導入では表現型が回復することが分かった(図 3)。
このことから、LPA 自身
がミトコンドリアの形態維持に必要であることが【図 3】脂質導入２日後の MT 型 GPAT 欠損体の生殖腺ミトコンドリア形態
LPA の導入によりミトコンドリア形態の回復がみられるが、LPC ではその効果はみられない。(2R)-OMPT(LPA の非加水分解アナログ)の導入では、ミトコンドリア形態の回復がみられる。

明らかとなった。
本研究において、MT 型 GPAT が線虫の生殖機能ならびにミトコンドリア形態の維持に必須であることを見出した。また MT 型 GPAT の阻害によりミトコンドリアの融合が抑制されること、その現象は線虫 C. elegans から哺乳動物まで保存されていることを明らかにした。さらに、MT型 GPAT の産生する LPA そのものがミトコンドリアの形態維持に必要であることがわかった。
MT 型 GPAT はミトコンドリア外膜に局在し細胞質側で LPA を産生する。また、MT 型 GPATと Mitofusin は結合することから、ミトコンドリアの融合点近傍の LPA 濃度を維持することがミ
トコンドリアの融合過程に重要であると考えられる。これまで LPA は細胞外から受容体を介して作用することが数多く報告されているが、本研究は LPA がミトコンドリアで産生される生物学的意義を提示するとともに、LPA が細胞内においても生理活性脂質としてミトコンドリアの融合に機能しうることを示すものである。
－120－
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【文献】
Mitochondria-type GPAT is required for mitochondrial fusion.
Ohba Y, Sakuragi T, Kage-Nakadai E, Tomioka NH, Kono N, Imae R, Inoue A, Aoki J,
Ishihara N, Inoue T, Mitani S and Arai H.

EMBO J. 32,1265-1279(2013)

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、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、ビタミン E 輸送タンパク質α-TTP による肝細胞内ビタミン E
輸送に PIPs が必須であること、またα-TTP と PIPs の相互作用不全が先天性ビタミン E 欠乏症の
－121－
目次へ

原因となることを明らかにした。PIPs は膜リン脂質であるホスファチジルイノシトールのイノシ
トール環がリン酸化されることで生成し、生体内にはリン酸化のパターンの違いにより 7 種類のPIPs が存在する。それぞれの PIPs は特徴的な細胞内局在を示し、オルガネラのランドマークとして機能することが知られている。いくつかの脂質輸送タンパク質についてもオルガネラターゲティ
ングに PIPs 認識が利用されているが、標的膜に着いた後の脂質の受け渡しは単なる拡散のメカニ
ズムによっていると考えられていた。今回の結果は、PIPs はオルガネラターゲティングのみならず、脂質の標的膜への受け渡しにも機能していることを示しており、脂質輸送タンパク質の脂質輸送機構の理解が大きく進んだとともに、PIPs の新しい機能を提示できたと考えている。本研究はScience 誌の Perspective や Nature Structural & Molecular Biology 誌の Research Highlights 等で取りあげられた。
また、我々は線虫を用いた解析から、細胞内の LPA 産生がミトコンドリアの融合に重要である
ことを明らかにし、細胞外脂質メディエーターとして知られていた LPA が細胞内でも生理活性脂質として機能しうることを示した。このような予想外な結果は、線虫個体を用いた解析によりこそ得られたものであり、今後もこのようなアプローチから、脂質の新しい機能を見出していきたいと考えている。

学 術 論 文1.

Increased tissue levels of omega-3 polyunsaturated fatty acids prevents pathological preterm birth.
Yamashita A, Kawana K, Tomio K, Taguchi A, Isobe Y, Iwamoto R, Masuda K, Furuya H, Nagamatsu
T, Nagasaka K, Arimoto T, Oda K, Wada-Hiraike O, Yamashita T, Taketani Y, Kang JX, Kozuma S,
Arai H, Arita M, Osuga Y, Fujii T.

Sci Rep. 3, 3113 (2013).
2.

Polyunsaturated fatty acid saturation by gut lactic acid bacteria affecting host lipid composition.
Kishino S, Takeuchi M, Park SB, Hirata A, Kitamura N, Kunisawa J, Kiyono H, Iwamoto R, Isobe Y,
Arita M, Arai H, Ueda K, Shima J, Takahashi S, Yokozeki K, Shimizu S, Ogawa J.

Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 17808-13 (2013).
3.

Oxysterol-binding protein (OSBP) is required for the perinuclear localization of intra-Golgi vSNAREs.
Nishimura T, Uchida Y, Yachi R, Kudlyk T, Lupashin V, Inoue T, Taguchi T, Arai H.

Mol Biol Cell. 24 ,3534-44 (2013).
4.

Omega-3 polyunsaturated Fatty acids suppress the cystic lesion formation of peritoneal
endometriosis in transgenic mouse models.
Tomio K, Kawana K, Taguchi A, Isobe Y, Iwamoto R, Yamashita A, Kojima S, Mori M, Nagamatsu T,
Arimoto T, Oda K, Osuga Y, Taketani Y, Kang JX, Arai H, Arita M, Kozuma S, Fujii T.

PLoS One. 8, e73085 (2013).
－122－
目次へ

5.

Saturated fatty acid palmitate aggravates neointima formation by promoting smooth muscle
phenotypic modulation.
Shen H, Eguchi K, Kono N, Fujiu K, Matsumoto S, Shibata M, Oishi-Tanaka Y, Komuro I, Arai H,
Nagai R, Manabe I.

Arterioscler Thromb Vasc Biol. 33, 2596-607 (2013).
6.

SMAP2 Regulates Retrograde Transport from Recycling Endosomes to the Golgi.
Matsudaira T, Uchida Y, Tanabe K, Kon S, Watanabe T, Taguchi T, and Arai H.

PLoS One. 8, e69145 (2013).
7.

Membrane lipid saturation activates IRE1α without inducing clustering.
Kitai Y, Ariyama H, Kono N, Oikawa D, Iwawaki T, and Arai H.

Genes Cells, 18, 798-809 (2013)
8.

Emerging roles of recycling endosomes.
Taguchi T.

J. Biochem., 2013153, 505-10 (2013).
9.

Impaired α-TTP-PIPs interaction underlies familial vitamin E deficiency.
Kono N, Ohto U, Hiramatsu T, Urabe M, Uchida Y, Satow Y and Arai H.

Science. 340 1106-1110 (2013)
10. Mitochondria-type GPAT is required for mitochondrial fusion.
Ohba Y, Sakuragi T, Kage-Nakadai E, Tomioka NH, Kono N, Imae R, Inoue A, Aoki J, Ishihara N,
Inoue T, Mitani S and Arai H.

EMBO J., 32, 1265-1279 (2013)
11. Identification of small subunit of serine palmitoyltransferase a as a lysophosphatidylinositol
acyltransferase 1-interacting protein.
Hirata Y, Yamamori N, Kono N, Lee HC, Inoue T and Arai H.

Genes Cells., 18, 397-409 (2013)12. Stereochemical assignment and anti-inflammatory properties of the omega-3 lipid mediator resolvin
E3.
Isobe Y, Arita M, Iwamoto R, Urabe D, Todoroki H, Masuda K, Inoue M, and Arai H.

J. Biochem., 153, 355-360 (2013).

－123－
目次へ

13. A method for determination of UDP-GlcNAc: GlcNAcβ1-6(GlcNAcβ1-2)Manα1-R [GlcNAc toMan] β1-4N-acetylglucosaminyltransferase VI activity.
Taguchi T, Taniguchi N.

Methods Mol. Biol. 1022, 299-305 (2013)
14. Inflammation and resolution are associated with upregulation of fatty acid β-oxidation in Zymosaninduced peritonitis.
Fujieda Y, Manno A, Hayashi Y, Rhodes N, Guo L, Arita M, Bamba T and Fukusaki E.

PLoS One. 8, e66270 (2013).
15. Effects of long-term oral administration of arachidonic acid and docosahexaenoic acid on the immune
functions of young rats.
Juman S, Hashimoto M, Katakura M, Inoue T, Tanabe Y, Arita M, Miki T and Shido O.

Nutrients. 5, 1949-1961 (2013).
16. Lymphoid tissue phospholipase A2 group IID resolves contact hypersensitivity by driving
antiinflammatory lipid mediators.
Miki Y, Yamamoto K, Taketomi Y, Sato H, Shimo K, Kobayashi T, Ishikawa Y, Ishii T, Nakanishi H,
Ikeda K, Taguchi R, Kabashima K, Arita M, Arai H, Lambeau G, Bollinger JM, Hara S, Gelb MH and
Murakami M.

J. Exp. Med., 210, 1217-1234 (2013)
17. Lipidomic analysis of brain tissues and plasma in a mouse model expressing mutated human amyloid
precursor protein/tau for Alzheimer's disease.
Tajima Y, Ishikawa M, Maekawa K, Murayama M, Senoo Y, Nishimaki-Mogami T, Nakanishi H, Ikeda
K, Arita M, Taguchi R, Okuno A, Mikawa R, Niida S, Takikawa O, and Saito Y.

Lipids Health Dis. 12, 68 (2013)
18. Mast cell maturation is driven via a group III phospholipase A2-prostaglandin D2-DP1 receptor
paracrine axis.
Taketomi Y, Ueno N, Kojima T, Sato H, Murase R, Yamamoto K, Tanaka S, Sakanaka M, Nakamura
M, Nishito Y, Kawana M, Kambe N, Ikeda K, Taguchi R, Nakamizo S, Kabashima K, Gelb MH, Arita
M, Yokomizo T, Nakamura M, Watanabe K, Hirai H, Nakamura M, Okayama Y, Ra C, Aritake K,
Urade Y, Morimoto K, Sugimoto Y, Shimizu T, Narumiya S, Hara S and Murakami M.

Nat Immunol. 4, 554-63 (2013).
19. The lipid mediator protectin d1 inhibits influenza virus replication and improves severe influenza.

－124－
目次へ

Morita M, Kuba K, Ichikawa A, Nakayama M, Katahira J, Iwamoto R, Watanebe T, Sakabe S, Daidoji
T, Nakamura S, Kadowaki A, Ohto T, Nakanishi H, Taguchi R, Nakaya T, Murakami M, Yoneda Y,
Arai H, Kawaoka Y, Penninger JM, Arita M and Imai, Y.

Cell., 153, 112-25 (2013).
20. Global metabolomic analysis of heart tissue in a hamster model for dilated cardiomyopathy.
Maekawa K, Hirayama A, Iwata Y, Tajima Y, Nishimaki-Mogami T, Sugawara S, Ueno N, Abe H,
Ishikawa M, Murayama M, Matsuzawa Y, Nakanishi H, Ikeda K, Arita M, Taguchi R, Minamino N,
Wakabayashi S, Soga T, and Saito Y.

J. Mol. Cell Cardiol., 59C, 76-85 (2013).
21. p38MAPK and Rho-dependent kinase are involved in anoikis induced by anicequol or 25hydroxycholesterol in DLD-1 colon cancer cells.
Tanaka AR, Noguchi K, Fukazawa H, Igarashi Y, Arai H, Uehara Y.

Biochem. Biophys. Res. Commun., 430,1240-5 (2013).
22. Dysregulated synthesis of protectin D1 in eosinophils from patients with severe asthma.
Miyata J, Fukunaga K, Iwamoto R, Isobe Y, Niimi K, Takamiya R, Takihara T, Tomomatsu K, Suzuki
Y, Oguma T, Sayama K, Arai H, Betsuyaku T, Arita M, Asano K.

J Allergy Clin Immunol. 131, 353-60.e1-2. (2013)

総 説・著 書1.

「n-3 系脂肪酸の代謝と抗炎症作用についてのメタボローム解析」
磯部 洋輔, 岩本 涼, 有田 誠
遺伝子医学 MOOK, Vol.24 (2013)

2.

「線虫を用いたホスファチジルイノシトールの脂肪酸組成を規定する酵素群の同定」
今江 理恵子, 三谷 昌平, 新井 洋由
遺伝子医学 MOOK, Vol.24 (2013)3.

「生体膜リン脂質脂肪酸鎖の多様性形成・維持機構とその破綻」
河野 望、新井 洋由
内分泌・糖尿病・代謝内科, Vol.36, No.6, p479-484 (2013)4.

「好酸球による炎症とホメオスタシスの制御」
松枝 進之介, 磯部 洋輔, 有田 誠
炎症と免疫, Vol.21, No.5 (2013)

－125－
目次へ

5.

「細胞内ビタミン E 輸送におけるホスファチジルイノシトールリン酸の役割」
河野 望、新井 洋由
細胞工学, Vol.32, No.10, 1072-1074 (2013)

－126－
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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

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
－127－
目次へ

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
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（Distinct subgroup of Ras-family GTPase）、RRP22－128－
目次へ（Ras-related protein on chromosome 22）、Rheb1,2（Ras-homologue enriched in brain）、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。
さらに東京大学の間野博之教授らとの共同研究により、Rac1 のある種の点変異がメラノーマの原因となっていることを明らかにしました。リコンビナント Rac1 タンパク質を用いた生化学的解析
から、メラノーマで同定された点変異によって、Rac1 のグアニンヌクレオチド交換反応が非常に亢進することがわかり、その性質により Rac1 が自発的に活性型になることが、メラノーマ発症の原因となっていることが示唆されました。

－129－
目次へ

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）
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。

－130－
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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。

－131－
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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。

－132－
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５．繊毛の形成・機能に介在する G タンパク質 Arl13b, Arl6
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、ジョンズホ
プキンス大学の井上尊生博士らとの共同研究により、繊毛局在性カルシウム検出プローブ（蛍光タンパク質センサー）を開発し、細胞外の水流変化に伴う一次繊毛の動きに応答した、繊毛内へのカルシウム流入のライブイメージングに成功しました。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 に関しては、Bardet-Biedle 症候群の患者で同定された Arl6 の変異が、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。

６．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
－133－
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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。

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小胞体からの輸送に必要であるという知見を新たに見い出しました。
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、ER exit site の近傍において、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

－134－
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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
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

－135－
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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。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。さらに、この平成 25 年 4 月に畠星治（東京医科歯科大・博士課程修了）が学振 PD として、また、8 月には教室出身者の黒須洋が特任研究員として当教室に加わりました（同年 12 月自治医科大・准教授採用により転出）。
この間の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。2013 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 20 年間
（平成 6〜25 年）の修士課程修了者総数 95 人の進路内訳は、博士課程進学 52 人（55％）、
大学・官公庁・民間企業等への就職・学士入学 43 人（45％）であり、また博士課程修了者総数 63
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（67％）
、大学・官公庁・民間企業等への就職 21 人（33％）という動向となっています。なお、今年（平成 25 年）度の教室修了・卒業者の進路は、博士課程修了者 1 名：小野薬品工業、修士課程修了者 5 名：博士課程進学(2 名)、東京医科歯科大・医学科学士入学、三井物産、ジョンソン・エンド・ジョンソン、4 年薬科学科卒業生 2 名：本研究科修士課程進学（2 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 6〜25 年度）生
理化学教室の博士課程に進学した総数 54 人中、26 人（48％）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
院等の 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。

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学
1)

術

論

文

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]

2)

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]

3)

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]

4)

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]

5)

Su S, Phua SC, DeRose R, Chiba S, Narita K, Kalugin PN, Katada T, Kontani K, Takeda S, Inoue T.
Genetically encoded calcium indicator illuminates calcium dynamics in primary cilia.
Nat. Methods 10 (11): 1105-1107 (2013) [doi: 10.1038/nmeth.2647]

6)

Cevik S, Sanders AA, Van Wijk E, Boldt K, Clarke L, van Reeuwijk J, Hori Y, Horn N, Hetterschijt L,
Wdowicz A, Mullins A, Kida K, Kaplan OI, van Beersum SE, Man Wu K, Letteboer SJ, Mans DA,
Katada T, Kontani K, Ueffing M, Roepman R, Kremer H, Blacque OE. Active transport and diffusion
barriers restrict Joubert Syndrome-associated ARL13B/ARL-13 to an Inv-like ciliary membrane
subdomain.
PLoS Genet. 9 (12): e1003977 (2013) [doi: 10.1371/journal.pgen.1003977]

総説・著書、その他
1)

福山征光. マイクロ RNA による前駆細胞の栄養応答性調節機構の研究．科研費 NEWS 2013年度

Vol.3 17 (2013)

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国際会議・学会での発表等
Iki K, Ito Y, Shimomura Y, Kajiho H, Fukuyama M, Kontani K, Katada T. C. elegans Rag genes are1)

involved in endosome / lysosome biogenesis in a TORC1-independent fashion. 19th International C.
elegans Meeting. Poster Presentation, 2013 年 6 月 29 日／Los Angeles, アメリカ合衆国
2)

Saito K, Yamashiro K, Shimazu N, Tanabe T, Katada T. The tight regulation of Sar1 GTPase cycle isnecessary for collagen secretion. Gordon Research Conferences, Molecular Membrane Biology.
Poster Presentation, 2013 年 7 月 16 日／Andover, アメリカ合衆国

3)

Kontani K, Sasaki A, Hashimoto K, Gengyo-Ando K, Mitani S, Katada T. ARL8 mediates
phagolysosome formation for apoptotic cell clearance in C. elegans. FASEB Summer Research
Conferences: ARF and Rab family G Proteins. Oral Presentation, 2013 年 7 月 31 日／Snowmass, ア
メリカ合衆国

国内での口頭・ポスター発表
総数

15 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、東京医科歯科大学、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、学術誌刊行センター 理事、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

教授

後藤 由季子（ごとう・ゆきこ）

昭和 62 年東京大学理学部卒、平成 4 年同大大学院理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教授、理学博士

助

教

岸

雄介（きし・ゆうすけ）

平成 17 年東京大学工学部卒、平成 22 年同大大学院工学系研究科博士課程修了
工学博士

特任助教 岡崎 朋彦（おかざき・ともひこ）
平成 18 年東京大学工学部卒、平成 23 年同大大学院工学系研究科博士課程修了
工学博士

研究の概要
生体異物学教室は平成 25 年 3 月までを入村教授（現名誉教授）、4 月から 9 月までを東准教授、10 月以降を後藤教授が担当した。以下は入村教授、東准教授が担当した研究・教育内容と自己点検・評価である。
免疫と病態の理解に新しい展望を開き、これを通して予防、診断、及び治療が困難な疾患を制御する方法の開発を目標としている。糖鎖生命科学とその周辺領域の知識と技術を用いることをアプローチの特徴と考えている。「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り、その解決のために科学の果たすべき役割は大きい。
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おり、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ことは容易ではな
かった。ま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
－139－
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研究と教育において重視されてこなかった。
上記の点をふまえ、我々は細胞の外側に多量に存在する多様な糖鎖とその関連分子に注目し、疾患生物学的なアプローチを追究することで、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。アレルギー性疾患とがん転移の診断・治療に関する研究を展開し、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はレクチン（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）に焦点を当てた。
１.マクロファージ C 型レクチンに着目した炎症及びアレルギー性疾患に関する研究
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きた。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。このような細胞機能を制御する分子として細胞表面に発現するレクチンの重要性が知られているが、私どもはこのレクチン類似分子群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 は私どものグループ
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。マウスで２つ、ヒトで１つの遺伝子とその翻訳産物を同定している。今まで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 遺伝子の発現と糖鎖結合特異性の解析、モノクローナル抗体と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、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、病態への関与を解析した。
MGL1/CD301a
ノックアウトマウスの示す炎症性腸疾患の病態に注目している。
MGL1/CD301a
は腸管組織のマ
クロファージに発現しており、

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。

ノックアウトマウスの解析から、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傷害にともなって組織内に侵入する際には、マクロファージが MGL1/CD301a を介した認識により IL-10 を産生放出し免疫応答の軽減に関与することを示した。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。2013 年には、プロバイオティックスの作用機序としてこの系に着目し、IL-10 の産生に至るシグナル伝達系の一部を解明するに至った。
－140－
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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追究し、
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 の関与を明らかにした。MGL2/CD301b を発現する細胞は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、この亜集団が Th2 応答を担う樹状細胞亜集団を含む可能性を示した。喘息モデルやアトピ
ー性皮膚炎モデルにおいて、MGL2/CD301b が直接これらの Th2 型の病態形成に関与していることが示された。Th2 型応答を誘導する抗原提示機構の解明により、アレルギー性疾患の治療への貢献が期待される（学術論文６）。
２. ムチン分子に着目したがんの進行と転移に関する研究
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
ることである。
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。私どもはこのような視点から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を展開してきた。
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。2004 年にコアポリペプチドの遺伝子を同定し MUC21 として登録した。あらゆる高等動物の遺伝子の中でセリンとスレオニンの含量が最高であった。MUC21 を強制発現により細胞が浮遊し、この効果が糖鎖を含む細胞外ドメインに依存することを報告した。MUC21 発現によりエトポシドによるアポトー
シスに対して耐性になることから、この分子が癌の悪性化に関与する分子の１つであることが示
唆されていた。2013 年にはこのアポトーシス耐性を Bcl-2、Bax などのアポトーシス関連分子の発現変化から解析した。糖鎖付加を見分けるモノクローナル抗体を利用して細胞表面上の糖鎖の発現が細胞死に与える影響を検討したところ、T 抗原・シアリル T 抗原を付加した MUC21 発現細胞では細胞死が抑制されるが、糖鎖付加のない MUC21・Tn 抗原を付加した MUC21 発現細胞
では細胞死抑制は認められなかった。糖鎖を持たない MUC21 は食道上皮分化の初期及びがん化においてみられることと考え合わせ、MUC21 グリコフォームの違いを癌の悪性度の診断に応用展開できる可能性があると考えている。
－141－
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ヒトの固形がんの腫瘍抗原である MUC1 をワクチンとして用い、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た前臨床研究を行っている。MUC1 はしばしば腫瘍付随抗原として免疫原性を持ち、また免疫応答が生じる場合には患者の予後が良いという相関がある。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、免疫応答が CD4 陽性 T細胞に依存すること、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示した。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る事を見出した。この効果は部分的には抗原である MUC1 に特異的であった。
ワクチンの最適化の試みとして、糖鎖を付加した MUC1 分子を大量調製し、これを MUC1 の受容体として機能し得る MGL/CD301 発現樹状細胞へ取り込ませることを試みた。この場合、糖鎖付加 MUC1 分子は抗原であるとともに、標的細胞へのターゲッティング分子として機能するものと期待される。このワクチンにより MUC1 に特異的な免疫応答が誘導されることを見出した。
理論的にはこの方法で MUC1 を発現する複数種の癌細胞に対しての免疫応答の誘導が可能になる
はずなので、引き続きワクチンの最適化を目指す。
TNF 関連分子 TRAIL の細胞傷害機構に関する論文が受理された（学術論文３）。
３. ヘパラナーゼに着目した腫瘍微小環境の調節と炎症性メディエータの放出に関する研究
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-β-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。その後、組換え体タンパ
ク質の発現、モノクローナル抗体の作製と ELISA による検出系の確立、強制発現株・発現抑制株の作製を進めるとともに、免疫細胞と癌細胞の浸潤における役割、炎症モデルにおけるこの分子の関与を検討してきた。特に、この酵素分子の細胞内局在の変化を介した細胞外マトリックス分解能の調節という概念は、免疫系細胞の個体内交通を理解する上での貢献となった。
EMT に伴う浸潤能の獲得と内在性ヘパラナーゼの発現が逆相関する例を見出し（学術論文５）、がんの悪性化におけるヘパラナーゼの関与を再考する必要を感じている。腫瘍微小環境において癌細胞以外の宿主細胞から産生されるヘパラナーゼががんの悪性化に関与する可能性、特に、マクロファージから産生されるヘパラナーゼがマクロファージを初めとする炎症性細胞の局所への動員に関与する可能性を検討し、実際に外因性のヘパラナーゼが大腸癌細胞株からの MCP-1、KC などのケモカイン放出を上昇させることを見出した。2013 年は大腸癌細胞株 colon26 がヘパラナーゼ依存的な刺激を受容するシグナル経路を検討した。細胞表面のヘパラン硫酸がシグナル伝達に関与することを、競合的阻害物質による阻害実験、酵素処理でヘパラン硫酸を除去する阻害実験によって確認した。阻害剤による網羅的スクリーニングの結果、PI3 キナーゼおよびHDAC の阻害により、ケモカイン MCP-1 の産生が顕著に抑制されることを見出した。PI3 キナー
ゼの関与は既知であるのに対し、ヘパラナーゼを介する刺激が HDAC 依存的であるという可能性は意外であり、ヘパラン硫酸を介すると考えられるシグナル全般について、核内で生じる変化を再考すべきであるとの示唆を与えた。核内ヒストンアセチル化の変化、核抽出物の HDAC 活性変化等について、後藤研究室のメンバーの支援を受けて検討している。
－142－
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ヘパラナーゼは免疫系細胞、特に結合組織型
マスト細胞の顆粒内に高発現する。ヘパラナー
ゼは分泌顆粒内のヘパリンを切断、低分子化す
るが、生物学的な意義は不明であった。マウス
腹腔細胞を SCF 存在下で長期培養することにより結合組織型マスト細胞を調製した。トルイジ
ンブルー陽性の成熟分泌顆粒を有するこの細胞は、高分子量ヘパリンを顆粒内に含む。活性を有さない前駆型ヘパラナーゼ組換え体をこの細胞に取り込ませたところ、顆粒内にヘパラナー
ゼが蓄積するとともに、顆粒内プロテオグリカ
ンが低分子化された。結合組織を模したコラー
ゲンゲル中に細胞を包埋し脱顆粒を誘導したと
ころ、ヘパリンと顆粒内キマーゼのコラーゲン
ゲルからの放出量が有意に上昇した。ヘパリンの切断が細胞外マトリックスの場で、即ちマト
リックス蛋白質との結合性を変化させることにより顆粒内物質の放出を調節していることを示した。炎症性メディエータが放出された後で個体レベルでの「使われ方(availability)」を調節し

図３: ヘパラナーゼは硫酸化糖鎖ヘパラン硫酸・
ヘパリンの切断を介して様々な蛋白質の機能を調節する。分泌顆粒内のヘパリンを切リンの分子サイズ変化を介して、個体レベルで
断は、顆粒内メディエータの結合組織内で実際にメディエータの生物活性が調節されるのの徐放性と availability を調節する。

得るユニークな方法であると考えている。ヘパ

か検討したい（学術論文７）。

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」を担当した。第４学期に開講する「バイオサイエンスの基礎」では、薬学におけるバイオサイエン
スとして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た。第５学期に開講する「免疫学」は、学問体系が他の分野と異なることを考慮し、身近な話題・歴史的な話題をとりあげながら、最新の基礎知識へ行き着けるように、また薬や治療法の開発事例を振り返りながら将来の創薬に展開できる事柄を学べるように注力した。講義のねらいや参考資料をホームページに掲載する新たな試みを行った(http://higashinoimmunology.jimdo.com)。大学院講義では「基礎薬科学特論Ⅲ」「疾患生物学特論」の一部を担当した。
大学院生・学部生は、糖鎖生物学、免疫学、及び腫瘍生物学の境界領域の研究に参加し、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、組織学の習得を目指す。セミ

－143－
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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、30-40 歳の教室出身の若手研究者を招いた
特別セミナーを３回開催し、目標となる先輩研究者のイメージの具現化を試みた。大学院生によって成し遂げられた研究成果は、海外の学術誌に投稿・報告するともに、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、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。2013 年は２件の受賞があった（学会発表３、11）。
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。

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。

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2013 年にも継続して一流の国際誌に論文を発表した。薬科学領域においては入村の国際薬学連合（FIP）における永年の功績が認められ、”FIP Fellow” を受賞した(2013.9.1)。入村は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、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、当該学問領域への貢献が認められていることがわかる。今後もムチン、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
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法を利用しながら、新しい領域を切り開き続ける、疾患生物学のリーディングラボラトリーでありたいと考えている。

学 術 論 文(１〜８、入村教授担当；９〜１１、後藤教授担当)
1.

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.

2.

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.
Oncol Rep. 29:975-982, 2013.
3.

Takahashi K, Takeda K, Saiki I, Irimura T, Hayakawa Y. Functional roles of tumor necrosis factorrelated apoptosis-inducing ligand-DR5 interaction in B16F10 cells by activating the nuclear factor-κB
pathway to induce metastatic potential. Cancer Sci. 104:558-562, 2013.

4.

Goudarzi H, Iizasa H, Furuhashi M, Nakazawa S, Nakane R, Liang S, Hida Y, Yanagihara K, Kubo T,
Nakagawa K, Kobayashi M, Irimura T, Hamada JI.

Enhancement of in vitro cell motility andinvasiveness of human malignant pleural mesothelioma cells through the HIF-1α-MUC1 pathway.
Cancer Lett. 339:82-92, 2013
5.

Kogane Y, Higashi N, Nishimura Y, Nakajima M, Irimura T. Heparanase Downmodulation in theProcess of Epithelial-to-Mesenchymal Transition of Mouse Mammary Epithelial Cells. J Glycomics
Lipidomics S1: 003, 2013. dx.doi.org/10.4172/2153-0637.S1-003

6.

A Unique Dermal Dendritic Cell Subset That Skews the Immune Response toward Th2. Murakami R,
Denda-Nagai K, Hashimoto S, Nagai S, Hattori M, Irimura T. PLoS One. 8(9):e73270, 2013.
(Commented in Nat Rev Immunol 13:844, 2013)7.

Heparanase-mediated cleavage of macromolecular heparin accelerates release of granular components
of mast cells from extracellular matrices. Higashi N, Waki M, Sue M, Kogane Y, Shida H, Tsunekawa
N, Hasan A, Sato T, Kitahara A, Kasaoka T, Hayakawa Y, Nakajima M, Irimura T. Biochem J.
458:291-299, 2014. (accepted on Dec 18, 2013)

8.

The macrophage galactose-type lectin can function as an attachment and entry receptor for influenza
virus. Ng WC, Liong S, Tate MD, Irimura T, Denda-Nagai K, Brooks AG, Londrigan SL, Reading PC.
J Virol. 88:1659-1672, 2014.

9.

Transcriptional coupling of neuronal fate commitment and the onset of migration. Itoh, Y., Tyssowski,
K. and Gotoh, Y. Curr. Opin. Neurobiol. 23:957-964, 2013.

10. Chromatin regulators of neural development. Tyssowski, K., Kishi, Y. and Gotoh, Y. Neuroscience
doi:10.1016/j.neuroscience 2013.10.008, 2013.
11. Tcf3 represses Wnt-β-catenin signaling and maintains neural stem cell population during neocortical
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development. Kuwahara, A., Sakai, H., Xu, Y., Itoh, Y., Hirabayashi, Y., & Gotoh, Y. PLos One.
9(5):e94408, 2014.

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。後藤は Oncogene の Associate
Editor、Neurogenesis の Associate Editor、Genes to Cells の Associate Editor を務めた。

学 会 発 表(１〜１８、入村教授担当；１９〜３２、後藤教授担当)
1.

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

2.

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

3.

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：ケモ
カインの発現誘導における役割」 第14回Pharmaco-Hematologyシンポジウム（2013.6/1 日本薬学会長井記念ホール・東京）6/1,O※学生優秀発表者賞

4.

髙橋恵生、永井 直、済木育夫、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細胞の腫瘍微小環境における転写因子NFκBを介した炎症性シグナル活性化の時空間的解析」 第17回がん分子標的治療学会学術集会（2013.6/12-14 国立京都国際会館・京都）6/14, O

5.

高橋恵生、永井 直、済木育夫、入村達郎、早川芳弘 「マウス4T1乳がんモデルでの炎症性腫瘍微小環境形成におけるCD4陽性T細胞の重要性」 第22回日本がん転移学会学術集会（2013.7/11,12
ホテルブエナビスタ松本・松本）7/11, O

6.

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：ケモ
カイン産生誘導における役割」 第22回日本がん転移学会学術集会（2013.7/11,12 ホテルブエナビ
スタ松本・松本）7/11, O

7.

永井 直、入村達郎、早川芳弘 「がん悪性化進展モデルにおける炎症性美装環境のがん悪性化
形質獲得に与える影響」 第22回日本がん転移学会学術集会（2013.7/11,12 ホテルブエナビスタ松本・松本）7/11, P

8.

恒川直輝、東 伸昭、中島元夫、入村達郎 ヘパラナーゼは結腸がん細胞株に作用し転移関連分子の発現を誘導する」 第32回日本糖質学会年会（2013.8/5-7 大阪国際交流センター・大阪）8/5,
O9.

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」 第18回日本病態プロテアーゼ学会学術集会（2013.8/16,17 千里ライフサイエンスセンター・大
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阪）8/16, P
10. Yuan Tian, Kaori Denda-Nagai, Toshihisa Ogawa, Tatsuro Irimura "MUC21 regulates apoptosis ina glycosylation dependent manner" 第86回日本生化学会大会（2013.9/11-13 パシフィコ横浜・ 横浜） 9/12, P
11. 高橋恵生、永井 直、常山幸一、済木育夫、入村達郎、早川芳弘 「4T1乳がんモデルでの炎症性
腫瘍微小環境形成におけるCD4陽性T細胞の重要性」 第86回日本生化学会大会（9/11-13パシフィコ横浜・横浜）9/11,O※鈴木紘一メモリアル賞を受賞
12. 木村翔彦、伝田-永井香里、入村達郎 「Differential glycosylation of MUC1 has an impact on
cancer immunity through the function of MGL1/MGL2」 第72回 日本癌学会学術総会 （癌学会3日目）パシフィコ横浜 10/5,O
13. 木村好孝, 松下（佐藤）まりも, 善本隆之, 田原秀晃, 済木育夫, 入村達郎, 早川芳弘 「がん悪性化進展を促進するγδT17 細胞を起点とした炎症性微小環境は宿主―がん細胞相互作用により増強される」(Cross-talk between host and cancer cells amplify inflammation triggered byγδT17 cells
to promote malignant progression) 第72回日本癌学会学術総会（10/3-5パシフィコ横浜、横浜）
10/5,O
14. 永井 直、済木育夫、入村達郎、早川芳弘 「がん悪性化進展モデルにおける炎症性微小環境のがん悪性化形質獲得に与える影響」（Role of inflammatory microenvironment for acquiring malignant
phenotypes in QR32 fibrosarcoma model） 第72回日本癌学会学術総会 パシフィコ横浜）10/5 ,O
15. 高橋恵生、永井 直、常山幸一、済木育夫、入村達郎、早川芳弘 「4T1乳がんモデルでの炎症性腫 瘍 微 小 環 境 形 成 に お け る CD4 陽 性 T 細 胞 の 重 要 性 」 （ Requirement of CD4+ T cells forestablishing inflammatory tumor microenvironment in 4T1 breast cancer model） 第72回日本癌学会学術総会（10/3-5）10/4,P
16. Yoshitaka Kimura, Marimo Sato-Matsushita, Takayuki Yoshimoto, Hideaki Tahara, Ikuo Saiki,
Tatsuro Irimura, Yoshihiro Hayakawa 「Cancer immune escalation process triggered by activation ofγδT17 cells through MyD88/IL-23 cascade」 第42回日本免疫学会学術集会（12/11-13 幕張メッセ、千葉）12/11,O
17. Naoki Tsunekawa, Nobuaki Higashi, Tatsuro Irimura 「The role of heparanase in the change ofchemokine expressions in colon cancer cells」 第42回日本免疫学会学術集会（12/11-13 幕張メッセ、千葉）12/11,O
18. 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 （特別講演）
19. Yusuke Kishi, Yusuke Hirabayashi, Kelsey Tyssowski, Nao Morimoto-Suzuki, Masafumi Tsuboi andYukiko Gotoh, “Competition between PcG and HMGA on the neurogenic gene loci” 3nd GermanJapanese Bilateral Event on Neural Stem Cells and Mammalian Neurogenesis, Oct. 13-16, 2013, ラ
フォーレ蔵王リゾート&スパ（宮城県）, O
20. Shohei

Furutachi

andYukiko

Gotoh

”Slow

and

steady

wins

the

race”

3rd German-Japanese Bilateral Event on Neural Stem Cells and Mammalian Neurogenesis(第３回神
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経幹細胞および哺乳類神経発生に関する日独二国間セミナー) "Laforet Zao Resort & Spa" ラフォーレ蔵王リゾート&スパ、平成 25 年 10 月 13-16 日, O
21. Yasuhiro Itoh and Yukiko Gotoh “PDK1-Akt pathway regulates neocortical neuronal migration”
3rd German-Japanese Neurogenesis Meeting 2013, Sendai Japan, Oct.13-16, 2013, O
22. Shohei Furutachi and Yukiko Gotoh “Emergence of a slowly dividing origin of adult neural stem
cells during embryogenesis” Abcam Meeting; Neurogenesis 2013 in Matsushima、Hotel Matsushima
Taikanso(松島), Oct. 16-18, 2013, O
23. Yasuhiro Itoh and Yukiko Gotoh “Scratch triggers the onset of neuronal migration via anepithelial-mesenchymal transition–like mechanism” Abcam Meeting – Neurogenesis 2013 in
Matsushima, Sendai Japan, Oct. 16-18, 2013, P
24. Darin Lanjakornsiripan, Shohei Furutachi, and Yukiko Gotoh ”Layer-specific heterogeneity ofastrocytes in the mouse neocortex” 6th Thailand-Japan International Academic Conference, Osaka,Nov. 9, 2013, O
25. Yukiko Gotoh “Regulation of neural stem cell fate during mouse neocortical development”
Neocortical Development in Okazaki, Nov.22-24, 2013, O
26. 多賀亮介、岡崎朋彦、後藤由季子 「アポトーシスを決定する「細胞死孔」の分子機構の解析」 博士
課程教育リーディングプログラム「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)」
1st Colloquium、平成 25 年 11 月 28 日, P
27. Yukiko Gotoh “Regulation of neural stem cell fate during mouse neocortical development” MBSJ
symposium: New concepts arising in stem cell biology in Kobe, Dec. 3-6, 2013, O
28. Shohei Furutachi, Taruho Endoh and Yukiko Gotoh “Emergence of a slowly dividing origin of adultneural stem cells during embryogenesis” 第 36 回日本分子生物学会年会 神戸ポートアイランド(神戸) 2013 年 12 月 3-6 日, O
29. Darin Lanjakornsiripan, Shohei Furutachi, and Yukiko Gotoh “Layer-specific heterogeneity ofastrocytes in the mouse neocortex” 第 36 回日本分子生物学会年会、神戸ポートアイランド(神戸)、2013 年 12 月 3-6 日, P
30. Taruho Endoh, Masafumi Tsuboi, Masahiro Onoguchi, Yusuke Hirabayashi and Yukiko Gotoh“Regulation of neuronal differentiation by Polycomb components Cbx2 and Cbx7” 第 36 回日本分子生物学会年会、神戸ポートアイランド(神戸)、平成 25 年 12 月 3-6 日, P
31. 多賀亮介、岡崎朋彦、後藤由季子「アポトーシスを決定する「細胞死孔」の分子機構の解析」第 36
回 日本分子生物学会年会、神戸ポートアイランド(神戸)、平成 25 年 12 月 3-6 日, P
32. 河合宏紀, 古舘昌平, 川口大地, 後藤由季子「Role of the Notch ligand Delta-like 1 (Dll1) in adultneurogenesis in the hippocampal dentate gyrus」第 36 回日本分子生物学会年会、神戸ポートアイラ
ンド(神戸)、平成 25 年 12 月 3-6 日, P

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◆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

准教授

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講師、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）

助教

古藤 日子（ことう・あきこ）

平成 17 年東京大学薬学部卒、平成 22 年東京大学大学院薬学系研究科統合薬学専攻博士課
程修了
前職：ローザンヌ大学研究員、薬学博士

研究の概要
多細胞動物に特徴的な細胞社会において、個々の細胞の役割や調節、組織の維持機構を遺伝子レベルで明らかにするために、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。圧倒的に面白い
生命現象を解明すべく、遺伝学的な研究で培ったアプローチや考え方を基礎に遺伝学的な研究に適さない動物を用いた研究が始まった。
１．創傷によっておこる体のストレスを腸が関知して体を健常に保つ仕組み
カスパーゼ活性化因子 dpf-1/dark/HAC-1 の変異体（dpf-1 変異体）は、初期胚発生過程で誘導されるカスパーゼ活性が全身で低下しているが、成虫まで発生可能であり、成虫の体重や繁殖能などについては野生型と比較して差が認められない。組織傷害に対する生体防御機構にカスパー
ゼが関与している可能性を検証するため、マイクロインジェクション用針で dpf-1 変異体の表皮に創傷を与えた。その結果、創傷後 3 日間は創傷を与えた野生型と同様の生存率を示すが、その後生存率が低下し、創傷後 15 日目における生存率は約 40%まで低下したことから、dpf-1 変異体が創傷に対して脆弱であることが示された。
次に、組織特異的にカスパーゼ阻害因子 p35 を発現するショウジョウバエを用いて創傷後の生存率を解析した。その結果、腸で p35 を発現する個体において、dpf-1 変異体と同様に創傷後の生

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存率の低下が観察された。さらに、dpf-1 変異体の腸で dpf-1 を強制発現させた個体において創傷後の生存率の低下が緩和されたことから、創傷後の個体の生存には腸におけるカスパーゼ活性化が必要であることが示唆された。
ショウジョウバエ中腸は主に腸細胞（enterocyte：EC）、腸内分泌細胞（enteroendocrine cell：EE）、
腸芽細胞（enteroblast：EB）、腸幹細胞（intestinal stem cell：ISC） から構成されている。カスパーゼ活性化細胞の検出を、カスパーゼ活性化プローブ CD8::PARP::Venus を用いて行った。ショウ
ジョウバエ中腸において、各細胞のマーカーと抗切断型 PARP 抗体の免疫染色を行った結果、創傷後のカスパーゼ活性化は EE、ISC、EB ではみられず EC で観察された。EC における抗切断型
PARP 抗体陽性細胞は、創傷後 30 分以内に認められ、創傷後 6 時間、24 時間の中腸においても観察された。創傷後 6 時間と創傷後 24 時間に観察された抗切断型 PARP 抗体陽性 EC を比較したところ、創傷後 24 時間の中腸において腸細胞層から脱落して腸管内腔側に位置する EC の割合が増加した。一方、dpf-1 変異体の中腸では、創傷後においても抗切断型 PARP 抗体陽性細胞はみられなかった。これらの結果は、局所的な表皮の創傷が全身性に中腸 EC に伝搬されてカスパーゼを活性化し、アポトーシスを誘導することを示唆している。創傷応答としてのカスパーゼ活性化が
ROS を介しておこる可能性を検討した。抗酸化剤 N-アセチル-L-システイン (NAC)をエサに混ぜて飼育したハエに創傷を与えたところ、カスパーゼ活性化細胞数の減少が認められた。以上の結果は、ROS を介して中腸 EC のカスパーゼが活性化されることを示唆している。
ショウジョウバエ中腸では、ほ乳類小腸と同じように恒常的に細胞が入れ替わっている。dpf-1
変異体の中腸ではカスパーゼ活性化細胞が観察されないことから、腸細胞のアポトーシスが抑制され、恒常的な入れ替わりが抑制されている可能性が考えられた。そこで、細胞増殖について調べるために BrdU 取り込み実験を行った結果、創傷の有無にかかわらず、dpf-1 変異体においては野生型と比較して ISC の分裂頻度が顕著に低下していることが明らかとなった。さらに、EC の入れ替わりを検証するため、EC に GFP を一過的に発現させ、GFP 保有細胞の数の変化を観察した。
GFP を一過的に発現させたコントロール個体では、6 日後の中腸の EC 全体における抗 GFP 抗体
陽性 EC の割合が 60％まで低下したことから、EC の入れ替わりが生じていることが認められた。
一方、dpf-1 変異体においては抗 GFP 抗体陽性 EC の割合は GFP を発現させてから 6 日後も 90％以上を保持していたことから、中腸細胞の恒常的な入れ替わりが阻害されていることが示唆された。そこで、中腸細胞の恒常的な入れ替わりが創傷後の生存に影響するかどうかを検討するため、がん抑制因子 PTEN を ISC に発現するショウジョウバエを用いた。
BrdU 取り込み実験の結果、PTENの発現が中腸の ISC の増殖を抑制することが確認された。さらに、この系統に創傷刺激を加えて生存率を検証したところ、dpf-1 変異体や腸でカスパーゼを抑制した系統と同様に、創傷後に生存率の低下が確認された。以上の結果から、EC でカスパーゼが活性化することにより引き起こされる腸細胞の入れ替わりが、創傷後の個体の生存に必須であることが示唆された。

－150－
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2．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ない場合、致死的な先天的奇形である外脳症や無脳症が生じる。アポトーシスは神経管閉鎖中だけでなく閉鎖後にも生じるので、現在、神経管閉鎖完了後に生じるアポトーシスが、脳発生に果たす役割について研究を進めている。
過去の研究から、アポトーシスは脳発生の初期において全体細胞数を制限するのに必要であると考えられてきた。しかし、アポトーシスを欠損したマウスの胎仔における脳形態異常を我々が詳細に解析した結果、これらのアポトーシス欠損マウスの脳の形態異常は、細胞の過増殖ではな
く神経管の閉鎖の異常とそののちの脳室の拡大の不全にあることが明らかになった。同時に、アポトーシスは、より特定の細胞集団の数の調節に働いていることも明らかとなった。脳の最前端に存在しモルフォゲンである FGF8 を産生する領域 anterior neural ridge では大量のアポトーシ
スが観察される。この領域のアポトーシスは、底板側で Fgf8 遺伝子を発現する細胞を除去することで、FGF8 の正常な分布と前脳腹側領域における神経上皮の正常な分化に必要であった。こうしたアポトーシスによるモルフォゲンを産生する細胞の除去はモルフォゲンの迅速な産生停止につながるため、限られた時間のなかで次々と誘導現象の進む発生の過程において、モルフォゲンの分布や量を制御する上ですぐれた方法として選択されたと考えられる。
一方、生体内にはアポトーシス以外のさまざまな様式の細胞死が存在するが、その制御や生理的意義には未だ不明な点が多い。現在、非アポトーシス性細胞死が恒常性維持について果たす役
割についても研究を進めている。
3．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
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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、小胞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。更に解析を進めた結果、Meigo は Ephrin の糖鎖修飾量を調節することにより Ephrin 機能を制御し、結果的に樹状突起投射ターゲティングに関与していることを明らかにした。小胞体に存在する Meigo を研究する過程で、小胞体におけるタンパク質折り畳み異常反応(Unfolded
Protein Response)が神経回路形成に関わっている可能性が示唆された。よって今後は神経回路形
成時における UPR の役割に関しても研究を進めていく。
4．冬眠
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。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、その分子メカニズムは未だ殆ど明らかになっていない。これまでの報告から、冬眠動物も一年中、寒冷飢餓状態耐性を備えている訳ではないことが、複数グループの研究により示唆されている。そこで現在、冬眠動物において生体が非冬眠可能状態から冬眠可能状態に変化していく過程の分子基盤を解明するべく研究を進めている。
5．社会性行動を制御する神経メカニズム
複雑な社会性を営む生物にとって、周囲の物理的環境や同じ社会に属する他個体との相互作用により自身の行動を柔軟に変化させ立ち振る舞うことはその生存に必須である。しかしながら、その一連の行動基盤を制御する神経メカニズムは未だ不明な点が多い。本研究は、社会性昆虫であるアリが生来備える高度な社会性行動に着目し、個体間相互作用、及び環境要因に基づき各個体の社会性行動が柔軟に制御されるメカニズムを分子生物学的に明らかにすることを目指す。アリやミツバチといった社会性昆虫は集団（コロニー）を作り、様々な階級（カースト）を備えた分業体制によって社会生活を営む。その大きな特徴として集団内に女王アリ、雄アリに加え、生殖能力を持たない非生殖階層を備えた社会性構造を持つことが挙げられる。さらに、非生殖カー
ストの大半を占める労働アリには高度な労働分化が存在する。労働分化状態を規定する要因の一つとして、労働アリの仕事内容は日齢に伴い変化することが知られている。若い個体は幼虫に餌
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を与える育児、巣作り、女王の世話といった巣中での内勤労働(nurse)に従事し、日齢が進むにつれ餌取りなどの外勤労働（forager）へと移行する。外勤労働アリが得た餌は栄養交換（trophallaxis)
によって同じコロニーに所属する個体間で共有される。各個体の栄養状態や行動様式は所属するコロニーの社会環境に依存することが知られている。これまでの研究から、コロニーから隔離された労働アリは顕著に寿命が短縮することが明らかとなった。今後はこの寿命短縮時におけるア
リの行動、栄養状態、また遺伝子発現変化を網羅的に解析することにより、社会環境に依存した個体の生存維持機構の解明を進めている。

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遺伝学的な手法を用いた研究が行える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。遺伝子の機能を個体レベルで明らかにするこの学問領域には、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。教養学部において「夏学期総合科目一般：薬学研究の最前線Ⅱ」では「遺伝学による発生と疾患の研究」について概説し、「生命科学」も担当した。また、大学院においては基礎薬科額特論IIIで｢モデル生物を用いた遺伝学的医学研究｣、｢遺伝学を用いた研究の注意点｣を担当した。講義以外では「遺伝学実習」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、英語で行われる研究室セミナー（週一回）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グループセミナーに加え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、世界的なレベルで自分の研究の位置を知り、先端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遺伝学とイメージングを用いて個体レベルで行っていく研究スタイル
で研究を進めている。多細胞生物に特徴的な細胞社会での細胞機能調節、細胞運命、恒常性の維持を解明することを主眼に「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研究を行っている。
三浦教授は、「生体恒常性維持・変容・破綻機構のネットワーク的理解に基づく最適医療実現のための技術創出」CREST 研究領域に研究課題「個体における組織細胞定足数制御による恒常性維持
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機構の解明」で採択された。この研究課題においては、生体がもつ細胞集団・社会の恒常性維持機構を組織細胞定足数の調節という観点から明らかにすることを目的としている。発生過程や組織再生、皮膚や腸上皮、血球細胞など日々入れ替わっている細胞再生系において、細胞死と増殖のバランスはどのように保たれているのか。そして、病態時において組織の細胞が過剰に増えた
場合（がん）、あるいは細胞脱落が亢進した場合（変性疾患）、生体はそれをどのように感知して恒常性の維持ができなくなってしまうのか。この研究では、生体という決まった器の中で、組織の細胞定足数を調整している分子機構の実体を明らかにしていくことを目指している。
千原准教授は、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。独自に見出した小胞体タンパク質
Meigo による神経回路形成に関して論文発表し、日本経済新聞や Yahoo ニュースなど各種メディ
アにも取り上げられた。
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、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の可視化と、哺乳類中枢神経系の発生・発達過程での細胞死の役割に注目して研究を行なっている。また
細胞死の制御を考えるうえで、代謝制御が関与するという観点からも研究を進めている。さらに、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。
古藤助教は社会性昆虫であるアリを生物試料とし、個体間のコミュニケーションがどのようにして各個体の健康状態や生存維持機構維持機構に寄与するのか、その分子メカニズムを明らかにすることを目指している。これまでの当研究室を含む先行研究から、細胞同士がシグナルを介して互いの生死を制御することが明らかとなってきた。アリのコロニーにおける社会的相互作用による生存維持機構の解析により、細胞レベル、さらには個体レベルでの社会コミュケーションが生死の決定にいかに関わるかを明らかにすることを目指している。本研究テーマにおいて第８回
内藤記念女性研究者研究助成金、平成25年度上原記念生命科学財団科学財団から研究奨励金に採
択された。

学
1)

術

論

文

Nonomura, K., Yamaguchi, Y., Hamachi, M., Koike, M., Uchiyama, Y., Nakazato, K., Mochizuki, A.,
Sakaue-Sawano, A., Miyawaki, A., Yoshida, H., Kuida, K., and Miura, M.: Local apoptosis modulates
early mammalian brain development through the elimination of morphogen producing cells. Dev. Cell27, 621-634, 2013
（Faculty of 1000 Biology に選抜）

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2)

Sekine, S.U., Haraguchi. S., Chao, K., Kato, T., Luo, L., Miura, M., and Chihara, T.: Meigo governs
dendrite targeting specificity by modulating Ephrin level and N-glycosylation. Nature Neuroscience 16,683-691, 2013
（Faculty of 1000 Prime に選抜）

3)

Takeishi, A., Kuranaga, E., Tonoki, A., Misaki, K., Yonemura, S., Kanuka, H., and Miura, M.:
Homeostatic epithelial renewal in the gut is required to dampen a fatal systemic wound response in
Drosophila. Cell Reports 3, 919-930, 2013
（Faculty of 1000 Biology に選抜）

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. 70, 3171-3186, 20132)

宮沢英延、山口良文、三浦正幸：脳発生における細胞死、脳の発生学—ニューロンの誕生・分化・回路形成、化学同人、pp170-185, 2013

【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., and Yamaguchi, Y: Live FRET imaging of apoptotic and inflammatory caspase activation
during cell death. 2013. 4.15-19, Cold Spring Harbor Asia “Mechanisms & functions of non-apoptotic
cell death”, Suzhou, China.

2)

Miura, M.: Caspase-mediated gut cell renewal is required for systemic wound response in Drosophila.
Cold Spring Harbor Meeting “Cell Death”. 2013.10.8-12, Cold Spring Harbor, New York, USA.

3)

Yamaguchi, Y.: Local Apoptosis Modulates Early Mammalian Brain Development Through the
Elimination of Morphogen-producing Cells. The 61st NIBB conference: Cellular Community in
Mammalian Embryogenesis. 2013.7.10-12, Okazaki, Japan.

4)

Yamaguchi, Y., Shinotsuka, N., Matsumoto, Y., Nakazato, K., Mochizuki, A., Miura, M.: Live-imaging
analysis of impacts of apoptosis on the cranial neural tube closure in mouse embryo.

TOPIM“Imaging the Development”. The annual Winter Conference of the European Society for Molecular
Imaging. 2014.1.19-24, Les Houches, France.

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【国際学会ポスター発表】
1)

Liu, T., Yamaguchi, Y., Shikada, K., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto, K., Suzuki, T., Kuranaga, E.,
and Miura, M.: Visualization of caspase-1 activation in living cells by a genetically-encoded probe
SCAT1. 2013. 4.15-19, Cold Spring Harbor Asia, Suzhou, China.
(Cold Spring Harbor Asia Fellowship Award)

2)

Sekine, S.U., Haraguchi, S., Chao, K., Kato, K., Luo, L., Miura, M. and Chihara, T.: Meigo, an
endoplasmic reticulum protein, governs dendrite targeting specificity by modulating Ephrin level andN-glycosylation. Asia-Pacific Drosophila Research Conference, 2013. 5.13-16, Seoul, Korea

3)

Chihara, T., Kitabayashi, A., Morimoto, M., Takeuchi, K., Masuyama, K., Tonoki, A., Davis, R.L.,
Wang, J.W. and Miura, M.: Apoptosis of select olfactory neurons causes age-related impairment ofinnate attraction behavior in Drosophila. Cold Spring Harbor Meeting “Neurobiology of Drosophila”.
2013.10.1-5, Cold Spring Harbor, New York, USA.

4) Sakuma, C., Gelfand, V.I., Luo, L., Miura, M., and Chihara, T.: Neuronal morphogenesis requires Dogi,a novel regulator of early endosome organization. 2013. 10.1-5, Cold Spring Harbor, New York, USA.
【国内シンポジウム・ワークショップ講演】
1)

三浦正幸：ショウジョウバエ組織傷害に対する全身性応答に関わる腸上皮の再生、第46回日
本発生生物学会シンポジウム、2013.5.31、松江

2)

千原崇裕：新規因子 Dogi は、発生過程の神経において初期エンドソーム成熟と癌抑制遺伝子
Hippo 経路を制御する、第 65 回日本細胞生物学会シンポジウム、2013.6.19、名古屋

3)

劉霆：Visualization of caspase-1 activation in living cells by a genetically-encoded probe SCAT1、新学術領域研究「自然炎症」+「脂質マシナリー」合同若手ワークショップ、2013. 7. 4-6、徳島、
日本

4)

山口良文：脳発生初期における局所的アポトーシスの意義、第 22 回日本 Cell Death 学会学術集会、2013.7.19-20、京都

5)

山口良文：アポトーシスによる増殖因子産生細胞の除去が脳初期発生に果たす役割、シンポ
ジウム「多様な細胞死を起点とする生体制御ネットワーク」、第 86 回日本生化学会大会、2013.9.11、横浜
－156－
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6)

千原崇裕：新規因子Dogiは、初期エンドソーム成熟と癌抑制遺伝子Hippo経路を介して神経発生を制御する、第86回日本生化学会大会シンポジウム、2013.9.13、横浜

7)

三浦正幸：生体イメージングによるアポトーシスシグナルダイナミクスと生理機能解析、第22回日本バイオイメージング学会学術集会特別講演、2013.9.16、東京

8)

山口良文：Cell death for life ~ impact of apoptosis on morphogenesis in brain development ~、シンポジウム「In vivoの生物物理学への挑戦」、第51回日本生物物理学会年会、2013.10.28、京都

9)

山口良文、三浦正幸：多様な細胞死動態とその生理的意義の理解に向けたライブイメージン
グ解析、 ワークショップ「多彩な細胞死の実行制御と生体応答」、第36回日本分子生物学会、
2013.12.4、神戸非常勤講師発令、他大学講義・講演等
三浦正幸：非常勤講師
群馬大学医学部、慶應大学医学部、東京農工大学農学府、横浜市立大学大学院生命医科学研究科
山口良文：非常勤講師
県立広島大学生命環境学部

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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 年同大学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

特任准教授

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

講 師

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
前職：東京大学 大学院薬学系研究科 助教、薬学博士

助 教

関根 悠介

(せきね・ゆうすけ) 2013 年 3 月まで

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
前職：東京大学 大学院薬学系研究科 特任助教、博士（薬学）助 教

関根 史織（せきね・しおり）

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
前職：東京大学 大学院薬学系研究科 特任助教、博士（薬学）特任助教藤澤 貴央（ふじさわ・たかお）

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。
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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。

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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、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。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。
松沢特任准教授は、研究面では ASK1 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 特異的なユビキチン化酵素や新規活性制御分子を幾つか
－160－
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同定し、その生理機能について明らかにした。さらに、炎症･免疫応答の惹起に関わるシグナル複合体の活性化メカニズムについてもキナーゼ分子を中心に解析した。これらの成果については、第66 回日本酸化ストレス学会等で招待演者として発表した。また、研究代表者として内閣府の最先
端･次世代研究開発支援プログラムも進めている。教育面では、2012 年度に終了した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･運営と大学院生の研究啓発･教育支援活動を行った。また、「衛生薬学･公衆衛生学」「薬学実習Ⅴ」および大学院講義「基礎薬科学特論Ⅲ」の一部を担当した。
名黒講師は、研究面において、浸透圧ストレスと ASK3 というこれまでに取り組んできたテーマを中心に生体のストレス応答メカニズムに関する研究をよりいっそう進めた。昨年には 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たため、このシグナル伝達経
路がどのような分子に担われているかについて、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 スクリーニングを行い、解析を進めている。また、昨年開始したがん転移における ASK1 の働きについての研究もさらに進め、新しい転移メカニズムの理解に取り組んでいる。引き続き、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も進めている。生化学会、分子生物学会をはじめ、国内外の学会に参加し、以上の研究について多数の発表を行った。特に、第５回シグナルネットワーク研究会では、発表内容が認められ研究者部門奨励賞を受賞した。また今年も引き続き部局内の RI 施設の放射線取扱主任者を担当し管理に携わった。教育面では、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。また、大学院生に向けた『医薬品安全性学』の「ストレス応答 IV」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。
関根史織助教は、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（分子生物学特論）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(ALS)の病態分子機構の解析を行い、本研究成果について第 86 回日本生化学会にて招待演者としてシンポジウム発表を行った。また、これまでに明らかにしてきた病態分子機構をもとに、ALS モデルマウスを用いた新規 ALS 治療薬の基盤開発や、ALS 発症診断法の開発に取り組んだ。教育面においては、学部３年生に対する薬学実習Ⅴのうち「実験Ⅳ リン酸化シグナル伝達機構の基本的な解析手法」を担当し、実施した。

－161－
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学 術 論 文
1.

Takada, E., Furuhata, M., Nakae, S., Ichijo, H., Sudo, K. and Mizuguchi, J. Requirement of apoptosisinducing kinase 1 for the induction of bronchial asthma following stimulation with ovalbumin.
Int. Arch. Allergy Immunol., 162, 104-114 (2013).

2.

Homma, K., Fujisawa, T., Tsuburaya, N., Yamaguchi, N., Kadowaki, H., Takeda, K., Nishitoh, H.,
Matsuzawa, A., Naguro, I., and Ichijo, H. SOD1 as a molecular switch for initiating the homeostatic
ER stress response under zinc deficiency.
Mol. Cell, 52, 75-86 (2013).

3.

Puckett, M.C., Goldman, E.H., Cockrell, L.M., Huang, B., Kasinski, A.L., Du, Y., Wang, C.Y., Lin,A., Ichijo, H., Khuri, F. and Fu, H. Integration of the Apoptosis signal-regulating kinase 1-mediatedstress signaling with the Akt/PKB-IκB kinase cascade.
Mol. Cell. Biol., 33, 2252-2259 (2013).

4.

Yamaguchi, K., Takeda, K., Kadowaki, H., Ueda, I., Namba, Y., Ouchi, Y. Nishitoh, H. and Ichijo, H.
Involvement of ASK1-p38 pathway in the pathogenesis of diabetes triggered by pancreatic ß cell
exhaustion.
Biochim. Biophys. Acta., 1830, 3656-3663 (2013).

5.

Tasaki, T., *Yamada, S., Guo, X., Tanimoto, A., Wang, K-T., Nabeshima, A., Kitada, S., Noguchi H., Kimura,S., Shimajiri, S., Kohno, K., Ichijo, H. and Sasaguri, Y. Apoptosis Signal-regulating Kinase 1 deficiency
attenuates vascular injury-induced neointimal hyperplasia by suppressing apoptosis in smooth muscle cells.
Am. J. Pathol., 182, 597-609 (2013).

6.

Katome, T., Namekata, K., Guo, X., Semba, K., Kittaka, D., Kawamura, K., Kimura, A., Harada, C.,
Ichijo, H., Mitamura, Y. and Harada, T. Inhibition of ASK1-p38 pathway prevents neural cell deathfollowing optic nerve injury.
Cell Death Differ., 20, 270-280 (2013).

総 説・著 書1.

Shiizaki, S., Naguro, I. and Ichijo, H. Activation mechanisms of ASK1 in response to various stresses
and its significance in intracellular signaling.
Adv. Biol. Regul., (review article), 53, 135-144 (2013).

2.

矢尾あかり、関根史織、一條秀憲：ミトコンドリアにおけるストレス応答と関連疾患，
Surgery Frontier, 20(4)，377-382，2013.

3.

河原崎陽介、名黒功、一條秀憲：酸化ストレス応答キナーゼ ASK1 の機能と疾患へのかかわり，医学のあゆみ，247(9)，746-752，2013．
4.

関根悠介、一條秀憲：酸化ストレスによって誘導される多様な細胞死の分子機構，医学のあゆみ，246(5), 376-381，2013.
－162－
目次へ

5.

関根悠介、一條秀憲：ASK ファミリーによるストレスシグナル制御と疾患，生化学，85(3)，167-173，2013．

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
・北海道大学 大学院歯学研究科

－163－
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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 主席研究員、博士（医学）准教授

八代田 英樹（やしろだひでき）

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 主任研究員、博士（理学）助教

濱崎 純（はまざきじゅん）

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）

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、線虫、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
－164－
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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

脊椎動物特異的な 20S プロテアソームの形成機構

脊椎動物には全ての真核生物において保存されている構成型 20S プロテアソームに加えて免疫
プロテアソームとさらに胸腺にのみ発現が見られる胸腺プロテアソームが存在している。これまで当研究室において構成型 20S プロテアソームの形成過程、20S プロテアソームの制御因子である
19S 複合体の形成過程を明らかにしてきたが、今年度は免疫プロテアソームと胸腺プロテアソームの形成過程の解明に取り組んだ。構成型プロテアソームと免疫プロテアソーム、胸腺プロテアソームとの違いは触媒サブユニットにあり構成型プロテアソームがもつβ1、β2、β5 サブユニットが免疫プロテアソームではβ1i、β2i、β5i に、胸腺プロテアソームではさらにβ5i がβ5t に置き換わってβ1i、β2i、β5t となっている。解析の結果、構成型ではβ2、β3、β4、β5、β6、β1、β7 の順でα
リングに組み込まれるβサブユニットが脊椎動物特異的な 20S プロテアソームにおいてはβ1i とβ2i が同時に組み込まれ、β5i とβ5t はβ4 に依存せずβ3 があれば中間体に組み込まれ得ることがわかった。このような特徴により構成型のβサブユニットも同時に発現している中で免疫プロテア
ソーム、胸腺プロテアソームは構成型をしのいで効率よく形成されていると考えられる。
(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。
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
－165－
目次へ

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-γ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）。また、今年度は哺乳類に見つかった新しいαサブユニットに関しても解析を行った。
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。
－166－
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(3) αサブユニットの多様性
1 の(1)では脊椎動物特異的な 20S プロテアソームにおけるβサブユニットの多様性について述
べたが、αサブユニットにおいてもα4 と相同なα4s というサブユニットが哺乳類に見つかった。
このα4s に関して詳細な解析を行い、α4s が精巣特異的に発現していることを明らかにした。α4とα4s の配列上の違いは C 末領域にありこの部分はαリングから飛び出た部分となることからα4からα4s になることによってα4 が相互作用出来るタンパク質の種類が変化すると予想される。
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。

－167－
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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 2013 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

Akahane, T., Sahara, K., Yashiroda, H., Tanaka, K., and Murata, S. Involvement of Bag6 and the
TRC pathway in proteasome assembly. Nat Commun. 4:2234, 2013. [abstract]2)

Iwai C, Li P, Kurata Y, Hoshikawa Y, Morikawa K, Maharani N, Higaki K, Sasano T, Notsu T, Ishido Y,
Miake, J, Yamamoto Y, Shirayoshi Y, Ninomiya H, Nakai A, Murata S, Yoshida A, Yamamoto K,
Hiraoka M, Hisatome I.. Hsp90 prevents interaction between CHIP and HERG proteins to facilitate
maturation of wild-type and mutant HERG proteins. Cardiovasc Res. 2013 Sep 17.[abstract]

3)

Odaka C., Loranger A, Takizawa K, Ouellet M, Tremblay MJ, Murata S, Inoko A, Inagaki M,
Marceau N. Keratin 8 is required for the maintenance of architectural structure in thymus
epithelium. PLoS One 8(9):e75101, 2013.[abstract]

4)

Ohigashi I, Zuklys S, Sakata M, Mayer CE, Zhanybekova S, Murata S, Tanaka K, Holländer GA,
Takahama Y.: Aire-expressing thymic medullary epithelial cells originate from β5t-expressing
progenitor cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jun 11;110(24):9885-90 [abstract]5)

Otoda T, Takamura T, Misu H, Ota T, Murata S, Hayashi H, Takayama H, Kikuchi A, Kanamori
T, Shima KR, Lan F, Takeda T, Kurita S, Ishikura K, Kita Y, Iwayama K, Kato K, Uno M,
Takeshita Y, Yamamoto M, Tokuyama K, Iseki S, Tanaka K, Kaneko S.: Proteasome dysfunction
mediates obesity-induced endoplasmic reticulum stress and insulin resistance in the liver.
Diabetes. 2013 Mar;62(3):811-24. [abstract]

6)

Sasaki Y, Sano S, Nakahara M, Murata S, Kometani K, Aiba Y, Sakamoto S, Watanabe Y, Tanaka
K, Kurosaki T, Iwai K. Defective immune responses in mice lacking LUBAC-mediated linear
ubiquitination in B cells. EMBO J. 32(18):2463-76, 2013. [abstract]7)

Shin SW, Shimizu N, Tokoro M, Nishikawa S, Hatanaka Y, Anzai M, Hamazaki J, Kishigami S,
Saeki K, Hosoi Y, Iritani A, Murata S, Matsumoto K.: Mouse zygote-specific proteasome
assembly chaperone important for maternal-to-zygotic transition. Biol Open. 2013 Feb
15;2(2):170-82. [abstract]
－168－
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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-κB 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-κB シグナルをコントロール
NF-κB は、通常その抑制因子 IκB 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 IκB のリン酸化とそれに続く Lys48 型ポリユビキチ
ン化により IκB がプロテアソーム依存的に分解されることにより、NF-κB 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 IκB をリン酸化する IκB kinase 複合体(IKKα, IKKβ, 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-κB 活性化に関与することを報告された。
即ち、NF-κB 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-κB 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-κB 活性化シグナルを伝達すると考えられてきた。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
－169－
目次へ

キチン鎖が、TRAF6/MEKK3/TAK1 シグナル複合体形成および NF-κB 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-κB 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-κB 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-κB 活性化との関係は明らかでな
く Tax による NF-κB 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-κB 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-κB 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-κB 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-κB の恒常的活性化及び NF-κB 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-κB 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 PLCγ2 を同定し、TRAF6 が Gab2, PLCγ2 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の同定を進める。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
－170－
目次へ

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-κB 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-κB 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-κB 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-κB-inducing kinase)から NF-κB (p52/RelB ヘテロ２量体)を活性化するシグナル（NF-κB 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-κB 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-κB 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（2014 年、2005〜2013 年抜粋）
1.

Akiyama, T., Shiraishi, T., Qin, J., Konno, H., Akiyama, N., Shinzawa, M., Miyauchi, M., Takizawa, N.,
Yanai, H., Ohashi, H., Miyamoto-Sato, E., Yanagawa, H., Yong, W., Shou, W. and Inoue, J.
Mitochondria–nucleus shuttling FK506-binding protein 51 interacts with TRAF proteins and facilitates
the RIG-I-like receptor-mediated expression of type I IFN. PLoS ONE 9(5):e95992 (2014).

2.

Yamamoto, M., Taguchi, Y., Ito-Kureha, T., Semba, K., Yamaguchi, N. and Inoue J. NF-κB
non-cell-autonomously regulates cancer stem cell populations in the basal-like breast cancer subtype.
Nat. Commun. 4:2299 (2013).

3.

Yamaguchi, N., Oyama, M., Kozuka-Hata, H. and Inoue, J. Involvement of A20 in the molecular switchthat activates the non-canonical NF-κB pathway. Sci. Rep. 3, 2568 (2013).

4.

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

5.

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).

6.

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).

7.

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).

8.

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).

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9.

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-κB signaling controls mammosphere
formation in human breast cancer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 6584-6589. (2012).

10. 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
in basal-like breast cancer. Cancer Sci. 101, 2391-2397 (2010).
11. 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).
12. 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).
13. 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-κB Activation Pathways in
IL-1 Signaling. Sci. Signal. 2, ra66 (2009).
14. 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).
15. 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).
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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薬 学 専 攻

目次へ◆ 薬品代謝化学教室 ◆教 授（兼担）浦野 泰照（うらの・やすてる）（2013年10月より着任）
平成 2 年東京大学薬学部卒、平成 7 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
東京大学大学院医学系研究科教授、博士（薬学）

教 授

長野 哲雄（ながの・てつお）（2013年3月

退職）

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
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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、2013 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. ローダミン類の分子内スピロピラン環化平衡に基づくプロテアーゼ活性検出プローブ
設計手法の確立
プロテアーゼは、細胞内外、細胞膜上、細胞内小器官など様々な場所に存在するタンパク質の特異的な配列を認識し、これを切断する酵素である。プロテアーゼの働きは細胞の生理学的な機能発現に必須であり、また心血管系の疾患、炎症や癌細胞の活動など、さまざまな病態とも関連
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することが古くから知られている。このため、プロテアーゼ活性を簡便にかつ高感度に検出可能な手法の確立は、プロテアーゼの関連する細胞機能、もしくはこれの破綻によって引き起こされる病態を理解する上において重要であり、またプロテアーゼを標的とした創薬研究において、非常に強力なツールとなる。プロテアーゼ活性を検出するための蛍光プローブとしては、これまでにもアミノクマリンやローダミングリーンなどを母核としたものが開発されてきたが、それぞれ、蛍光検出波長が短いことや、反応点が多点あるために応答性に乏しいなどの問題があった。我々は、分子内の特定の位置に hydroxylmethyl 基を有するローダミン類 (HMRG) が、pH 依存的に分子内スピロピラン環を形成しうる事を見出し、HMRG の類縁体を系統的に作製することで、プロテアーゼを標的とする可視光励起可能な高感度蛍光プローブの設計原理を確立した。これは、プ
ロテアーゼとの反応前では、生理的 pH 条件下においてプローブ分子はスピロピラン環が効果的に形成され、キサンテン環の共鳴が切断されるため無色であるが、反応点がプロテアーゼにより加水分解をうけると、同条件下においてはスピロピラン環形成が不利となるため、スピロ環形成の解除から高蛍光性のキサンテン母核の共鳴系がつながり高蛍光性分子になる、というものである。この変化を利用することで、プロテアーゼ活性を高感度に蛍光輝度の上昇によって観測可能である。本設計手法は、プロテアーゼのみならず、ガラクトシダーゼ等の加水分解酵素に対しても有効であり、今後、確立した設計手法に則ることで、様々な加水分解酵素に対して高感度の蛍光プローブを開発していくことが可能となると期待される。
Leu-HMGR

Leu-HMGR + Inhibitor

2. アゾ基を利用した低酸素環境検出蛍光プローブの開発と応用

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。例えばがんは、由来する組織に関係なく共通して低酸素環境が存在し、1 mm 以下の小さいがんにも存在することが知られている。このため、低酸素状態を感度良くイメージングすることができれば、hypoxia と疾患の進行の関係がより深く理解でき、また悪性度の高い癌や転移癌を早期に発見できると期待される。基礎研究レベルで低酸素状態を検出するために最も汎用されている手法は、生体内においてピモニダゾールのニトロ基の還元反応が低酸素環境下で特異的に引き起こされるという現象に基づき、反応生成物を免疫染色にて検出する方法である。この手法は、細胞レベルで正確に酸素勾配を測定可能であり、特に免疫組織化学染色では低酸素の勾配を階層構造下で可視化・比較でき
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る有用な手法である。その一方で、ピモニダゾール染色法では、対象を生きたまま観察する目的
では使用できず、新たな手法の開発が望まれてきた。我々は、生きたままの状態で低酸素環境を可視化することを目指し、研究を行った。本研究では、低酸素環境を検出する反応部位として芳香族アゾ化合物を新たに採用し、蛍光プローブの開発を行った。
開発したプローブ、MAR, MASR の構造を図に示す。一般に芳香族アゾ化合物は、励起状態からの光異性化が極めて素早く進行するため、分子は無蛍光性である。この性質のため、アゾ構造
を蛍光色素の共鳴系に組み込んだプローブでも、分子の蛍光性は観測限界以下まで抑制された。
また芳香族アゾ基は、低酸素環境下において各種還元酵素群により N=N 結合が還元的に開裂されることが知られており、この開裂反応により開発したプローブから高蛍光性の分子 2-MeRG, 2MeSiR600 が放出されるよう分子が設計されている。このように、プローブは反応前後において、無蛍光性から高蛍光性の分子となることから、生きたままのサンプル上で低酸素環境を蛍光の上昇により検知可能である。開発したプローブを細胞に適用したところ、常酸素環境下では蛍光が非常に低く抑えられた一方で、培養条件を低酸素下とした場合には、細胞から高い輝度での蛍光が観察された。MAR と MASR は、それぞれ蛍光色が緑、赤と異なり、応答する酸素濃度領域が異なることから、２つのプローブで多重染色することで、酸素濃度勾配が蛍光色の勾配として観測可能であった。個体への応用として、マウスの網膜動脈分枝閉塞症のモデルにプローブを適用したところ、分枝閉塞を形成させ hypoxia を惹起した部位特異的にプローブ蛍光の上昇が観測された。以上より、我々が開発したプローブは、細胞や個体など、生体サンプルが生きたままの状態で低酸素状態を感度良く検出可能であることが示された。

Hypoxia

Hypoxia

Normoxia

Normoxia

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3. 有機小分子蛍光プローブを用いた電気泳動ゲル内酵素アッセイによる細胞内酵素活性の網羅的解析
タンパク質を作り出すヒトの遺伝子に記録されている遺伝情報は、ヒトゲノム計画で詳らかとされてきた。一方で、タンパク質が持つ【機能】は遺伝子によりコードされるアミノ酸配列から一概に規定されるものではないことから、あるタンパク質がどのような機能を有しているか、という根本的な疑問の解明はしばしば困難を伴い、生命現象を真に理解する上でのボトルネックとなっている。また、タンパク質の機能は動的な性質をも有していることから、生細胞中での特定のタンパク質のはたらきを理解するためには、タンパク質が有する機能を生化学的・生物学的な面から評価することも重要である。
タンパク質の機能探索研究において、特定の酵素反応における基質となり、光学特性の変化によってその活性を評価できる有機小分子蛍光プローブは、その標的酵素のはたらきを蛍光の色や輝度という直感的な形で可視化解析することができるツールとして有用であり、これまでも生化学研究や分子イメージングに用いられてきた。我々は、このような有機小分子蛍光プローブを、
二次元電気泳動を用いたプロテオーム解析と組み合わせて用いることで、特定の酵素活性を示す
タンパク質をその発現量ではなく活性に応じた形で網羅的に解析、探索する新規の手法の開発をおこなった。
ザイモグラフィー法は、特定の酵素活性に基づいてプロテオームの解析をおこなう実験系として用いられており、非変性条件下の電気泳動によりタンパク質を分画し、電気泳動ゲル内の酵素
アッセイによって活性を有するスポットを呈色検出する手法である。吸光度の変化を利用した酵
素活性の検出は汎用性に優れるものの、その検出感度の低さと検出精度の悪さが実用面での制約となっているため、我々は高感度測定を達成すべく、蛍光プローブを用いた酵素アッセイを採用した。蛍光プローブをザイモグラフィー法で用いた場合、活性により生成する高蛍光性分子の拡散によって検出感度および蛋白質同定の解像度が低下するため、これを解決すべく我々は、電気泳動を行ったゲルを細分し、これを 384 ウェルのマルチウェルプレートに分注した後にウェル内で蛍光アッセイをおこなう仕組みを新たに考案した。これにより、高感度かつ高分解能をもって電気泳動ゲル内のタンパク質の活性を検出することができることが確かめられた。6 種類の異なる酵素活性を有するタンパク質について、本手法で活性評価を行った結果、0.1-10 ng という微量のタンパク質についても当該の酵素が含まれるウェルを選択的に検出し、質量分析法による解析
によって活性本体のタンパク質を同定することが可能であることが確かめられた。
我々は更に、生体内の新たな酵素活性を有するタンパク質を見出すことを目的とし、さまざまな反応様式に対応する 20 種類以上の新規の有機小分子蛍光プローブ群を設計・合成し、確立した本手法へと適用した。これにより、外来性の細胞遊走因子の代謝に寄与する可能性のある蛋白質を新たに同定することにも成功した。本手法は極めて高感度に、また網羅的にタンパク質の機能を探索し、また同定できることから、今後本手法の活用により、種々の蛋白質の機能解明が大きく進むことが期待される。

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APEH

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。
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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。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。
2013 年においては、大学院博士課程に所属する１１名の学生の内、８名が学術振興会の DC特別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
－181－
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究の場での経験を養うべく、ナノバイオ国際共同研究教育拠点のインターンシッププログラムを利用し短期留学として博士課程の学生 1 名を２ヶ月程度海外の研究室へと派遣するなど、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 133 会年会において 3 件の学生優秀発表賞を、第 1
回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラムと第 23 回金属の関与する生体関連シンポジウム
において 計 3 件のポスター賞を、第 11 回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォ
ーラムにおいて若手研究者奨励賞を、分子イメージング学会第８回学術集会において最優秀発表賞を受賞し、国内学会での受賞件数は 8 件にのぼった。また国際学会においても、1st Asian
Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic Organic Chemistry に お い て poster
presentation 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。また、東京大学の学生を対象として、学業、課外活動、各種社会活動、大学間の国際交流等の各分野において、「優れた評価を受けた」「優秀な成績を修めた」「本学の名誉を高めた」などの顕著な功績のあった個人又は団体に総長が表彰を行う「東京大学総長賞」において、本研究室所属の薬学科 6 年生の研究成果に対して当該年度の総長大賞が贈られたことなどもあわせ、研究組織内外での注目度の高さが伺える。

自己点検･評価
下記の外部からの評価に見られる通り、2013 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１つである Angew. Chem. Int. Ed. および J. Am. Chem. Soc. への計 5 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。これらの研究内容の１つは掲載雑誌のspotlights で特集されており、また別の研究に関しても、その研究内容を元にしたデザインが当該論文掲載号の back cover として採択されており、注目の高さが伺える。更に、当研究室で開発に成功した近赤外蛍光カルシウムプローブ「CaSiR-1」がタカラバイオ(株)より販売開始された
他、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。

－182－
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—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、本年も報道機関によって研究成果が、多数取り上げられた。


日刊工業新聞、2013 年 2 月「細胞内のカルシウムイオン 赤色蛍光で可視化」



日経産業新聞、2013 年 3 月「細胞内カルシウムの変化 赤色の試薬で観察」



日経バイオテク ONLINE、2013 年 5 月「東大薬、蛍光プローブ活用の DEG アッセイ法で微量酵素の活性検出、ファーストインクラス薬剤創出の原動力に」

J Am Chem Soc Spotlights, 2013 年 5 月 「DICED ELECTROPHORESIS GEL ASSIGNS BIOCHEMICALACTIVITY TO PROTEINS」



日刊工業新聞、2013 年 10 月、「がん・虚血性疾患の酸素不足組織 生きたまま可視化」

学 術 論 文1)

Wen Piao, Satoru Tsuda, Yuji Tanaka, Satoshi Maeda, Fengyi Liu, Shodai Takahashi, Yu Kushida,
Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Takuya Terai, Toru Nakazawa, Masanobu Uchiyama, Keiji Morokuma,
Tetsuo Nagano, and Kenjiro Hanaoka, "Development of a New Class of Azo-based Fluorescence
Probes to Detect Different Levels of Hypoxia" Angew. Chem. Int. Ed., 52, 13028-13032 (2013).

2)

Toru Komatsu, Kenjiro Hanaoka, Alexander Adibekian, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Mitsuyasu
Kawaguchi, Benjamin Cravatt and Tetsuo Nagano, "Diced Electrophoresis Gel Assay for Screening
Enzymes with Specified Activities" J. Am. Chem. Soc., 135, 6002-6005 (2013).

3)

Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi Kato and Tetsuo
Nagano, "A Water-soluble Mechanochromic Luminescent Pyrene Derivative Exhibiting Recovery of
the Initial Photoluminescence Color in a High-humidity Environment" Advanced Functional
Materials, 23, 5277-5284 (2013).

4)

Takuya Terai and Tetsuo Nagano,"Small-molecule Fluorophores and Fluorescent Probes for
Bioimaging" Pflugers Arch - Eur J Physiol, 465, 347–359 (2013).

5)

Takahiro Egawa, Kazuhisa Hirabayashi, Yuichiro Koide, Chiaki Kobayashi, Naoya Takahashi,
Tomoko Mineno, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Toru Komatsu, Yuji Ikegaya, Norio Matsuki, Tetsuo
Nagano and Kenjiro Hanaoka, "Red Fluorescence Probe for Monitoring Dynamics of Cytoplasmic
Calcium Ion" Angew. Chem. Int. Ed., 52, 38740-3877 (2013).

6)

Takuya Terai, Rie Tomiyasu, Tomoe Ota, Tasuku Ueno, Toru Komatsu, Kenjiro Hanaoka, Yasuteru
Urano and Tetsuo Nagano, "TokyoGreen Derivatives as Specific and Practical Fluorescent Probes
for UDP-Glucuronosyltransferase (UGT) 1A1" Chem. Commun., 49, 3101-3103 (2013).

7)

Ryosuke Kojima, Hideo Takakura, Takeaki Ozawa, Yukio Tada, Tetsuo Nagano and Yasuteru Urano,"Rational Design and Development of Near-infrared-emitting Firefly Luciferins Available in vivo"
Angew. Chem. Int. Ed., 52, 1175-1179 (2013).

8)

Masayo Sakabe, Daisuke Asanuma, Mako Kamiya, Ryu Iwatate, Kenjiro Hanaoka, Takuya Terai,
Tetsuo Nagano and Yasuteru Urano, "Rational Design of Highly Sensitive Fluorescence Probes
－183－
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For Protease and Glycosidase Based on Precisely Controlled Spirocyclization" J. Am. Chem. Soc.,
135, 409-414 (2013).
9)

Naoki Fukushima, Naoya Ieda, Kiyoshi Sasakura, Tetsuo Nagano, Kenjiro Hanaoka, Takayoshi
Suzuki, Naoki Miyata Hidehiko Nakagawa "Synthesis of a photocontrollable hydrogen sulfide donor
using ketoprofenate photocages"Chem. Commun., 50, 587-589 (2013).

総 説 ・ 著 書
1)

"ケミカルバイオロジー - 成功事例から学ぶ研究戦略 -" 長野哲雄, 萩原正敏 監訳, 丸

善出版 （2013）2)"創薬の標的分子探索の新技術" 小松 徹、長野 哲雄、MEDCHEM NEWS, 23,33-40 (2013).

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.

"バイオイメージング蛍光プローブ開発の新戦略"、長野哲雄、日本薬学会第 133 年会、2013
年 3 月 27 日～2013 年 3 月 30 日、横浜

2.

"進展するバイオイメージング研究"、長野哲雄、理研シンポジウム 第 8 回有機合成化学のフロンティア、2013 年 7 月 5 日、埼玉

3.

"新開発の蛍光プローブを用いた革新的創薬研究"、長野哲雄、第 1 回最先端創薬科学シンポ
ジウム、2013 年 9 月 28 日、長崎

4.

"新開発の蛍光プローブと革新的アカデミア創薬研究"、長野哲雄、第 24 回クロマトグラフ
ィー科学会議、2013 年 11 月 13 日、東京

－184－
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花岡健二郎1.

"新規蛍光団の創製から拓く蛍光イメージング"、生体機能関連化学部会若手の会・第 25 回
サマースクール、2013 年 7 月 26 日～7 月 27 日、八王子2.

"硫化水素（H2S）選択的蛍光プローブの開発とその応用"、第 13 回日本 NO 学会学術集会、2013 年 6 月 28 日～6 月 29 日、沖縄

3.

"硫化水素選択的蛍光プローブの開発とその応用"、第 66 回日本酸化ストレス学会学術集会、2013 年 6 月 13 日～6 月 14 日、名古屋

受 賞
平林和久

第 1 回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム ポスター賞、2013 年 9 月

松村亮

第 1 回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム ポスター賞、2013 年 9 月

岩木慎平

第 11 回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム
若手研究者奨励賞、2013 年 8 月

朴文

The First Asian Conference for "MONODUKURI" Strategy by Synthetic Organic Chemistry
ポスター賞、2013 年 7 月

島本一史

第 23 回金属の関与する生体関連シンポジウム ポスター賞、2013 年 7 月

小嶋良輔

分子イメージング学会 第８回学術集会 最優秀発表賞、2013 年 5 月

明珍琢也

日本薬学会第 133 年会 優秀発表賞、2013 年 3 月

大沼裕樹

日本薬学会第 133 年会 優秀発表賞、2013 年 3 月

岩木慎平

日本薬学会第 133 年会 優秀発表賞、2013 年 3 月

髙橋翔大

平成 24 年度学生表彰「東京大学総長賞」 総長大賞、2013 年 3 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、特任教授
長野哲雄、日本ケミカルバイオロジー学会 顧問（名誉会長）
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、文部科学省科学技術・学術審議会 臨時委員
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

－185－
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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、機関評価委員会委員
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
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
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 産学共同実用化開発事業評価委員会 専門委員

－186－
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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

講 師

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）

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）

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、情報伝達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Ｘ線結晶解析を可能なシンクロトロン放射光を用いるＸ線回折法、さらにはＸ線小角散乱法も積極的に利用してきた。研究の環境･設備面では、熱力学的測定によって結合定数を決定できる等温滴定カロリメトリー（ITC）装置、結晶化ロボット、遺伝子組み換え実験を迅速かつ安全に
－187－
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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 の中で TLR7 と TLR8 はウイルス由来の一本鎖 RNA を認識し、自然免疫反応を引き起こす。TLR7 および TLR8 の合成低分子リガンドは抗ウイルス薬やがんに対する治療薬としてすでに臨床応用されているが、これらのリガンドによる TLR7/8 の活性化機構およびリガンド認識機構はまったく不明であった。今回筆者らは、ヒト TLR8 のリガンド非結合型 2 量体構造および結合型 2量体構造の X 線結晶構造解析を行い、低分子リガンドの認識機構を明らかにした。その結果、TLR8 はロイシンリッチリピート(LRR)14 と LRR15 の間の Z-loop が切断されていたが、N 末端側断片と C 末端側断片が会合してリング形構造を保っていることがわかった。また TLR8 の 2 量体
構造は、リガンド非結合型および結合型のいずれも
C 末端同士で向かい合った m 字型をしており、リガンド結合によって 2 量体の相互作用面が変化して C 末端同士の距離が接近することが明らかになった。このことから、リガンド結合によってTLR8 の 2 量体が再構成され、シグナルを下方に伝えると結論付けた。また初めて低分子リガンドの結合位置および認識機構を原子レベルで明らかにし、認識に重要なアミノ酸を同定することに成功した。
３．TTP の構造科学的研究
α-tocopherol transfer protein (α-TTP)は肝臓に特異的に発現し、生体中でのビタミン E 濃度の維持に関わる蛋白質である。食物中から肝細胞中に取り込まれたビタミン E 同族
体の中から、α-TTP が α-tocopherol を選択的に認識し，形質膜へと輸送することで肝細胞から血流中に α-tocopherol が放出される。TTP は先天性ビタミン E 欠乏症（AVED）の原因遺伝子であり，現在までに十数種の変異が報告されている。しかし、α-TTP が α-tocopherol を選択的に形質膜に輸送する機構に関しては不明であった。本研究では、α-TTP、
－188－
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α-tocopherol、phosphatidylinositol phosphates (PIPs)からなる 3 者複合体のＸ線結晶構造解析を行い、α-TTP の AVED を引き起こすアルギニン残基は PIPs のリン酸基と相互作用していること、
PIPs と結合することで α-tocopherol 結合部位への蓋が開くことが明らかとなった。α-TTP が形質膜上の PIPs を目印とすることで方向性を持った輸送を可能にしており、また、それに伴い αtocopherol 結合部位への蓋が開くことで輸送が促進されているものと考えられる。
４．核内レセプターとそのリガンドとの複合体構造
活性型ビタミン D3 は、カルシウム代謝調節や細胞の分化・誘導など様々な生理機能に関与しており、その作用は核内受容体であるビタミン D 受容体(VDR)を介して起こることが知られている。
リガンド結合に伴って、RXR とのヘテロダイマー化、helix12 の安定化及び活性化因子である
coactivator(CoA)のリクルートという一連の変化が起こり、標的遺伝子の転写を活性化することが分かっている。VDR のリガンドはこれまでにも数多くの報告があるが、本研究ではノンセコステ
ロイド型である TTYN7, 8, 11, 12 と呼ばれる４種類のリガンドに着目した。TTYN8, 11 はアゴニ
スト活性が強く、TTYN7, 12 はアゴニスト活性が弱く、特に TTYN12 はほとんど活性を持たない。
これらのリガンドと VDR の複合体構造解析によりその活性の相違を構造科学的に明らかにした。
rat の VDR のリガンド結合ドメイン(LBD)を大腸菌発現系で発現精製を行い、co-activator ペプ
チドとリガンドの三者複合体の結晶化を行った。活性型ビタミン D においては、1 位の OH 基はTyr143, Ser274 と、2 位の OH 基は Ser233, Arg270 と、25-OH は His301, His393 と水素結合を形成していることが既に知られている。その結果、一部で強い活性を持つリガンドと弱い活性を持
つリガンドとでは結合様式の違いが見られた。TTYN11,7 では Ser233 と Arg278 と—位の OH
基と直接水素結合しているのに対し、TTYN8, 12 では水分子を介した間接的な水素結合を起こしていた。更に最も活性の弱い
TTYN12 では Ser271 のマルチコ
ンフォマーが見られ、リガンドとSer271 との間に新たな水素結合の形成が見られた。変異体解析を
行 う こ と に よ り 、 TTYN と
Ser233 及び Arg270 との水素結合が VDR の活性に重要であることが分かった。また Ser271 のマ
ルチコンフォマーによって、アゴ
ニストフォームの安定化に重要と思われるタンパク質内水素結合やリガンド-タンパク質間の水素結合の寄与が小さくなっていることが分かった。
また VDR の DNA 結合に依存しないノンジェノミック作用についても論文化した。

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
－189－
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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
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
大戸講師、藤間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、陽イオン交換樹脂を利用して鶏卵から卵白リゾチームを精製する。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
－190－
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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。

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。学内での共同研究も行っている。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 reorganization of the Toll-like receptor 8 dimer induced by agonistic ligands (2013)
Tanji, H, Ohto, U, Shibata, T, Miyake, M, and Shimizu, T
Science 339, 1426-1429
2) Impaired α-TTP-PIPs Interaction Underlies Familial Vitamin E Deficiency. (2013)
Kono N., Ohto U., Hiramatsu T., Urabe M., Uchida Y., Satow Y., and Arai H.
Science 340, 1106-1110
3) Structural basis for vitamin D receptor agonism by novel nonsecosteroidal ligands (2013)
Asano, L., Ito, I., Kuwabara, N., Waku, T., Yanagisawa, J., Miyachi, H. and Shimizu, T.
FEBS letters 587, 957-963
4) Characterisation of an intrinsically disordered protein complex of Swi5-Sfr1 by ion mobility mass
spectrometry and small-angle X-ray scattering (2013)
Saikusa K, Kuwabara N, Kokabu Y, Inoue Y, Sato M, Iwasaki H, Shimizu T, Ikeguchi M, Akashi S.
Analyst. 138, 1441-1449
5) A nonclassical vitamin D receptor pathway suppresses renal fibrosis. (2013)
－191－
目次へ

Ito, I., Waku, T., Aoki, M. Abe, R., Nagai, Y., Watanabe, T., Nakajima, Y., Ohkido, I., Yokoyama, K.,
Miyachi, H., Shimizu, T., Murayama, A., Kishimoto , H., Nagasawa, K., Yanagisawa, J.
J. Clin. Invest. 123, 4579-4594
6) Human TLR4 polymorphism D299G/T399I alters TLR4/MD-2 conformation and response to a weakligand monophosphoryl lipid A (2013)
Yamakawa, N., Ohto, U., Akashi-Takamura, S., Takahashi, K., Saitoh, S., Tanimura, N., Suganami, T.,
Ogawa, Y., Shibata. T., Shimizu, T., and Miyake, K.
Int. Immunol. 25, 45-52
7) TLR4-MD-2 complex is negatively regulated by an endogenous ligand, globotetraosylceramide (2013).
Kondo Y., Ikeda K., Tokuda N., Nishitani C., Ohto U., Akashi-Takamura S., Ito Y.,Uchikawa M., Kuroki
Y., Taguchi R., Miyake K., Zhang Q., Furukawa K., and Furukawa K.
Proc Natl Acad Sci USA 110, 4714-4719
8) Serum amyloid A3 binds MD-2 to activate p38 and NF-κB pathways in a MyD88-dependent manner(2013)
Deguchi, A., Tomita, T., Omori, T., Komatsu, A., Ohto, U., Takahashi, S., Tanimura, N., Akashi-Takamura,S., Miyake, K., & Maru, Y. J. Immunol. 191, 1856-1864
9) 自然免疫系 RNA 受容体 TLR8 の結晶構造 (2013) 丹治裕美、大戸梅治、清水敏之
結晶学会誌 55, 285-289
10) ライソゾーム病原因タンパク質β－ガラクトシターゼの構造基盤 (2013)
清水敏之

薬学雑誌 133, 509-517

口頭発表・ポスター発表など
口頭発表

１３件（国際学会 ４件、国内学会 ９件）

ポスター発表１５件（国際学会 ５件、国内学会 １０件）

－192－
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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）カイコを用いた糖尿病カイコモデル
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。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。現在、本抗生物質について、実用化研究を行っている。

表 カイコシンの強力な殺菌活性教室の垣内准教授のグループは、カイコの免疫機構に関する以下の研究を行っている。無脊椎動
物は自然免疫機構に依拠して病原体に対する感染防御を行う。一方、脊椎動物は、暴露経験のある
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異物に対して二回目以降の免疫応答を増強させる適応免疫機構を有する。無脊椎動物には、適応免疫機構は存在しないと考えられてきたが、最近、昆虫において、致死量以下の病原体への曝露がその病原体に対する長期的な感染抵抗性を賦与する例が報告されている。しかしながら、無脊椎動物の免疫機構の適応的な性質の分子メカニズムは不明である。本研究は、カイコー腸管出血性大腸菌(EHEC)感染モデルを用いて、自然免疫機構の適応的性質の分子メカニズムの解明を試みた。
カイコに予め EHEC の熱処理菌体を注射すると、カイコは EHEC に対して感染抵抗性を示した。
EHEC の熱処理菌体を注射したカイコはグラム陽性細菌である黄色ブドウ球菌に対しては感染抵抗性を示さなかった。また、幼虫期に熱処理菌体を注射したカイコは蛹になった後も EHEC に対して感染抵抗性を示した。さらに、EHEC の細胞壁の構成成分であるペプチドグリカンを注射した
カイコは EHEC に対して感染抵抗性を示した。EHEC の熱処理菌体を予め注射したカイコに対して、再度 EHEC の熱処理菌体を注射すると、EHEC の熱処理菌体を初めて注射したカイコに比べて、体液中における抗菌ペプチドの産生量が増大した。以上の結果は、カイコの免疫システムが細菌のペプチドグリカンを認識し、抗菌ペプチドの産生量を増大させることによって、二回目以降の病原体の感染に対して抵抗性をもたらすことを示唆している。本研究は、カイコの免疫機構において、抗原の選択的認識、持続性、二次応答の増強という脊椎動物の獲得免疫の特徴と類似した性質が備わっていることを明らかにした。
図 熱処理死菌を注射したカイコは、細菌感染に対して抵抗性を示す。

松本靖彦助教らは、II 型糖尿病治療薬の薬理効果を評価するための糖尿病カイコモデルの確立に成功した。カイコに高グルコース餌を長時間与えると、II 型糖尿病患者が呈する症状である空腹時
血糖値の上昇、耐糖能の低下、インスリン抵抗性を示した。この糖尿病カイコに II 型糖尿病治療薬であるピオグリタゾンを投与すると、空腹時血糖の低下が見られた。本研究で新たに開発された糖尿病カイコは、II 型糖尿病治療薬の開発に貢献すると期待できる。

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教育の概要大学の使命は、言うまでもなく、若い学生諸君の教育である。当教室では、将来国際的な水準で活躍できる研究者の養成に注力している。それを達成するために、学生諸君が自ら研究を立案して実行できる、という点に力点をおいた教育を実施している。具体的には、（１）プロトコール（実験原記録）の執筆、（２）教室員が参加するセミナー（論文紹介会）及びコロキウム（実験報告会）における発表・質疑応答、及び（３）原著論文の執筆、に特に力を入れている。
プロトコールについては、それを書くことが研究者に最も大切な仕事であることを学生がしっかり認識できるようにしている。すなわち、「目的」「方法」「実験」「結果」「考察」のそれぞれの項の意義を理解し、他の人に見せても理解ができる形式にまとめることを学生に対して要求している。
セミナーやコロキウムにおいて発表者は、自分の発表の「要旨」を述べ、発表のメッセージをはっきり示すようにさせている。さらに、メッセージの重要性を「イントロダクション」として説明するようにさせている。「要旨」及び「イントロダクション」の説明の後、聴衆である学生諸君からの質疑と発表者による応答を行っている。質問に対して適切に回答できることは、研究者として必須な能力である。また、聴衆の立場から、研究発表に対する質問がきちんとできることも大切である。特に質問する場合の形式として、「イエス」「ノー」いずれかのはっきりした回答が得られる
ような質問をすることを学生諸君に要求している。学生同士の質疑応答に対して、教員としてコメントしてゆくことは，労力を要するが極めて重要な教育行為であると認識している。
学生にとって、プロトコールを書き実験を行い、さらに教室内での実験報告会での発表を経て、研究成果を国際学会に発表することが最終的な段階である。その中で特に重要なのは、論文を専門誌に発表することである。当教室では、特別な場合を除いて学生には、まず日本語での論文を執筆させている。それを教員が添削することにしている。10 回以上のやりとりになることが少なくな
いが、教員による研究者教育として、最も重要なことであると位置づけている。
当教室における研究者教育で特徴的な点は、教員自らが実験をするように努力していることであろう。ともすると実験することは、研究者教育の中で軽視される傾向にあるように思う。私たちは、実験することの大切さを教員自らが実践することにより、学生に示してゆくことに努力している。

産 学 連 携教授の関水和久は、平成 12 年に、自らの研究成果を事業化することを目的として、株式会社ゲノム創薬研究所を設立し、産学連携に積極的に推進している。現在関水は、東京大学から、この会社の顧問としての兼業を認可されている。この会社は、東京大学と「カイコ幼虫の病態モデルを用いた創薬基盤の開拓に関する研究」という研究題目で共同研究契約を締結している。すでにいくつかの東京大学との共同特許が成立しており、具体的な産学連携の取り組みが始まっている。

自己点検･評価
カイコを医薬品の治療効果や食品の有用性を評価するためのモデル動物として使う、という我々の試みに対する学会や産業界からの評価は、研究を開始した 10 年前に比べれば、大変高まってき
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たというのが実感である。しかしながら、カイコのモデル動物としての評価はまだ一般的とは言い難く、その有用性について研究成果を蓄積し、アピールする必要がある。

学 術 論 文1.

Paudel A, Kaneko K, Watanabe A, Shigeki M, Motomu K, Hamamoto H, Sekimizu K（2013）
Structure-activity relationship study of novel iminothiadiazolo-pyrimidinone antimicrobial agents, J
Antibiot (Tokyo) 66, 663-667

2.

Omae Y, Hanada Y, Sekimizu K, Kaito C（2013） Silkworm apolipophorin protein inhibits hemolysin
gene expression of Staphylococcus aureus via binding to cell surface lipoteichoic acids, J Biol Chem
288, 25542-25550,

3.

Kaito C, Saito Y, Ikuo M, Omae Y, Mao H, Nagano G, Fujiyuki T, Numata S, Han X, Obata K,
Hasegawa S, Yamaguchi H, Inokuchi K, Ito T, Hiramatsu K, Sekimizu K（2013） Mobile genetic
element SCCmec-encoded psm-mec RNA suppresses translation of agrA and attenuates MRSA
virulence, PLoS Pathog9, e1003269

4.

Ishii K, Hamamoto H, Sekimizu K（2013） [Regulation of innate immunity by the insect cytokine
paralytic peptide in the silkworm Bombyx mori], Seikagaku. The Journal of Japanese Biochemical
Society 85,1091-1095

5.

Ishii K, Adachi T, Hamamoto H, Oonishi T, Kamimura M, Imamura K, Sekimizu K（2013） Insect
cytokine paralytic peptide activates innate immunity via nitric oxide production in the silkworm
Bombyx mori, Developmental and comparative immunology 39, 147-153

6.

Hu Y, Hamamoto H, Sekimizu K（2013） Use of silkworms to evaluate the pathogenicity of bacteria
attached to cedar pollen, Drug discoveries & therapeutics 7, 153-157

7.

Dzoyem J P, Hamamoto H, Ngameni B, Ngadjui B T, Sekimizu K（2013） Antimicrobial action
mechanism of flavonoids from Dorstenia species, Drug discoveries & therapeutics 7, 66-72

国 際 学 会
Characterization and mechanistic analysis of novel antibiotics Kaikosin, produced by Lysobacter sp.
Hiroshi Hamamoto, Su Jie, Paudel Atomika, Makoto Urai, Kazuhisa Sekimizu
International Symposium on Genome Science Expanding Frontiers of Genome Science, 1 月 9 日〜10 日,
Tokyo
Insulin signaling pathway contributes to increase of polyamines in response to hyperglycemia in silkworm,
Bombyx mori.
Yasuhiko Matsumoto, Kyohei Higashi, Kazuei Igarashi, and Kazuhisa Sekimizu
Gordon Research Conferences –Polyamines -, 2013 年 6 月 16-21 日, Waterville Valley Resort, Waterville
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Valley, NH, America
Molecular Target analysis of Novel Antibiotics Kaikosins
H. HAMAMOTO, J. Su, A. PAUDEL, M. URAI, K. KATAOKA, K. SEKIMIZU
53th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (ICAAC)、 9 月 10 日〜13 日、DenverAntibacterial activity of a novel lipopeptide antibiotic, kaikosin E, is enhanced by host factors
Jyunichiro Yasukawa, Hiroshi Hamamoto, Jie Su, Paudel Atmika, Makoto Urai, Satoshi Nishida, Kazuhisa
Sekimizu
The 2nd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products:
Target ID and Regulation of Bioactivity、10 月 28 日〜29 日、横浜
Molecular Target analysis of the Novel Antibiotics Kaikosins
Kazuhisa Sekimizu, Hiroshi Hamamoto
The 2nd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products:
Target ID and Regulation of Bioactivity、10 月 28 日〜29 日、横浜

招 待 講 演ヒト病態モデルカイコを活用した新薬の開発と課題
関水和久
第５回公開シンポジウム「カイコ産業の未来」、1 月 18 日、東京
カイコ病態モデルを利用した医薬品の探索研究
浜本洋、石川繭子、瀬筒秀樹、坪田拓也、片岡啓子、松本靖彦、垣内力、関水和久
日本薬学会 第 133 年会、3 月 27 日〜30 日、横浜
黄色ブドウ球菌に見出された病原性抑制機構
垣内力、齋藤裕樹、幾尾真理子、大前陽輔、毛瀚、長野源太郎、藤幸知子、沼田俊介、韓笑、小幡
佳津明、長谷川節雄、山口博樹、猪口孝一、伊藤輝代、平松啓一、関水和久
第 36 回日本分子生物学会年会、12 月 3 日〜6 日、神戸
次世代シークエンサーを用いた黄色ブドウ球菌の宿主応答因子の網羅的な解析手法
浜本洋、石井健一、安達健朗、鈴木穣、関水和久
第 36 回日本分子生物学会年会（ワークショップ「ウェット個別研究とドライ研究の実践的超融合〜新しい分子生物学のあり方を模索する」）、12 月 3 日〜6 日、神戸

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カイコ病態モデルを利用した医薬品の探索研究
浜本洋
日本動物実験代替法学会第 26 回大会（ランチョンセミナー「シルクワームによる挑戦」）、12 月 19日〜21 日、京都
シルクワームによる挑戦
関水和久
日本動物実験代替法学会第 26 回大会（ランチョンセミナー「シルクワームによる挑戦」）、12 月 19日〜21 日、京都

他大学等の非常勤講師
関水 和久
徳島大学大学院での講義「創薬遺伝子生物学持論」 6/10/2013
浜本 洋
徳島大学薬学部 ４年制学部４年生対象の学部講義「創製薬学３」 6/20/2013

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

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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

石川 稔

(いしかわ・みのる)（平成 25 年 4 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講師、博士（薬学）

講 師

藤井 晋也

(ふじい・しんや)（平成 25 年 12 月 1 日より）
平成 12 年東京大学薬学部卒、平成 14 年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：東京医科歯科大学生体材料工学研究所助教、博士（薬学）助 教松本 洋太郎(まつもと・ようたろう)（平成 25 年 10 月 1 日 帝京大学薬学部講師に転出）
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）

助 教

三澤 隆史

(みさわ・たかし)（平成 25 年 4 月 1 日より）
平成 19 年共立薬科大学薬学部卒、平成 24 年東京大学大学院薬学研究科博士後期過程修了
前職：ウイスコンシン大学化学科博士研究員、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
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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）。
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（ファーマコロジカルシャペロン：pharmacologicalchaperone）の創製（第３章）、に関する研究を遂行している。
生物活性物質が医薬として利用されるためには、薬効以外の最適化も必要である。生物活性物質
が薬らしく働くよう、創薬の後期で物性を最適化する新しい方法論、具体的には、低分子の水溶性向上策やケイ素原子の利用を提案した（第４章）。
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。
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“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。
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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
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。
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
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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 IAP 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 IAP 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を設計・合成し（図２）、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。加えて、阻害薬がこれまで報告されていなかった標的タンパク質を生細胞中で減少させることにより、がん細胞の増殖も抑制することも示すことができた。
プ ロ テ イ ンノ ッ ク ダウン 法
IAP

IA Pリ ガン ド - リ ガン ド
連結小分子

IAP
Ub

IA Pリ ガン ド

Ub
Ub
Ub
Ub
Ub

標的タ ンパク 質リ ガン ド
IA Pと 標的タ ンパク が IA Pが標的タ ンパク を人工的な複合体を 形成 特異的にユビキチン 化

標的タ ンパク
の分解

応
用
可
能
性

標的
タ ンパク 質下流
タ ンパク 質

率

細
胞
増
殖
抑
制

ケミ カ ルバイ オロ ジ ー

がん
細胞増殖

IA P分解分子ー ＋ ー ー ＋
標的タ ンパク 分解分子ー ー ＋ ー ＋
標的タ ンパク /IA P分解分子 ー ー ー ＋ ー

cell$viability(%)

分子標的薬

図２. IAP 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
IAP : inhibitor of apoptosis protein、Ub : ユビキチン
次に、IAP がアポトーシスを抑制する機能に着目し、IAP の分解誘導を制御すべくメチルベスタ
チン部分構造を変換した結果、標的タンパク質と IAP の両方を分解誘導する低分子と、標的タン
パク質を特異的に分解誘導する低分子の２系統を創出した。これらを用いた検討より、標的タンパ
ク質/IAP ノックダウンは、標的タンパク質特異的ノックダウンよりもがん細胞の増殖を強く抑制することが明らかになった。よって、標的タンパク質/IAP ノックダウンは新しい分子標的薬として期待される。以上、フォールディング異常症など、阻害剤や拮抗剤が知られていないタンパク質
－202－
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の疾患治療や機能解明に、タンパク質ノックダウン法が有用である可能性に期待している。
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３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３. 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
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
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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４上）。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４. ファーマコロジカルシャペロンの応用（上）結合部位の発見、（下）リガンドスクリーニング
ファーマコロジカルシャペロンが示す局在修正は、創薬におけるリガンドスクリーニングに応用できる可能性がある。即ち、化合物添加によって標的タンパク質の局在が修正されれば、その化合物は標的タンパク質リガンドの可能性がある。標的タンパク質として NPC1 のホモログ NPC1L1 を選択した。NPC1L1 は、コレステロールを細胞内に輸送する膜タンパク質であり、脂質異常症治療
薬の標的として注目されている。既知リガンド ezetimibe との競合を指標としたスクリーニングが行われていたことから、ezetimibe と異なる部位に結合する化合物は見出されていなかった。最初に、トラフィッキング異常を示す NPC1 変異体を参考に、小胞体に滞留する NPC1L1 変異体を人工的に作成した。この変異体の局在を指標に化合物をスクリーニング・構造活性相関解析を実施し、NPC1L1 変異体の局在を修正するステロイド型化合物を創出することができた（図 4 下）
。なお、
ezetimibe ではこの局在を修正できなかった。膜タンパク質 NPC1L1 を局在修正する化合物が得られたことから、膜タンパク質を精製することなく、細胞レベルでリガンドスクリーニングができる可能性を示すことができたと考えている。

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４．物性最適化に対する新しい方法論
創薬の最適化研究とは、リード化合物の構造展開により、生物活性化合物を薬らしく仕上げる過程である。最適化研究においては薬理活性の他に、体内動態、物性、安全性、製造法、特許性など
が「薬らしさ」の重要な要素として挙げられる。アカデミア創薬においては、最適化研究の過程が「死の谷」として認識されている。それ故、最適化研究の改善は、大学発創薬研究の重要な使命と言える。
化合物の水溶性は、薬らしさの要素全てに影響を与える重要な物性である。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（分子間相互作用を減少させて）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。

図５. 非平面性／非対称性の付与による溶解性の向上
元素の特性を活かした創薬化学は、古典的な課題でもある。 従来、ヘテロ原子としては酸素、窒素、硫黄、ハロゲン、リン等が好んで導入されていたが、炭素同族元素であるケイ素を導入した
生物活性物質の創製例は決して多くない。炭素—ケイ素の交換により、結合長の伸長、脂溶性の向上、近接ヒドロキシ基の酸性度の増加などの物性変化を引き起こすことが期待される。複数のリード化合物に対して炭素—ケイ素交換を実施した結果、活性を増強させた例や選択性を向上させた
例を示すことができた。加えて、炭素—炭素二重結合の炭素をケイ素に交換することにより、二重結合の不安定性や被代謝性が改善された例も示すことができた。これらの結果より、炭素―ケイ素の交換は、最適化研究における戦略のひとつとして有効であると考えている。

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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、
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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。
大学教員を始めとする研究者の育成も重点課題として積極的に取り組み、その成果の一例として、
過去３年間に当研究室出身者が、助教として 5 名、講師として３名、准教授として３名、教授として１名採用（予定を含む）されている。
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学 術 論 文⑴ Yusuke Mita, Tomomi Noguch-Yachide, Minoru Ishikawa, and Yuichi Hashimoto:
Small-molecular, non-peptide, non-ATP-competitive polo-like kinase 1 (Plk1) inhibitors with aterphenyl skeleton.

Bioorg. Med. Chem., 21(3): 608-617 (2013).
⑵ Masaharu Nakamura, Yotaro Matsumoto, Masaaki Toyama, Masanori Baba, and Yuichi Hashimoto:
Organosilicon compounds as adult T-cell leukemia cell proliferation inhibitors.

Chem. Pharm. Bull., 61(2): 237-241 (2013).
⑶ Yusuke Mita, Kosuke Dodo, Tomomi Noguchi-Yachide, Yuichi Hashimoto, and Minoru Ishikawa:
Structure-activity relationship of benzodiazepine derivatives as LXXLL peptide mimetics that inhibit
the interaction of vitamin D receptor with coactivators.

Bioorg. Med. Chem., 21(3): 993-1005 (2013).
⑷ Masaharu Nakamura, Makoto Makishima, and Yuichi Hashimoto:Development of silicon-containing bis-phenol derivatives as androgen receptor antagonists:
Selectivity switching by C/Si exchange.

Bioorg. Med. Chem., 21(7): 1643-1651 (2013).
⑸ Kenji Ohgane, Fumika Karaki, Kosuke Dodo, and Yuichi Hashimoto:
Discovery of oxysterol-derived pharmacological chaperones for NPC-1: implication for the existenceof second sterol-binding site.

Chemistry & Biology, 20(3): 391-402 (2013).
⑹ Ayato Sato, Kosuke Dodo, Makoto Makishima, Yuichi Hashimoto, and Mikiko Sodeoka:
Synthesis and evaluation of 2,3-dinorprostaglandins: dinor-PGD1 and 13-epi-dinor-PGD1 areperoxisome proliferator-activated receptor α/γ dual agonists.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 23(10):3013-3017 (2013).
⑺ Keisuke Maruyama, Masaharu Nakamura, Shusuke Tomoshige, Kazuyuki Sugita, Makoto Makishima,
Yuichi Hashimoto, and Minoru Ishikawa:
Structure-activity relationships of bisphenol A analogs at estrogen receptors (ERs): discovery of an
ERα-selective antagonist.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 23(14): 4031-4036 (2013).
⑻ Fumika Karaki, Kenji Ohgane, Kosuke Dodo, and Yuichi Hashimoto:
Structure-activity relationship studies of Nieman-Pick type C1-like 1 (NPC1L1) ligands identified by
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screening assay monitoring pharmacological chaperone effect.

Bioorg. Med. Chem., 21(17): 5297-5309 (2013).
⑼ Masaharu Nakamura, Daisuke Kajita, Yotaro Matsumoto, and Yuichi Hashimoto:
Design and synthesis of silicon-containing tubulin polymerization inhibitors: replacement of theethylene moiety of combretastatin A-4 with a silicon linker.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 21(23): 7381-7391 (2013).

総 説 ・ 著 書
(1) 石川稔、橋本祐一：
分子構造の非平面化・非対称化による溶解度向上策と創薬化学への応用．

有機合成化学協会誌, 71(6): 625-636 (2013).
(2) 大金賢司、唐木文霞、 闐闐孝介、橋本祐一:
タンパク質の折りたたみの異常を直すファーマコロジカルシャペロン 〜ニーマンピック病 C 型治療薬を目指した試み〜

現代化学, No. 512, p48-54, 2013 年, 11 月号.．
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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
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） 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
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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 受容体拮抗薬など中枢作用薬について、PET により測定された脳内受容体占有率を in vitro データに基づいて再構築することに取り組んでいる。In
vitro 試験だけでは不十分であり、実験動物の薬物動態データと併用することで、信頼性の向上が期待される。また、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。

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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。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 を阻害
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目次へ

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、さらに薬物トランスポーターに対する内因性プローブを充実させることに取り組んでいる。
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予定である。
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。
(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。事実、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ところ、 [11C](15R )-TIC の肝取り込みクリアランスは rifampicin 投与群で有意に低下した。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。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。 [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、非代謝性の PET 分子プローブ（SC-62807 およびdehydropravastatin）の開発も進めている。また、有機カチオントランスポーターの PET 分子プロ
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ーブの開発も進め、薬物間相互作用研究への応用を計画している。また、SPECT リガンドである
MAG-3 は有機アニオントランスポーターOAT1 基質となることを利用して、阻害剤である
probenecid 投与により、腎取り込み能力が減少することを明らかにしている。
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。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６）。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 4-phenylbutyrate(4PB)を陽性化合物として見出すことに成功した（図６）。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。

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図６ 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。肝特異的に発現する OATP1B3 は一部がん由来細胞にも発現が認められる。
既に、一部のがん由来細胞では、転写開始点近傍が高度にメチル化されているにもかかわらず、
OATP1B3 の発現が認められた。5’RACE を行った結果、これらの細胞では OATP1B3 の転写開始点が異なっており、exon2 と exon3 の間に新たな転写開始点が存在していた。その結果、N 末 28
アミノ酸を欠く Cancer-type (Ct)OATP1B3 が発現していることが明らかとなった。Ct-OATP1B3は細胞膜に局在し、輸送活性を維持していることが確認された。

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、プロドラッグや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)の考え方や抗体やペプチドなど高分子の体内動態について講義している。いずれの講義においても、知識の取得は必要最小限度に抑え、薬物動態学、
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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 10 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、2013 年に楠
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原は８回、前田は 10 回、林は 3 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 362 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 128 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。さらに、前田は 2013 年より、PMDA、厚生労働省が中心となり改定作業を進めている日本版新薬物相互作用ガイドラインの策定のための幹事会メンバーおよびトランスポーターワーキンググループメンバーとしての役割を担っており、自らの研究成果の社会還元にも貢献している。
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. Kusuhara H, Miura M, Yasui-Furukori N, Yoshida K, Akamine Y, Yokochi M, Fukizawa S, Ikejiri K,
Kanamitsu K, Uno T, Sugiyama Y. Effect of coadministration of single and multiple doses of rifampicinon the pharmacokinetics of fexofenadine enantiomers in healthy subjects. Drug Metab Dispos. 2013
Jan;41(1):206-13.
2. Imamura Y, Murayama N, Okudaira N, Kurihara A, Inoue K, Yuasa H, Izumi T, Kusuhara H,

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Sugiyama Y. Effect of the fluoroquinolone antibacterial agent DX-619 on the apparent formation andrenal clearances of 6β-hydroxycortisol, an endogenous probe for CYP3A4 inhibition, in healthy
subjects. Pharm Res. 2013 Feb;30(2):447-57.
3. Takashima T, Wu C, Takashima-Hirano M, Katayama Y, Wada Y, Suzuki M, Kusuhara H, Sugiyama
Y, Watanabe Y. Evaluation of breast cancer resistance protein function in hepatobiliary and renal
excretion using PET with 11C-SC-62807. J Nucl Med. 2013 Feb;54(2):267-76.
4. Yoshida K, Takano J, Ishizu Y, Lezhava A, Ieiri I, Maeda K, Hayashizaki Y, Sugiyama Y. Direct andrapid genotyping of SLCO1B1 388A>G and 521T>C in human blood specimens using the SmartAmp2 method. AAPS J. 2013 Apr;15(2):618-22.
5. Nagasaka H, Miida T, Yorifuji T, Hirano K, Inui A, Fujisawa T, Tsukahara H, Hayashi H, and Inomata
Y. Metabolic improvements in intrahepatic porto-systemic venous shunt presenting various metabolic
abnormalities by 4-phenylacetate. Clin Chim Acta. 2013 Apr;18;419:52-6.
6. Ieiri I, Tsunemitsu S, Maeda K, Ando Y, Izumi N, Kimura M, Yamane N, Okuzono T, Morishita M,
Kotani N, Kanda E, Deguchi M, Matsuguma K, Matsuki S, Hirota T, Irie S, Kusuhara H, Sugiyama Y.
Mechanisms of pharmacokinetic enhancement between ritonavir and saquinavir; micro/small dosing
tests using midazolam (CYP3A4), fexofenadine (p-glycoprotein), and pravastatin (OATP1B1) as probe
drugs. J Clin Pharmacol. 2013 Jun;53(6):654-61．Takahara N, Saga T, Inubushi M, Kusuhara H, Seki
C, Ito S, Oyama N, Yokoyama O, Sugiyama Y, Fujibayashi Y. Drugs interacting with organic aniontransporter-1 affect uptake of Tc-99m-mercaptoacetyl-triglycine (MAG3) in the human kidney:
therapeutic drug interaction in Tc-99m-MAG3 diagnosis of renal function and possible application of
Tc-99m-MAG3 for drug development. Nucl Med Biol. 2013 Jul;40(5):643-50.
7. Ikeda T, Aoyama S, Tozuka Z, Nozawa K, Hamabe Y, Matsui T, Kainuma M, Hasegawa S, Maeda K,
Sugiyama Y. Microdose pharmacogenetic study of⁴C ¹ -tolbutamide in healthy subjects withaccelerator mass spectrometry to examine the effects of CYP2C9∗3 on its pharmacokinetics andmetabolism. Eur J Pharm Sci. 2013 Jul 16;49(4):642-8.
8. Watanabe T, Maeda K, Nakai C, Sugiyama Y. Investigation of the effect of the uneven distribution of
CYP3A4 and P-glycoprotein in the intestine on the barrier function against xenobiotics: a simulation
study. J Pharm Sci. 2013 Sep;102(9):3196-204.
9. Toyoshima J, Kusuhara H, Wempe MF, Endou H, Sugiyama Y. Investigation of the role oftransporters on the hepatic elimination of an LAT1 selective inhibitor JPH203. J Pharm Sci. 2013
Sep;102(9):3228-38.
10. Ito S, Ando H, Ose A, Kitamura Y, Ando T, Kusuhara H, Sugiyama Y. Relationship between theurinary excretion mechanisms of drugs and their physicochemical properties. J Pharm Sci. 2013
Sep;102(9):3294-301

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11. Miyajima M, Kusuhara H, Takahashi K, Takashima T, Hosoya T, Watanabe Y, Sugiyama Y.
Investigation of the effect of active efflux at the blood-brain barrier on the distribution of nonsteroidal
aromatase inhibitors in the central nervous system. J Pharm Sci. 2013 Sep;102(9):3309-19.
12. Nakamichi N, Shima H, Asano S, Ishimoto T, Sugiura T, Matsubara K, Kusuhara H, Sugiyama Y, Sai Y,
Miyamoto K, Tsuji A, Kato Y. Involvement of carnitine/organic cation transporter OCTN1/SLC22A4
in gastrointestinal absorption of metformin. J Pharm Sci. 2013 Sep;102(9):3407-17
13. Izumi S, Nozaki Y, Komori T, Maeda K, Takenaka O, Kusano K, Yoshimura T, Kusuhara H, Sugiyama
Y. Substrate-dependent inhibition of organic anion transporting polypeptide 1B1: comparative analysis
withprototypicalprobe

substrates

estradiol-17β-glucuronide,

estrone-3-sulfate,andsulfobromophthalein. Drug Metab Dispos. 2013 Oct;41(10):1859-66.
14. Shingaki T, Takashima T, Ijuin R, Zhang X, Onoue T, Katayama Y, Okauchi T, Hayashinaka E, Cui Y,
Wada Y, Suzuki M, Maeda K, Kusuhara H, Sugiyama Y, Watanabe Y. Evaluation of Oatp and Mrp2
activities in hepatobiliary excretion using newly developed positron emission tomography tracer[11C]dehydropravastatin in rats. J Pharmacol Exp Ther. 2013 Oct;347(1):193-202.
15. Yoshida S, Yamashita F, Ose A, Maeda K, Sugiyama Y, Hashida M. Automated extraction of
information on chemical-P-glycoprotein interactions from the literature. J Chem Inf Model. 2013 Oct
28;53(10):2506-10.
16. Imai S, Kikuchi R, Tsuruya Y, Naoi S, Nishida S, Kusuhara H, Sugiyama Y. Epigenetic regulation oforganic anion transporting polypeptide 1B3 in cancer cell lines. Pharm Res. 2013 Nov;30(11):2880-90.
17. Hume WE, Shingaki T, Takashima T, Hashizume Y, Okauchi T, Katayama Y, Hayashinaka E, Wada Y,
Kusuhara H, Sugiyama Y, Watanabe Y. The synthesis and biodistribution of [(11)C]metformin as a
PET probe to study hepatobiliary transport mediated by the multi-drug and toxin extrusiontransporter 1 (MATE1) in vivo. Bioorg Med Chem. 2013 Dec 15;21(24):7584-90

総 説・解 説1. Kusuhara H. Imaging in the study of membrane transporters. Clin Pharmacol Ther. 2013
Jul;94(1):33-6.
2. Shitara Y, Maeda K, Ikejiri K, Yoshida K, Horie T, Sugiyama Y. Clinical significance of organic aniontransporting polypeptides (OATPs) in drug disposition: their roles in hepatic clearance and intestinal
absorption. Biopharm Drug Dispos. 2013 Jan;34(1):45-78.
3. Yoshida K, Maeda K, Sugiyama Y. Hepatic and intestinal drug transporters: prediction ofpharmacokinetic effects caused by drug-drug interactions and genetic polymorphisms. Annu Rev
Pharmacol Toxicol. 2013;53:581-612.

－222－
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4. Maeda K, Sugiyama Y. Transporter biology in drug approval: regulatory aspects. Mol Aspects Med.
2013 Apr-Jun;34(2-3):711-8.
5. Tomita Y, Maeda K, Sugiyama Y. Ethnic variability in the plasma exposures of OATP1B1 substrates
such as HMG-CoA reductase inhibitors: a kinetic consideration of its mechanism. Clin Pharmacol
Ther. 2013 Jul;94(1):37-51.
6. Hayashi H, Sugiyama Y. Bile Salt Export Pump (BSEP/ABCB11): Trafficking and Sorting
Disturbances. Curr Mol Pharmacol. 2013 Jul;6(2):95-103.
7. Kusuhara H, Yoshida K and Sugiyama Y. (2013) In Vivo Characterization of Interactions on
Transporters. In: "Transporters in Drug Development" (ed. by Sugiyama Y and Steffansen B),
Springer, New York, pp. 67-97.
8. Maeda K and Sugiyama Y. (2013) Prediction of Hepatic Transporter-Mediated Drug-Drug Interaction
from In vitro Data. In: "Transporters in Drug Development" (ed. by Sugiyama Y and Steffansen B),
Springer, New York, pp. 121-153.
9. 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, 2013, 52:16-22.
10. 林 久允 胆汁酸トランスポーターが関連する疾患と治療、医学のあゆみ「トランスポーターと疾患研究の最前線」（楠原洋之 企画）、医歯薬出版株式会社、2013、245(1): 30-35.
11. 前田和哉 肝トランスポーターと薬剤応答性、医学のあゆみ「トランスポーターと疾患研究の最前線」（楠原洋之 企画）、医歯薬出版株式会社、2013、245(1): 81-91.

受賞
前田和哉
1.

平成 25 年度 日本薬学会奨励賞（日本薬学会）

2.

第 6 回 次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム 優秀発表者賞（日本薬学会医療薬科学部会）

林 久允
1.

平成 25 年度 アステラス病態代謝研究会 最優秀理事長賞（アステラス病態代謝研究会）

2.

平成 25 年度 日本薬物動態学会奨励賞（日本薬物動態学会）

鶴谷有里
１． 日本薬物動態学会 第 28 回年会 ベストポスター賞

－223－
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国内・国際学会での招待講演
楠原洋之
1. 第 35 回関東腎臓研究会
腎尿細管薬物排泄メカニズム：最近の進歩
平成 25 年 1 月 19 日/ クラブ関東、東京
2. 日本薬学会第 133 年会 シンポジウム“脳をターゲットとする薬物デリバリー研究の最前線”
血液脳関門を介した薬物輸送：脳内受容体占有率の予測法
平成 25 年 3 月 28 日、パシフィコ横浜、横浜
3. 第 40 回日本毒性学会学術年会
薬物トランスポーターによる細胞内からの排出輸送過程における薬物間相互作用の評価
平成 25 年 6 月 17 日/幕張メッセ 国際会議場、千葉
4. 5th World Conference on Drug Absorption, Transport and Delivery (WCDATD): Responding to
Challenging Situations
The impact of OATP transporters and their polymorphism on pharmacokinetics
June 24-26, 2013 / Uppsala, Sweden
5. 第 86 回日本生化学会
薬物トランスポーターの発現・機能変動に伴い血漿中濃度・尿中排泄が変動する代謝物の探索
平成 25 年 9 月 11-13 日、パシフィコ横浜、横浜
6. The 1st International Conference of Sugiyama Laboratory: Drug discovery, Development andOptimization of ADME properties
Quantitative Evaluation of the Impact of P-gp and Bcrp at the BBB on the Unbound Concentrations ofDrugs in the Brain
September 25-26, 2013 / Tokyo, Japan
7. 第 57 回日本薬学会関東支部大会
医薬品の体内動態特性を決定する生体膜輸送機構の解明
平成 25 年 10 月 26 日/帝京大学板橋キャンパス、東京
8. 第 36 回日本分子生物学会年会「ドラッグ・リプロファイリングから展開するドラッグ・リポジショニング」
ドラッグリポジショニングに基づく進行性家族性肝内胆汁うっ滞症 2 型治療薬の開発
平成 25 年 12 月 3-6 日 /神戸ポートアイランド、神戸
前田和哉
1. 2013 AAPS Workshop on Drug Transporters
Application of in vitro assays and PBPK modeling to predict intracellular hepatic drug concentrations
March 17-20, 2013 / Bethesda, MD, USA
2. 日本薬学会第 133 年会
ヒト肝細胞を用いた医薬品の肝消失メカニズムの定量的予測の現状
平成 25 年 3 月 27－30 日/パシフィコ横浜、横浜
－224－
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3. The 4th International Conference Clinically Relevant Drug Transporters 2013
Factors for the inter-individual differences in the pharmacokinetics of OATP substrates
April 22-23, 2013 / Berlin, Germany
4. The 16th International Conference on Drug-Drug interactions (DDI-2013)
Prediction of Transporter-mediated DDIs Involving Hepatic Transporters
June 24-27, 2013 / Seattle, WA, USA
5. The 1st International Conference of Sugiyama Laboratory: Drug discovery, Development andOptimization of ADME properties
Basic Concepts and Key Points of the Evaluation of Transporter-mediated Drug Interactions
September 25-26, 2013 / Tokyo, Japan
6. 日本薬物動態学会第 28 回年会
Key Points for the Evaluation of Transporter-mediated Drug-drug Interactions (TP-DDIs) in a Novel
Japanese DDI Draft Guidance
平成 25 年 10 月 9－11 日/タワーホール船堀、東京
7. 第 35 回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
薬物とトランスポーターの相互作用による薬効・副作用発現の変動とその予測にむけて
平成 25 年 11 月 21－22 日/東京大学、東京
8. 第 7 回次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム
薬物トランスポーター分子の機能がヒト in vivo 薬物動態に与える インパクトの定量的予測
平成 25 年 11 月 23－24 日/東北大学、仙台
9. 第 34 回日本臨床薬理学会学術総会
日本版新薬物間相互作用ドラフトガイダンスの策定―米欧との比較
平成 24 年 12 月 4-6 日 / 東京国際フォーラム、東京
10. 第 344 回 CBI 学会研究講演会
臨床試験における薬物代謝酵素、トランスポーターの遺伝子多型の影響を予測する：臨床試験による確認を最小にできるか？
平成 25 年 12 月 10 日 / 東京大学、東京

林 久允
1. 第 7 回個別化 EBM セミナー
肝内胆汁うっ滞症の治療法開発を指向した創薬研究
平成 25 年 3 月 15 日 / 金沢大学、金沢
2.

日本学術会議・日本薬学会主催シンポジウム リバーストランスレーショナルリサーチ(rTR)
進行性家族性肝内胆汁うっ滞症の治療を目指した rTR
平成 25 年 5 月 30 日 / 慶應義塾大学、東京
－225－
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3. 第 36 回日本分子生物学会年会「ER・Post-ER における膜プロテオスタシスネットワーク研究の新展開」
膜タンパク質 BSEP の細胞内輸送制御による疾病治療
平成 25 年 12 月 3-6 日 /神戸ポートアイランド、神戸

－226－
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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．大脳皮質の発達期回路活動の解析
発達期の神経系においては、局所的な同期活動が広域にわたって伝播する同期波という現象が知られている。同期波は細胞の分化、移動、シナプス形成等を制御し、脳発達に重要な役割をもつと考えられているが、多様な神経回路の配線を実現する過程は明らかになっていない。
大脳皮質では、
出産前後より興奮性シナプス結合を介する皮質同期波が報告されているが、高時間分解能による計測が困難であったため、進行波としての性質に関する研究は少なく、また、細胞レベルのダイナミ
クスは未知である。本論文では、皮質同期波の速いダイナミクスを細胞レベルの分解能で明らかにすることを目的とした。主として生後 5、6 日齢のラットより急性脳切片標本を作成し、人工脳脊髄液中に静置し、Ca2+蛍光指示薬を負荷した。青色(488 nm)のレーザーで指示薬を励起、緑色(>507 nm)
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の蛍光強度を 10-50 Hz で記録し、MATLAB によって作成したプログラムにより解析を行った。先行研究では、2 光子励起法による、単一焦点の励起・測光を連続して行う方式を採用しているが、この方式では高信号雑音比が得られるものの、
時間分解能が低いという欠点があった。
本論文では、
多点励起・多点測光による高速撮影が可能な、回転盤共焦点顕微鏡を利用することにより、速いダ
イナミクスの観察を行った。
全脳切片標本にて、低倍レンズによる広域 Ca2+画像法を適用したところ、同期波は皮質後部の嗅内野皮質において発生し、その他の皮質領域全体に伝播することが明らかになった。皮質同期波は
しばしば海馬・扁桃体へも伝播し、線条体・視床・視床下部への伝播は観察されなかった。嗅内野
皮質の活動を観察したところ、同期波は主として嗅内野皮質前方部の嗅周囲皮質との境界付近の第3 層で発生し、嗅内野皮質前方へ伝播、傍海馬支脚との境界付近で停止、あるいは反射し、再び発生源との境界部まで伝播・停止するという 2 種類のダイナミクスが観察された。多ニューロン Ca2+
画像法により細胞レベルの分解能で活動を観察したところ、発生源近辺のネットワークでは多くの細胞が同期波の発生に先行して活動し、また、これらの活動順序には複数のパターンが存在した。
伝播中のネットワークでは、多くの細胞の活動開始時刻が揃っていた。停止・反射の起こる部位では、近い細胞が同様の応答性を示し、境界部は精確な空間構造を持つことが分かった。
続いて、薬剤存在下での同期波の発生頻度を測定することにより、同期波発生メカニズムの薬理学的検討を行った。20 μM CNQX 或いは 50 μM AP5 の単独処置では、同期波の発生は阻害されず、共処置によって初めて阻害されたことから、同期波の発生にはイオンチャネル型のグルタミン酸受容体のシナプスが必要であることが分かった。100 μM Picrotoxin では阻害されなかったことか
ら GABA 性のシナプス伝達は不要であることが分かった。また 100 μM Carbenoxolone で発生頻度が有意に低下したことから、特定のギャップ結合が同期波の発生を促進することが分かった。
更に、100 μM Flufenamic acid 或いは 30 μM Riluzole の単独処置によって、同期波の発生が阻害されたことから、Ca2+非選択的陽イオン電流と 持続性 Na+電流が必要であることが分かった。シナプス伝達、
ギャップ結合遮断下での多ニューロン画像法の適用から、内因的に活動する細胞が嗅内野皮質 2、3層に多く存在することが分かった。嗅内野皮質内の各領域を観察したところ、発生源となる部位にはより多くの内因性活動細胞が存在する傾向にあった。
更に、嗅内野皮質を複数の小切片に分割したところ、どの小切片も自発的な同期波を発生させたことから、嗅内野皮質の局所的な領域はいずれも同期波を発生させる能力をもつことが分かった。
細胞外電極によって、皮質各領域を刺激したところ、嗅内野皮質のいずれの領域においても外部刺激によって、同期波を誘導可能であることが分かった。また刺激間隔を違えたところ、刺激直後には同期波の誘導確率が低い期間（ネットワーク性の不応期）があることが分かった。
以上の結果から、同期波を形成について、以下のような機構が想定される。即ち、内因性の活動を示す細胞からの興奮性出力により、嗅内野皮質の 3 層のネットワークの活性が増大する。ある閾
値を超えたところで同期波が発生する。同期波は領域全体を活性化させるため、同期波の伝播後、全領域が不応期に入る。内因性の自発活動を示す細胞が多い領域は最初に閾値に到達するため、毎回同一の領域が発生源となる。
この発見は、進行波としての発達期電気活動を細胞レベルで記述し、その多様性を同定した初めての報告であり、同期波のダイナミクスの細胞レベルでの記述は、回路発達のみならず、てんかん・発作後の同期活動、睡眠時・思考時にみられる脳波活動等を含め、広範な神経活動の伝播現象の研
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究に貢献するものであり、神経生物学分野における重要な成果である。
２．神経回路活動におけるシナプス結合強度分布の役割
覚醒下マウスからの in vivo 電気生理学的記録によると、大脳皮質の興奮性細胞の平均発火率は 0.5
Hz 以下である。しかし、Hodgkin-Huxley 方程式に従う神経細胞モデルでシミュレーションを行うと、そのような低頻度の発火活動は維持することはできない。従来の神経細胞モデルではシナプス結合
強度に正規分布を用いている。シナプス結合強度とは、シナプス前細胞が発火したときにシナプス後細胞に流れる電流の大きさである。ところが近年の知見によれば、結合強度は正規分布に従わないことが明らかとなっている。当研究室でも、シナプスには正規分布で推定されるよりも大きい結合強度を持つものが少数ながら存在することを確認している。結合強度の対数(log)をとると正規分布に従ったことから、この分布は対数正規分布である。
結合強度の大きいシナプスでは、シナプス前細胞の発火が直後にシナプス後細胞の発火を引き起こすことがある。そこで、シナプス後細胞がシナプス前細胞の発火後 30 ms 以内に発火することをスパイク伝達(interpyramid spike transmission; IpST)と定義した。IpST を生じる確率は結合強度の大きいシナプスで高かった。結合強度の大きい少数のシナプスを介し、IpST によって発火活動が伝播するならば、低頻度でも発火活動が維持されると考えられる。
そこで、本研究では、結合強度が対数正規分布に従うシナプスを持つ神経細胞モデルを構築し、低頻度の発火活動を維持できるか、また発火活動を維持した場合、結合強度が IpST と発火活動の維持にどのように寄与するかを調べた。
まず、興奮性シナプスの結合強度を正規分布に従う強度としたときに、発火が生じないことを確かめた。Hodgkin-Huxley 方程式に従う神経細胞モデルを構築し、シナプス前細胞として 0.5 Hz で発火する興奮性細胞と 0.5-20 Hz で発火する抑制性細胞を結合させたが、この神経細胞モデルは発火活動を生じなかった。したがって、in vivo で見られる約 0.5 Hz の発火活動を維持するためには、このモデルを改良する必要がある。
そこで、興奮性シナプスの結合強度を、正規分布ではなく対数正規分布にしたところ、モデル細胞は約 0.5 Hz の発火を生じることが判明した。結合強度が対数正規分布に従い、結合強度の大きいシナプスが少数存在するときに初めて、低発火率の活動が維持される可能性が示唆された。これはIpST が生じるからであると考えられる。
これまで、多数のシナプスの中で各シナプスが情報伝達に寄与する割合は不明であった。
そこで、このモデルを用いて、各シナプスにおいて IpST により伝達される情報量を示す指標となる相互情報量を求めた。相互情報量とは、シナプス前およびシナプス後細胞が完全に独立した発火を生じると0 になり、より発火パターンに相関があるほど値が大きくなるパラメータである。結合強度の大きいシナプスほど相互情報量が大きかった。さらに、相互情報量のローレンツ曲線から、上位 20%のシナプスが総情報量の 80%を担うことが分かった。続けて、シナプス除去シミュレーションを行った。結合強度の大きいシナプスから順に除くと、わずか 2%のシナプスを除去するだけで自発活動、並びに伝達される相互情報量が減少した。したがって、結合強度の大きい少数のシナプスは、IpST
による情報伝達量に対する寄与が大きいと考えられる。
本研究では、シナプスの結合強度が対数正規分布に従う場合に低発火率の自発活動を維持することができ、またシナプス集団の中で結合強度の大きい少数のシナプスが自発活動の維持に寄与し、
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大部分の情報伝達を担うことを見出した。本研究は、従来のモデルにおいて実現できなかった in vivoに忠実なモデルを提起するとともに、個々のシナプス結合強度と神経回路活動との関係に迫る初めての知見をもたらすものである。
３．海馬苔状線維の異常発芽における軸索反発因子 RGMa の関与
てんかん患者の脳では、軸索の構造異常を原因とする異常な神経回路 (異所性神経回路) が形成されている。特に、海馬における異所性神経回路は海馬を過剰興奮状態に陥らせ、海馬を発作起始部とする内側側頭葉てんかんを発症・増悪させると推察されている。内側側頭葉てんかんの患者およびそのモデル動物では、海馬顆粒細胞の軸索である苔状線維が過剰な側枝を形成する異常発芽が確認されるが、側枝の過剰形成を誘導する分子細胞生物学的メカニズムは十分に明らかになっていなかった。我々は、てんかん状態では側枝形成を抑制する因子の機能が低下しているとの仮説を立てた。これを検証するため、側枝形成を抑制する因子として、軸索反発因子である repulsive guidance
molecule a (RGMa) に着目し、その異常発芽への関与を検証した。
まず、生後 6 日齢のラットの海馬には RGMa が発現していることを免疫染色法および免疫ブロット法で確認した。次に、生後 1 日齢から 5 日齢までフルロチルを 1 日 5 回投与してけいれん発作を誘導したところ、海馬における RGMa の発現は減少し、苔状線維の異常発芽が誘導された。また、
RGMa の発現減少は異常発芽に先行して生じたため、RGMa が苔状線維の異常発芽に関与している可能性が示された。次に、海馬切片培養系を使用し、異常発芽における RGMa の役割を直接的に検証した。まず、培地中に RGMa 機能阻害抗体を処置することにより、異常発芽が誘導された。また、GABAA 受容体阻害薬であるピクロトキシンと RGMa を共処置したところ、ピクロトキシンによって誘導される異常発芽が抑制された。
さらに、顆粒細胞の初代分散培養系を使用し、顆粒細胞への RGMa の作用をより直接的に検証した。RGMa の培地中への処置により、顆粒細胞軸索の分枝数および突起長は減少した。また、これらの RGMa の作用は、
低分子量 G タンパク質である Rho キナーゼの阻害薬によって抑制されたため、RGMa は Rho kinase シグナル系を介して苔状線維の異常発芽を抑制することが示唆された。本研究により、RGMa は苔状線維の異常発芽形成に強く関与することが明らかとなった。また、RGMa は
けいれん発作後に発現が減少したこと、側頭葉てんかんに特徴的な苔状線維の異常発芽を抑制した
ことから、RGMa は側頭葉てんかんの新規治療標的として有望であることが示唆された。
４．想起された記憶の長期的な維持機構の解明
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。しかし再固定化された記憶がその後ずっと安定なのか、もしくはその記憶の維持には別な安定化過程が必要なのかは不明であった。そこで我々は、再固定化された記憶の維持に関する脳内機構の解明についての研究を行った。
マウスに文脈的恐怖条件づけを行った翌日、再び条件づけ環境に戻すことで記憶を想起させた。
記憶の想起 9.5 時間後にタンパク質合成阻害薬アニソマイシンを扁桃体基底外側核に投与した。扁
桃体基底外側核は、文脈的恐怖条件づけの形成、固定化、再固定化、想起に必須の脳領域である。
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対照群として、PBS を投与した群を用いた。投与の 2 日後に再度条件づけ環境に戻すことで記憶を評価した。その結果、アニソマイシン投与群、PBS 投与群ともに記憶は変化しなかった。次に、投与の 7 日後に条件づけ環境に戻すことで記憶を評価した。7 日後のテストの場合、アニソマイシン投与によって記憶が障害された。PBS 投与群は、7 日後でも記憶成績に差は認められなかった。この結果から、記憶想起の 9.5 時間後にタンパク合成を阻害すると、記憶の維持が選択的に障害されることがわかった。
次に、アニソマイシンによる記憶障害作用が、記憶想起とアニソマイシン投与の間隔に依存するかを検証した。記憶想起の 5 時間後もしくは 24 時間後にアニソマイシンを扁桃体基底外側核に投与した。いずれの場合でも 7 日後の記憶テストでは、記憶は正常であった。さらに、記憶障害作用に記憶の想起が必要かどうかを検証した。条件づけの翌日に記憶の想起を行わず、アニソマイシンの投与だけを行った。この時、アニソマイシン投与は条件づけの 33.5 時間後に行った。この場合もア
ニソマイシンによる記憶障害は認められなかった。以上の結果から、アニソマイシンによる記憶障
害作用には記憶の想起が必要であり、記憶想起とアニソマイシン投与の間隔に依存することが明らかとなった。
本研究により、想起により再固定化された記憶が維持され続けるには、想起直後の再固定化だけではなく、想起 10-12 時間後付近に生じるタンパク合成が必要であること明らかにした。記憶の維持には、初期の安定化とは異なる固有のメカニズムが関与すると考えられる。

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
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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。多くの神経細胞の活動を観察できる撮影技術「大規模他ニューロンカルシウムイメージング法」を開発した。この手法をもちいて生後間もないマウスの全脳ス
ライスから活動を記録したところ、同期波が内側側頭葉から開始し、その後、徐々に全脳へと広がるという世界初の知見を得ることができ、業界に大きなインパクトを与えた。
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。2013 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、次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム 2013 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。
******************************************************************************

学 術 論 文1.

Norimoto, H., Matsumoto, N., Miyawaki, T., Matsuki, N. and Ikegaya, Y. Subicular activation
preceding hippocampal ripples in vitro. Sci. Rep., 3:2696, 2013.

2.

Matsumoto, K., Ishikawa, T., Matsuki, N. and Ikegaya, Y. Multineuronal spike sequences repeat withmillisecond precision. Front. Neural Circuits, 7:112, 2013.

3.

Anisuzzaman, A. S. M., Uwada, J., Masuoka, T., Yoshiki, H., Nishio, M., Ikegaya, Y., Takahashi, N.,
Matsuki, N., Fujibayashi, Y., Yonekura, Y., Toshihiko, Y., Momiyama, T. and Muramatsu, I. Novel
contribution of cell surface and intracellular M1-muscarinic acetylcholine receptors to synaptic
plasticity in hippocampus. J. Neurochem., 126:360-371, 2013.
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4.

Egawa,T., Hirabayashi, K., Koide, Y., Kobayashi, C., Takahashi, N., Mineno, T., Terai, T., Ueno, T.,
Komatsu, T., Ikegaya, Y., Matsuki, N., Nagano, T. and Hanaoka, K. Red fluorescence probe formonitoring dynamics of cytoplasmic calcium ion. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 52:3874-3877, 2013.

5.

Ikegaya, Y., Sasaki, T., Ishikawa, D., Honma, N., Tao, K., Takahashi, N., Minamisawa, G., Ujita, S.
and Matsuki, N. Interpyramid spike transmission stabilizes the sparseness of recurrent network
activity. Cereb. Cortex, 23:293-304, 2013.

6.

Namiki, S., Norimoto, H., Kobayashi, C., Nakatani, K., Matsuki, N. and Ikegaya, Y. Layer III neurons
control synchronized waves in the immature cerebral cortex. J. Neurosci., 33:987-1001, 2013.
******************************************************************************

総
1.

説

松本信圭、坂口哲也、池谷裕二 海馬回路演算の機能と意義 ― 基礎から最新の知見まで、心理学評論、第 56 巻 2 号、157 -185 頁, 2013 年

2.

五十嵐ひかる、野村洋、池谷裕二 過去と現在をつなぐ記憶の機構、BRAIN and NERVE、第 65
巻 8 号、933-940 頁, 2013 年******************************************************************************

社会への貢献池谷裕二 出張講義
2月26日追手門学院小学校
4月12日 小山台高等学校
9月18日 春日部高等学校
10月9日 遠江総合高校
10月26日 広島県立廿日市高等学校
10月31日 愛知県立一宮西高等学校
11月9日青島東小学校講演会
公開シンポジウム等
2月17日 ミュージアム・カフェ・トーク「色とは何か」
8月4日 ニュートンキャンプ
9月8日 ブルーバックス創刊50周年記念講演
11月2日 日聖マリアンナ医科大学

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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博士課程修了

前職：英国リバプール大学博士研究員、薬学博士

助

教

堀 由起子

（ほり・ゆきこ）

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：米国マサチューセッツ総合病院・ハーバード大学医学部博士研究員、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蛋白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、蓄積した異常蛋白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蛋白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、蓄積蛋白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（＝蓄積蛋白）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βアミロイド蓄積機構に関する研究
アミロイドβペプチド(Aβ)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。Aβの前駆体である APP 遺伝子変異が、APP 蛋白の代謝を
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Aβ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、Aβ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。Aβはアミノ酸 40~42 個からなる蛋白質断片であり、APP からβ-secretase,γ-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 Aβ42 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 Aβの C 末端を形成するγ-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。またケミカルバイオロジーという観点から、有機合成化学研究室との共同研究により、Aβ分解活性を示す光反応性触媒の開発に成功し、Aβ結合ペプチドを用いたター
ゲティングを利用して神経細胞毒性を軽減させることに成功した。
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回膜貫通型蛋白をコードするプレ
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γ-cleavage に影響を与え、蓄積性の高い Aβ42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 Aβ、ことに Aβ42 の重要性を示すとともに、プレセニリンと APP, γ-secretase の関連を指摘した。γ-cleavage の遂行に関わる機能型プレセニリンは、他の必須結合蛋白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 蛋白がγセクレターゼ複合体の安定化因子、PEN-2 蛋白が活性化因子であることを解明、in vitro におけるγ-secretase アッセ
イ系を本邦ではじめて樹立し、新規γ-secretase 阻害剤・修飾薬のスクリーニングに応用している。またケミカルバイオロジー、構造生物学的解析を通じ、γ-secretase 活性におけるプレセニ
リンの第１膜貫通領域の重要性を明らかにした。さらに、遺伝学的アルツハイマー病予防因子である PICALM 遺伝子がコードする CALM タンパク質が、γ-secretase の endocytosis を制御することで Aβ42 産生を低下させることを発見した。
3. アルツハイマー脳アミロイド非β蛋白成分 CLAC に関する研究
老人斑アミロイドの主成分は Aβであるが、他にもいくつかの蛋白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 蛋白を分離し、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 蛋 白 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。そして CLAC-P
ノックアウトマウスの解析から、運動ニューロン発生期において軸索のターゲティングに必要であることを見出した。
－235－
目次へ

4. パーキンソン病の病因遺伝子機能に関する研究：Lewy 小体とその構成蛋白α-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痴呆症である Lewy 小体型痴呆症(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α-synuclein を同定した。α-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α-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α-synuclein を精製分離し、蛋白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α-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蛋白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、LRRK2 の自己リン酸化部位を同定、その活性化機構に LRRK2 の構造変化が関与していることを見出した。
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

－236－
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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。

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。今回世界で初めて遺伝学的アルツハイマー病予防因子 PICALM とγ-secretase 活性の機能的連関を明らかにし、改めてアルツハイマー病発症機構における Aβ42 の重要性を確認した。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

Takagi-Niidome S, Osawa S, Tomita T, Iwatsubo T: Inhibition of γ-secretase activity by a monoclonal
antibody against the extracellular hydrophilic loop of presenilin 1. Biochemistry 52(1):61-69, 2013

2) Imamura Y, Umezawa N, Osawa S, Shimada N, Higo T, Yokoshima S, Fukuyama T, Iwatsubo T, Kato
N, Tomita T, Higuchi T: Effect of helical conformation and side-chain structure on γ-secretaseinhibition by β-peptide foldamers: Insight into substrate recognition. J Med Chem 56(4):1443–1454,
20133) Takasugi N, Sasaki T, Ebinuma I, Osawa S, Isshiki H, Takeo K, Tomita T, Iwatsubo T:
FTY720/Fingolimod, a sphingosine analogue, reduces amyloid-β production in neurons. PLoS ONE
8(5):e64050, 2013
4)

Kamikawaji S, Ito G, Sano T, Iwatsubo T: Differential effects of familial Parkinson mutations in
LRRK2 revealed by a systematic analysis of autophosphorylation. Biochemistry 52: 6052–6062, 2013

5) Ihara R, Matsukawa K, Nagata Y, Kunugi H, Tsuji S, Chihara T, Kuranaga E, Miura M, Wakabayashi T,
Hashimoto T, Iwatsubo T: RNA binding mediates neurotoxicity in the transgenic Drosophila model of
TDP-43 proteinopathy. Hum Mol Genet 22: 4474-4484, 2013
－237－
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6) Hoshi M, Ohki Y, Ito K, Tomita T, Iwatsubo T, Ishimaru Y, Abe K, Asakura T: Experimental detectionof proteolytic activity in a signal peptide peptidase of Arabidopsis thaliana. BMC Biochem 14:16,
2013. doi: 10.1186/1471-2091-14-16. PMID: 23829174
7) Li Y, Hsueh-Jeng Lu S, Tsai CJ, Bohm C, Qamar S, Dodd RB, McDonald B, Meadows W, Jeoh A,
McLeod A, Chen F, Arimon M, Berezovska O, Hyman BT, Tomita T, Iwatsubo T, Schmitt-Ulms, S,
Fraser P, St. George-Hyslop P: Biophysical analysis of reciprocal allosteric interactions between
γ-secretase inhibitor and initial substrate binding sites give insight into human presenilin-1 complex
function. Structure 22(1):125-135, 2014. doi: 10.1016/j.str.2013.09.018.
8) Taniguchi A, Sasaki D, Shiohara A, Iwatsubo T, Tomita T, Sohma Y, Kanai M: Attenuated aggregationand neurotoxicity of amyloid-β peptide by catalytic photo-oxidation. Angew Chem Int Ed Engl
53(5):1382-1385, 2014. doi: 10.1002/anie.201308001.
9) Ohki Y, Shimada N, Higo T, Tokoshima S, Fukuyama T, Tomita T, Iwatsubo T: Binding of longer Aβ totransmembrane domain 1 of presenilin 1 impacts on Aβ42 generation. Mol Neurodegener 9(1):7, 2014.
doi: 10.1186/1750-1326-9-7.
10) Kanatsu K, Morohashi Y, Suzuki M, Kuroda H, Watanabe T, Tomita T, Iwatsubo T: Decreased CALM
expression reduces Aβ42 to total Aβ through clathrin-mediated endocytosis of γ-secretase. Nat Comm
5, Article number: 3386, 2014. doi:10.1038/ncomms4386.

総
1)

説

・

著

書

・

論

説

Tomita T, Iwatsubo T: Structural biology of presenilins and signal peptide peptidases. J Biol Chem
288:14673-14680, 20132)

鈴木邦道、富田泰輔、岩坪威：シナプス接着分子 neuroligin-1 の神経活動依存的なタンパク質切断 実験医学 31:419-422, 20133)

岩坪威：アルツハイマー病とは何か からだの科学 278:10-14, 20134)

岩坪威：どこからが「早期」なのか？アルツハイマー病診断ガイドラインの改訂と超早期治療をめぐって Medical ASAHI 42:15-16, 2013

5)

岩坪威：バイオマーカーとしての画像診断：アルツハイマー病を例にとってカレントテラピー 31:87, 2013

招待講演
1)

岩坪威：アルツハイマー病：分子病態から新規治療薬開発に向けて

日本医師会生涯教育講

座 「認知症治療薬の現状と展望」 2013 年 1 月 17 日 東京
2)

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へ 東京大学医科学研究所学友会セミナー 第６回疾患医科学ミニシンポジウム"疾患の分子標的治療"〜基礎研究、創薬探索、トランスレーショナル･リサーチから治療現場まで～ 2013 年 2 月 28 日 東京

3)

岩坪威：アルツハイマー病：分子病態から先制医療に向けて 日本ビタミン学会第 65 回大会
教育講演 2013 年 5 月 17 日

4)

東京

Iwatsubo T: Alzheimer’s disease: from molecular pathology to disease modification. The 2nd Brain
－238－
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Diseases and Molecular Machines Conference. French Embassy May 28, 2013, Tokyo5)

岩坪威：アミロイドカスケード仮説に基づくアルツハイマー病治療法開発の現状と展望 日本
神経学会総会シンポジウム

6)

岩坪威：アルツハイマー病：遺伝学的・環境的リスク因子に関する実験的検証の現況
神経学会ホットトピックス

7)2013 年 5 月 30 日 東京
日本

2013 年 5 月 31 日 東京

岩坪威：アルツハイマー病の分子病態と disease-modifying therapy. シンポジウム「慢性炎症としての疾患におけるプロテアーゼ」第 18 回日本病態プロテアーゼ学会学術集会 2013 年 8 月
16 日

8)

大阪

Iwatsubo T: Alzheimer’s disease: from pathology to therapeutics. “Global/Local Innovations for Next
Generation Automobiles” November 26, 2013, Sendai

9)

岩坪威：アルツハイマー病の創薬と First in Human 試験に向けての体制づくり

第 36 回日本

分子生物学会シンポジウム「あるべき橋渡し研究を語り合う」2013 年 12 月 5 日 神戸
10) Iwatsubo T: On partnership (comment). Panel 2, G8 Dementia Summit December 11, 2013, London

－239－
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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

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、2013 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
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。
－240－
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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
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。2013 年は、プロピオ
－241－
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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であるメチルクエン酸の分析に取り組んだ。
成果の一部を学会（ICIEM 2013, Barcelona）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。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2013 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, Jo J, Shibata Y, Liang K, Santa T, Saga T, Aoki I, Kato M. The simple preparation ofpolyethylene glycol-based soft nanoparticles containing dual imaging probes. J. Mater. Chem. B. 1,
4932-4938 (2013).

総説・著書
1) Santa T. Derivatization in liquid chromatography for mass spectrometric detection. Drug Disc. Ther.,7, 9-17 (2013).
2) Santa T. Recent advances in analysis of glutathione in biological samples by high-performance liquid
chromatography: a brief overview. Drug Disc. Ther., 7, 172-177 (2013).
3)

Santa T. Derivatization in LC-MS Bioanalysis. Handbook of LC-MS Bioanalysis: Best Practices,
Experimental Protocols, and Regulations, chapter 19, pp 239-248. edited by Wenkui Li, Jie Zhang,Francis LS Tse (John Wiley and Sons 2013).

社会への貢献三田智文：独立行政法人医薬品医療機器総合機構 専門委員
三田智文：薬学教育協議会 参与

－242－
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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

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
前職：東京大学 医学部附属病院薬剤部 助教、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

助 教

山梨 義英（やまなし・よしひで）

2005年東京大学卒、2010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 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

－243－
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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,

－244－
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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。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
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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・看護学科に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。
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。
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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。

－249－
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＜原著論文＞(1)

Honma M, Ikebuchi Y, Kariya Y, Hayashi M, Hayashi N, Aoki S, Suzuki H. RANKL
subcellular trafficking and regulatory mechanisms in osteocytes. J Bone Miner Res.
2013;28(9):1936-49.

(2)

Ito M, Yamanashi Y, Toyoda Y, Izumi-Nakaseko H, Oda S, Sugiyama A, Kuroda M, Suzuki
H, Takada T, Adachi-Akabane S. Disruption of Stard10 gene alters the PPARα-mediatedbile acid homeostasis. Biochim Biophys Acta. 2013;1831(2):459-68.

(3)

Ito N, Ito K, Koshimichi H, Hisaka A, Honma M, Igarashi T, Suzuki H. Contribution ofprotein binding, lipid partitioning, and asymmetrical transport to drug transfer into milk
in mouse versus human. Pharm Res. 2013;30(9):2410-22.

(4)

Kariya Y, Honma M, Suzuki H.

Systems-based understanding of pharmacologicalresponses with combinations of multidisciplinary methodologies. Biopharm Drug Dispos.
2013;34(9):489-507.
(5)

Kudo T, Hisaka A, Sugiyama Y, Ito K. Analysis of the repaglinide concentration increase
produced by gemfibrozil and itraconazole based on the inhibition of the hepatic uptake
transporter and metabolic enzymes. Drug Metab Dispos. 2013;41(2):362-71.

(6)

Magdy T, Arlanov R, Winter S, Lang T, Klein K, Toyoda Y, Ishikawa T, Schwab M, Zanger
UM.

ABCC11/MRP8 polymorphisms affect 5-fluorouracil-induced severe toxicity andhepatic expression. Pharmacogenomics. 2013;14(12):1433-48.
(7)Matsuo H, Ichida K, Takada T, Nakayama A, Nakashima H, Nakamura T, Kawamura Y,
Takada Y, Yamamoto K, Inoue H, Oikawa Y, Naito M, Hishida A, Wakai K, Okada C,
Shimizu S, Sakiyama M, Chiba T, Ogata H, Niwa K, Hosoyamada M, Mori A, Hamajima N,
Suzuki H, Kanai Y, Sakurai Y, Hosoya T, Shimizu T, Shinomiya N. Common dysfunctionalvariants in ABCG2 are a major cause of early-onset gout. Sci Rep. 2013;3:2014.

(8)

Nakayama A, Matsuo H, Shimizu T, Ogata H, Takada Y, Nakashima H, Nakamura T,
Shimizu S, Chiba T, Sakiyama M, Ushiyama C, Takada T, Inoue K, Kawai S, Hishida A,
Wakai K, Hamajima N, Ichida K, Sakurai Y, Kato Y, Shimizu T, Shinomiya N. Common
missense variant of monocarboxylate transporter 9 (MCT9/SLC16A9) gene is associatedwith renal overload gout, but not with all gout susceptibility. Hum Cell. 2013;26(4):133-6.

(9)

Nukui Y, Hatakeyama S, Okamoto K, Yamamoto T, Hisaka A, Suzuki H, Yata N,
Yotsuyanagi H, Moriya K.

High plasma linezolid concentration and impaired renal

function affect development of linezolid-induced thrombocytopenia.

J Antimicrob

Chemother. 2013;68(9):2128-33.
(10) Takeuchi K, Ohishi M, Ota S, Suzumura K, Naraoka H, Ohata T, Seki J, Miyamae Y,
Honma M, Soga T. Metabolic profiling to identify potential serum biomarkers for gastriculceration induced by nonsteroid anti-inflammatory drugs.

J Proteome Res.

2013;12(3):1399-407.
(11) Uchino R, Isayama H, Tsujino T, Sasahira N, Ito Y, Matsubara S, Takahara N, Arizumi T,
Toda N, Mohri D, Togawa O, Yagioka H, Yanagihara Y, Nakajima K, Akiyama D, Hamada
－250－
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T, Miyabayashi K, Mizuno S, Kawakubo K, Kogure H, Sasaki T, Yamamoto N, Nakai Y,
Hirano K, Tada M, Koike K. Results of the Tokyo trial of prevention of post-ERCP
pancreatitis

withrisperidone-2:amulticenter,randomized,

placebo-controlled,

double-blind clinical trial. Gastrointest Endosc. 2013;78(6):842-50.
(12) Yamashita F, Sasa Y, Yoshida S, Hisaka A, Asai Y, Kitano H, Hashida M, Suzuki H.
Modeling of rifampicin-induced CYP3A4 activation dynamics for the prediction of clinicaldrug-drug interactions from in vitro data. PLoS One. 2013;8(9):e70330.
(13) Yoshikado T, Takada T, Yamamoto H, Tan JK, Ito K, Santa T, Suzuki H. Ticlopidine, acholestatic liver injury-inducible drug, causes dysfunction of bile formation via
diminishedbiliary

secretionofphospholipids:

involvementofbiliary-excreted

glutathione-conjugated ticlopidine metabolites. Mol Pharmacol. 2013;83(2):552-62.

＜総 説・解 説＞(1)

中山千秋, 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,インスリンア

スパルト. スズケンファーマ. 2013;16(5):2-5.
(2)

中山昌喜, 松尾洋孝, 高田龍平, 市田公美, 四ノ宮成祥: ABCG2と高尿酸血症.

高尿酸血症と痛風. 2013;21(1):43-8.
(3)大野能之: 入院外来薬物治療プラクティス. 薬局（増刊号）. 2013;64(4):13-20.

(4)大野能之: 医療におけるこれからのDI活動を考える 医薬品情報専門薬剤師の存在意義は 医療機関における新医薬品の評価への関わり. 日本医薬品情報学会総会・学術大会講演要旨集.
2013;16回:47.

(5)

大野能之: 医療現場からみた添付文書情報の問題点.

医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス. 2013;44(9):704-9.
(6)大野能之: 薬理・薬物動態 薬物相互作用. 呼吸. 2013;32(7):624-30.

(7)大野能之: 病院DIにおける医薬品評価と安全対策(第5回) 東京大学医学部附属病院での取り組み 新医薬品の評価と安全対策. 日本病院薬剤師会雑誌. 2013;49(10):1077-9.

(8)大野能之: 【臨床現場で実践する!薬学研究のススメ】 実例で学ぶ!「日常業務」から「論文」にする視点 調剤業務. 薬局. 2013;64(8):2263-9.

(9)

大野能之:

ケーススタディで学ぶ腎臓病薬物療法(第11回) 透析患者における薬物相互作用

マネジメント. 月刊薬事. 2013;55(7):1222-9.
(10) 大野能之:

クリアランス理論に基づいた医薬品情報の評価と提供に関する研究. 医療薬学.

2013;39(5):257-70.
(11) 大野能之, 樋坂章博: 【薬物動態の変化を伴う薬物間相互作用2013-ポスター・ポケット版-】
消化管内での相互作用. PharmaTribune. 2013;5(4):15.
(12) 大野能之, 樋坂章博, 山田麻衣子, 山本武人, 鈴木洋史: 腎臓病患者への薬物投与設計の理論と実際. 日本腎臓病薬物療法学会誌. 2013;1(3):119-30.
(13) 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6回) 吸収過程における消化管内での相互作用.

月刊薬事.

2013;55(5):282-6.
－251－
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(14) 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 医療現場における薬物相互作用の網羅的な予測と注意喚起の重要性. 医薬ジャーナル. 2013;49(2):727-33.
(15) 小沢奈央子, 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,デフェラシ
ロクス. スズケンファーマ. 2013;16(1):2-5.
(16) 山口諒, 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 ラニナミビル.

スズケンメディカル. 2013;16(6):11-2.
(17) 山口諒, 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 アミオダロン塩酸塩
錠. スズケンメディカル. 2013;16(4):11-2.
(18) 山本武人: CRRT時の薬物動態変化を科学的に考える 理論的な投与量調整のために.

医学のあゆみ. 2013;245(4):295-303.
(19) 山本武人, 鈴木洋史: テーラーメイド医療 糖尿病における現状と展望(第8回) テーラーメイ
ド医療に必要な基礎知識 遺伝子解析 ゲノム薬理学(薬物代謝・薬物反応性関連遺伝子).

月刊糖尿病. 2013;5(1):94-104.
(20) 山田麻衣子, 大野能之, 樋坂章博, 山口諒, 鈴木洋史: 腎機能低下患者における薬物暴露量変化と腎排泄寄与率の関係の網羅的解析. 医療薬学. 2013;39(11):660-7.
(21) 岡村知美, 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,メトトレキサート. スズケンファーマ. 2013;16(3):2-5.
(22) 杉山雄一, 樋坂章博, 大野能之, 鈴木洋史, 前田和哉, 吉門崇, 他: 特集 薬物動態の変化を伴う薬物間相互作用. PharmaTribune. 2013;4月号.
(23) 柳原良次: 【進化する経皮吸収型製剤 剤形のメリットを活用するコツ】 スイッチOTC化経
皮吸収型製剤の特徴と服薬指導のポイント ニコチン貼付剤を例にして.

薬局.

2013;64(13):3252-7.
(24) 柳原良次:【病態別栄養療法 処方設計のコツ】 NSTの一員として必要な薬剤師の視点.

Clinical Pharmacist. 2013;5(6):528-32.
(25) 柳原良次, 苫米地敬, 阿部敏秀, 折山豊仁, 片岡ヤス子, 小見山智恵子, 他: 抗悪性腫瘍薬の混合調製から投与、廃棄までを考慮した曝露防止器材（ケモセーフ）の評価． 医療薬学.
2013;39(2): 117-124.
(26) 梅澤雅和, 谷中冴子, 豊田優: Opinion －研究の現場から「必要な理解と支援 研究と育児の両立に向けて」. 実験医学. 2013;31(11):136.
(27) 樋坂章博, 大野能之: 【薬物動態の変化を伴う薬物間相互作用2013-ポスター・ポケット版-】
薬物代謝酵素による相互作用. PharmaTribune. 2013;5(4):8-14.
(28) 永徳孝介, 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 メトトレキサート．スズケ

ンメディカル. 2013;16(3):11-2.
(29) 竹内裕紀, 和泉智, 大野能之, 鎌田直博, 田中章郎, 長谷川功, 他: 平成24年度学術委員会学術第1小委員会報告 慢性腎臓病(CKD)患者への適正な薬物療法に関する調査・研究 腎機能低下患者への投与に関係する添付文書記載の問題点の調査.

日本病院薬剤師会雑誌.

2013;49(8):789-91.
(30) 花輪剛久, 柳原良次, 中島克佳: プロゲステロン腟用坐剤の院内製剤に関する実態調査.

日本病院薬剤師会雑誌. 2013;49(11):1175-9.
－252－
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(31) 豊田優, 高田龍平: 生活習慣病とトランスポーター － コレステロール動態を中心に.

医学のあゆみ. 2013;245(1):23-9.
(32) 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. 2013;16(1):11-2.
(33) 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 インスリンアスパ
ルト. スズケンメディカル. 2013;16(5):11-2.
(34) 長瀬幸恵, 大野能之, 鈴木洋史. Let’s! 服薬コミュニケーション,オキシコドン塩酸塩水和物
散. スズケンファーマ. 2013;16(2):2-5.
(35) 青木友美, 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,ラニナミビル

オクタン酸エステル水和物吸入粉末剤. スズケンファーマ. 2013;16(6):2-5.
(36) 高木淳平, 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,アミオダロン

塩酸塩. スズケンファーマ. 2013;16(4):2-5.
(37) 高田龍平: トランスポーターによる生活習慣病関連物質の体内動態制御機構の解明.

Drug Delivery System. 2013;28(2):154-5.
(38) 高田龍平: ビタミンＥとリポタンパク質関連因子およびスカベンジャー受容体の遺伝子多型.

ビタミン. 2013;87(7):396-8.
(39) 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.

薬学雑誌. 2013;133(4):451-61.
(40) 高 田 龍 平 , 松 尾 洋 孝 :ABC ト ラ ン ス ポ ー タ ー に よ る 尿 酸 輸 送 .

医学のあゆみ.

2013;245(1):11-5.
(41) 高田龍平, 松尾洋孝, 市田公美:

尿酸排出トランスポーターと高尿酸血症の新たな発症メカ

ニズム. 日本医事新報「一週一話」. 2013;4637:48-9.
(42) 黒田誠一郎, 山本武人, 鈴木洋史: ドラッグコンサルテーション オキシコドン塩酸塩水和物
散. スズケンメディカル. 2013;16(2):11-2.

＜国際学会での招待講演＞(1)

Takada T, Matsuo H, Ichida K, Nakayama A, Suzuki H. ABCG2/BCRP dysfunction as amajor risk factor of gout.

BioMedical Transporters 2013. 2013年8月11日～15日;

St. Moritz, Switzerland.

＜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研修生を受け入れている
－253－
目次へ

◆ 医薬品評価科学講座 ◆教 授

松木 則夫（まつき・のりお）（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執行役員 企画戦略局長 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

講 師

草間 真紀子（くさま・まきこ）（2013 年 1 月まで助教）

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・薬学部における医薬品評価科学の教育研究を、社会人に開かれた教育プログラムも含めて実践してきた。
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。このためには、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ている。このような活動により、ますます複雑さを増す社会の諸課題を的確に判断し、取り組むことができる人材の育成を目指す。このような視点で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、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。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図 1 添付文書の改訂と市販前・市販後の情報量（模式図）
－254－
目次へ

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。
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
医薬品の添付文書改訂と市販前、市販後の情報仕組みの解析（図１）。
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。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。
⑷ ドラッグラグに関する研究
海外で承認されている医薬品が日本で承認されていない状況をドラッグラグという。医薬品開発のグローバル化にともなう動向や、小児等の特定患者集団におけるドラッグ・ラグについて検討している。
(5) 医薬品評価における地域差（人種差、評価者の差、規制の違い等）の研究
日米における医薬品承認用量の差異や、日本人と欧米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。
(6) 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（図 2）。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。

図2
医薬品評価科学講座の教育プロ
グラム

－255－
目次へ

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 25 年度で 9 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 25 年度の受講者数 48 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 25 年度は 9 期目となった。新薬研究開発に携わる実務担当者、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。
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なコースである。
平成 25 年度の受講者数は 101 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 25 年 2 月には、第 11 回「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」を実施し、87 名が参加した。
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。本講座は、大学院生（社会人学生含む）7 名、学部生（2013 年 12 月現在）3 名、2 名の研究員が在籍し、2013 年には、1 名の博士（薬学）と 2 名の修士（薬学）を輩出し、研究室内の
－256－
目次へ

研究活動の成果として 3 報の英文論文が出版された。このほか、主催する大学院講義、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.

Yokota M, Kusama M, Matsuki N, Ono S. Different contributions of internal reviewers and external
experts to labeling decisions on therapeutic indications in new drug reviews in Japan. J Clin Pharm
Ther. 38:456-461;2013 (DOI: 10.1111/jcpt.12086)

2.

Chang CH, Kusama M, Ono S, Sugiyama Y, Orii T, and Akazawa M. Assessment of statin-associatedmuscle toxicity in Japan: A cohort study conducted using a claims database and laboratory
information. BMJ Open 2013;3:e002040(DOI:10.1136/bmjopen-2012-002040)

3.

Yamada T, Watanabe Y, Kusama M, Sugiyama Y, Ono S. Factors associated with spontaneous
reporting of adverse drug reactions in Japan. Pharmacoepidemiol Drug Saf. 22:468-76;2013 (DOI:
10.1002/pds.3378)

4.

Asada R, Shimizu S, Ono S, Ito T, Shimizu A, Yamaguchi T. Analysis of development and submission
strategies for new drugs in Japan whose clinical development was hampered. J Clin Pharm Ther. 38:
309-313; 2013(DOI: 10.1111/jcpt.12064)

総

説

1.

小野俊介. ドラッグラグと国際共同治験. 月刊薬事 55: 25-29; 20132.

長谷藤信五, 小野俊介. 新薬の臨床開発と審査期間－2012 年実績－. 政策研ニュース 39:1623; 20133.

草間真紀子.RMP(医薬品リスク管理計画;Risk Management Plan)について(解説). 日本薬剤師会雑誌 65:1183-1186; 2013

著
1.

書

Hidefumi Nakamura and Shunsuke Ono. Past, present and future regulatory guidance for pediatricdrug development: Stimulation of pediatric drug research by regulatory authorities. Japaneseperspective. In: AE Mulberg, D Murphy, J Dunne, LL Mathis eds. Pediatric Drug Development:
Concepts and Applications (2nd edition). Wiley Blackwell; 2013: 170-176.

2.

小野俊介 他（共著）. 医薬品の臨床試験の実施の基準（GCP）（A5）, 国際共同試験（B6）,
新医薬品の承認審査制度（B8）. In: CRC テキストブック（第 3 版）. 医学書院（東京）;2013: 37-47, 73-80, 89-95.
－257－
目次へ

3.

小野俊介 他（共著）. 医薬品産業（第 3 章）
，日本の薬事行政（第 4 章）. In: 新薬創製への招待（改訂版）. 共立出版（東京）; 2013: 37-86.

特記事項
特になし。

－258－
目次へ

◆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 25 年度に行った具体的な研究テーマは、（１）siRNA 内包光分解性ナノ粒子の調製と細胞内タンパク質の生合成制御、（２）ゲルが形成する網目構造の計算化学を利用した解析である。
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．siRNA 内包光分解性ナノ粒子の調製と細胞内タンパク質の生合成制御
これまで私達は、タンパク質や低分子化合物を内包した状態で、細胞膜を通過し、光照射によって内包物質を放出するナノ粒子を開発してきた。本ナノ粒子は、２種のモノマー（PEG-PhotoAc、DAB-Ac、図１）の重合反応によって調製され、これらのモノマーが重合することで生成する網目構造によってタンパク質等を内包している。PEG-Photo-Ac は光照射によって開裂する性質を有し、DAB-Ac は細胞内にエンドサイトーシスで取り込まれる時に重要な役割を果たしている。DAB-Ac は、カチオン性アミンであることから siRNA の導入に利用されているカチオン性物質であるポリアミン等と構造が類似している（図１）。つまり DAB-Ac より調製される本ナノ粒子を利用することで siRNA を細PEG-Photo-Ac

胞内に送達し、光照射によって必要なタイミ
ングに siRNA を放出し、機能させることがでNH 2きると予想した。

NH2

N

NH 2

N

－１）N/P 比の検討

H 2N

ナノ粒子が、エンドサイトーシスによって、細胞内に取り込まれるには、負電荷を帯びている細胞膜に親和性を有する方が好ましく、さらにエンドソームから効率的に脱出する

N
H 2N

DAB-Ac

図１

N

N

NH2

polyamineN

NH2

モノマーの化学構造

－259－
目次へ

NH 2

には、ナノ粒子の表面電荷が正であることが重要である。一方、ナノ粒子の正電荷がa) N/P ratio
06b) UV effect

12

24

40

60

80

I

II

III
originalpoint

強すぎると、負電荷を持つ siRNA と強固な結合を形成するため、分解したナノ粒子から siRNA が十分に放出されない可能性がある。そこでまずナノ粒子を調製する際の、siRNA と DAB-Ac の混合比を電気泳動によって求めた。
図２

siRNA の量を一定にし、添加する DAB-Aca) N/P 比を変化させた DAB-Ac と siRNA 混合の量を変化させることで N/P 比を変化させ液の電気泳動b) 光照射前後の siRNA 内包ナ

た混合試料を調製し、電気泳動時のバンド

ノ粒子溶液の電気泳動（レーンＩ：照射前、の泳動結果より、最適な混合比率を見積もレーン II：照射後、レーン III：siRNA）

った。
DAB-Ac を 添 加 し て い な い 条 件 で は 、siRNA は速く泳動され、DAB-Ac との混合により泳動速度が遅くなり、バンドがブロードになることが分かった（図２a））。そして、N/P 比が 24 の時には、まったく泳動されず、原点に留まる siRNA のバンドが検出された。したがって N/P 比を 24 にすることで、崩壊したナノ粒子から
siRNA が放出されると予想された。そこで実際に、N/P 比＝24 の条件で siRNA 内包ナノ粒子を調製し、光照射前後の試料を電気泳動することで、siRNA の放出を確認した。その結果、図２b)に示すように光照射前のナノ粒子を泳動したレーン I では原点のみでバンドが検出されたのに対して、光照射後のナノ粒子を分析したレーン II
15

バンドが検出された。このことから、本ナノ粒子を用いて細胞に siRNA を導入し、細胞内で働かせるには、N/P 比を 24 とすることで、光照射による放出が実現することが分かった。

Intensity (%)

では原点と共に、siRNA と一致する場所にも

10

5

0

10

次に、siRNA 内包ナノ粒子の光照射前後での粒子径及びゼータ電位の変化を DLS で図３調べた。平均粒子径は、光照射前が 120 nm

100

size (nm)1000

DLS による siRNA 内包ナノ粒子の測定（実践：照射前、破線：照射後）であったのが、照射後には 89 nm と少し小さくなった（図３）。これは光照射によってナノ粒子が分解され、小さくなったためと考えられる。ゼータ電位に関しては、照射前は 2 mV であったのが、照射後には-18 mV に変化した。これは分解したナノ粒子から負電荷を有する siRNA が放出されたことに起因すると考えている。これ
らの結果からも、光照射によってナノ粒子が崩壊し、siRNA が放出されていると考えられる。
―２）細胞内での siRNA の放出
実際に調製した siRNA 内包ナノ粒子を細胞に導入し、光照射した際の細胞の応答反応を解析した。細胞には発光タンパク質であるルシフェラーゼ遺伝子を導入した卵巣がん細胞（SKOV3－260－
目次へLuc）を用い、ルシフェラーゼの生合成を阻害する siRNA をナノ粒子に内包し、培地に添加することで、細胞内に導入した。光を照射していない状態では生成したルシフェラーゼがルシフェリ
ンと反応し発光を示すが、光照射によって siRNA が細胞内で放出されると生成するルシフェラーゼの量が減少するため、発光量も減少すると予想された。そこで光照射群と非照射群の細胞の発光強度の比較を行った。その結果、照射直後はどちらの群も温度変化・光刺激等の外部環境によるショックなどの影響がみられるが、徐々にその影響から脱し安定化し、照射群で照射後 8 時間
位から 12 時間過ぎにかけて発光強度の低下がみられた（図４）。これは、放出された siRNA に
よってルシフェラーゼの合成が阻害され、酵素量が減り、基質の分解量が減少したためと考えら
やかに、照射群のルシフェラーゼ活性が回復し始め、照射群・未照射群の差が減少した。
これは、時間経過に伴い、siRNA の分解など
により、効果が弱まり、再びルシフェラーゼの合成が始まり、細胞内のルシフェラーゼ量が緩やかに回復し始めることに起因している

Relative luminescence intensitywith UV/ without UV (%)

れる。照射後 16 時間を過ぎるころから、緩
UV

120
100

**

80

*

*

*

*

40

48

60
40
20
0

と考えられる。

-8

0

8

16

24

32

Time (h)以上の結果から、ナノ粒子を用いることで光照射によって siRNA を放出し、標的タンパク

図４

質の活性を数時間にわたって可逆的に抑制する

siRNA 内包ナノ粒子を取り込んだ
SKOV3-Luc の発光強度の時間変化ことに成功した。
－３）配列特異性の確認
最後に、光照射群で見られた発光減少の配列特異性を確認した。そのため、ナノ粒子の調製時に用いる siRNA の量を 100 pmol と 1000 pmol のアンチセンス鎖としたナノ粒子、100 pmol のスク
ランブル配列の siRNA を内包したナノ粒子、siRNA を内包していないナノ粒子、計４種を作製し、培地に添加することで、細胞に取り込ませた。
140

UV

子を取り込んだ細胞は、照射群が、非照射群等と120

without UV

比較して 30%ほどの発光（ルシフェラーゼの活性）の低下が確認された。そしてこの発光の低下
は、内包している siRNA の量を増加させることで、増大した。一方、スクランブル鎖を内包したナノ粒子、siRNA を内包していないナノ粒子を添加しLuminescence intensity (%)

100 pmol のアンチセンス鎖より調製したナノ粒た細胞では、光照射しても発光の減少が見られなかった。このことから、アンチセンス鎖を放出した際に見られた発光の減少は、配列特異的な現象

100
80

*

60

**

40
20
0
100 pmol
siRNA1000 pmol
siRNA

100 pmol
ScramblesiRNA

No RNAであるといえる。またスクランブル鎖を内包したナノ粒子で照射の有無に関わらず発光の減少が見られなかったことから、ナノ粒子自身や光照射が

図５

ナノ粒子の内包物が細胞の発光に与える影響－261－
目次へルシフェラーゼの生成には影響を与えていないことが示唆された。以上より、本光分解性ナノ粒子を用いることで、タンパク質や低分子化合物のならず、細胞内での siRNA の放出・機能発現する場所やタイミングを光によって調節することが可能になると考えられる。
２．ゲルが形成する網目構造の計算化学を利用した解析上記の通り、我々は、光分解性ゲルの網目構造を利用して物質を内包し、光刺激によって必要なタイミングに必要な場所に於いて、内包物を放出する物質の機能制御法を開発してきた。そしてモノマーの分子量を変化させることで、ゲルが形成する網目の大きさを変化させ、内包される物質の大きさとゲルの網目の大きさとの関係を調べてきた。そして実際に、分子量の小さいモノ
マー分子を用いることで、小さい物質を内包するゲルの調製が可能になった。ゲルの網目の大きさを粘度計や電子顕微鏡で測定した報告も存在するが、それらはゲルの物性から網目の平均サイズを推定しているにすぎず、実際に存在する網目の大きさやそのばらつきは測定できない。一方、最近の計算科学のソフトを用いることで、ゲルの網目の大きさやその分布状況を見積ることが可能になっている。そこで本実験では、J-OCTA を使用してゲルが形成する網目構造の詳細について調べた。
ゲル構造を計算化学で求めるには、モノマー濃度、温度、結合率、イプシロンを決定する必要がある。モノマー濃度は、実際にゲルを調製する際のモル濃度と等しくなるように、１辺が 20
nm の立方体セル中に 83 個の粗視化モノマーを配置した。反応は室温で行っていることから、今回のシミュレーションは、温度を 300 K とした。結合率の測定は、反応の前後で変化するモノマ
ー末端のアクリロイル基に注目した。アクリロイル基は、反応によって二重結合が単結合に変化することから、反応の進行に伴い、二重結合が減少する。本ゲルは、透明であるので、分光学的な手法である NMR と IR の２種類の手法によって、残存しているアクリロイル基の２重結合の量を測定し、結合率を求めた。
―１）ゲルの結合率
NMR 測定は、化合物の構造決定法として汎用されており、アクリロイル基の二重結合は6.1ppm に検出される。そこで 6.1ppm の信号に対して、反応の前後で量の変化が見られない芳香環のピーク（7.5ppm）の積分値

ら、芳香環に結合しているプロトンに対して、アクリロイル基のプロトンは約半分しか存在していない。つまりアクリロイル基の半分が重合反応によって、immediately
after reaction
after 600 sec

0.02

0.01

0

1700

1740

Wave number [cm-1]２重結合から単結合に変化してb)
Absorbance (arbitrary)

度比は 1.1:2.1=0.52 であることか

a) 0.03
Absorbance (arbitrary)と比較した。２つのペークの強

1780

0.02

0.01

00

200

400

Time [s]いた。
アクリロイル基の二重結合の変化をさらに IR でも測定した。

図６a) IR によるゲルの構造変化の解析、 b) アクリル酸
由来のピーク（1705 K-1）の強度の時間変化

－262－
目次へ

600

IR は、化合物の官能基の種類や量を求める汎用的な測定法である。アクリロイル基の二重結合に由来するピークは、1705 cm-1 に検出される。溶解している化合物の IR スペクトルを測定するには、溶媒由来のピークの影響を受けないピークを選択する必要があり、1705 cm-1 は水由来のピー
クと重なったので、測定には重水素を溶媒に用いることで溶媒由来のピークの影響を除いた。図６a)に重合反応開始直後の溶液と 600 秒後のゲルの IR スペクトルを示した。そして図６b)には、
1705 cm-1 のピーク強度の時間推移を示した。1705 cm-1 のピークは重合反応開始から急激に減少
し、300～400 秒程度でほぼ一定の値に収束した。反応開始直後に対する 400 秒後のピーク強度比が 47％であったので、IR の測定でもアクリロイル基の反応率は 50％程度であると見積もられた。
これらの測定結果を総合的に踏まえて、モノマーの結合率は約 50％とし、以下のシミュレーショ
ンを行なった。
－２）イプシロン（ε）の計算
次に本シミュレーションで用いるεの値を

ε=0.05

ε=0.2

ε=0.4

ε=0.6

ε=0.8

ε=1.0

決定した。εは、粗視化構造の結合ポテンシ
ャルであり、εの使用によって、計算量が削減でき、汎用 PC による計算が可能になる。
モノマー分子のεを決定するために、εの値として６種類（0.05, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）選択し、その時のモノマー分子の構造を求めた
ノマー分子のポリエチレングリコール（PEG）鎖部分が伸張した状態であるのに対し、εが１の時には PEG 鎖が凝集した状態で存在した。次に、各状態での慣性半径の二乗

Mean-squareradius of gyration (nm2)（図７）。イプシロンが 0.05 の時には４腕モ

平均（Rg）を計算した。Rg は、εの増加に伴6
mean-square radius of gyrationof the pre-polymer in water

4
2
0
0.1

0.2

って減少し（図７）、その減少量は特にεが0.05 から 0.4 の範囲で急激であった。水を満たした一辺が 10 nm の立方体セルを設定し、

図７

0.4
0.6
0.8
Lennard-Jones energy (ε)

1

各εの時のモノマー構造、慣性半径の2 乗平均とεの関係

その中に１分子のモノマー分子を配置し、平衡に達した時の Rg を計算した結果、2.56 nm2であったことから、Rg の値が類似している 0.2 をεの値として設定し、以後の計算を行った。
－３） ゲル構造
これまでの実験で求めた数値を利用してゲルの構造を計算によって求めた。その結果を図８に示した。網目構造は、セル全体に一様に分布していることが分かった。そして殆どの PEG 鎖は、伸張した状態で存在していた。つまり重合後も、重合前のモノマーと類似した構造を維持していた。重合反応によって形成された結合のうち、約 75％は分子間結合であり、残りの 25％は分子内結合を形成し、同一分子内でループ構造を形成していた。

－263－
目次へ

Rｇは、ゲル化によって 2.6 から 2.9 に僅かに上昇した。そこでゲル化後の各分子の Rg を詳細に調べた結果（図９）、20％の分子は 3.5 以上の非常に高い値であった。そして 50％の分子は2.50-3.49 の間であり、ゲル化前より高い値であった。次の 20%の分子の Rg は 2.00-2.49 であり、これはゲル化前の値より低い値であった。この低下は、ゲル化による分子間もしくは分子内結合の形成に起因していると考えられる。残りの 5％の分子の Rg は、1.50-1.99 の間であり、これらは分子内の結合を形成しているため、低い Rg 値になったと考えられる。
図８

計算によって示唆されたゲル構造－４）ゲル内の網目サイズの解析
最後に、ゲルが形成する網目によって形成される孔の大きさとその数を調べた。孔径が 1.5-1.9
nm の穴は 190 個程度、2.0-2.4 nm の穴は 80 個程度、2.5-2.9 nm の穴は 30 個程度、3.0-3.4 nm の穴は 20 個程度、3.5 nm 以上の穴は数個程度存在することが分かった（図９）。我々の以前の実験で、サーモリシン、γ-GTP、エラスターゼ、キモトリプシンのゲルからの漏出を比較した。
その結果、大きさが大きいサーモリシン、γ-GTP は光照射前はほとんど漏出しなかったのに対して、大きさが小さいエラスターゼやキモトリプシンは照射前から漏出が見られた。ゲルに存在する穴の最大の大きさが、3.5-3.9 nm であることに注目をし、タンパク質によって漏出の特性が異なる理由を推測した。各タンパク質で２番目に長い辺の長さを比較すると、γ-GTP、サーモ
リシン、エラスターゼ、キモトリプシンで、それぞれ 5.1、4.1、3.8、3.7 nm である。つまり漏出し易いタンパク質の２番目に長い辺の長さとゲルに存在する穴の大きさがほぼ一致している。ゲルからタンパク質が漏出するには、ゲルの網目構造の隙間を通って移動する必要があり、最も長い辺が進行方向と平行であると仮定すると、タンパク質の２番目に長い辺がゲルからの漏出を決定する因子になると考えられる。したがって、今回のように２番目に長い辺の長さとゲルに存在する最も大きな穴の大きさが一致したことは妥当な結果であると考えられ、計算科学がゲルの構造解析や、ゲルからの物質の漏出を予想する有効な手法であると考えられる。今回の結果は、実際に我々のゲルが、直径が 4 nm よりも大きいタンパク質は良好に保持、機能制御できるのに対し、それよりも小さいタンパク質では内包が難しく、漏出してしまう、といったこれまでの実験結果を、ゲルの構造的観点から説明している。

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250

40

200

Number of pores

30

% 20

10

0

150

100

50

1.5
l
1.9

2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
l
l
l
l
l
l
2.4
2.9
3.4
3.9
4.4
Mean-square radius of gyration (nm2)

0

1.5
l
1.9

2.0
l
2.4

2.5
l
2.9

3.0
l
3.4

3.5
l

Pore size (nm)図９ 慣性半径の 2 乗平均の分布、ゲルに存在する穴のサイズの分布

教育の概要
本研究室は、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）」の運営に携わっている。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。
具体的なカリキュラムとして、
1．リーダー論
2．分野俯瞰講義
3．輪講
4．学内実習5．学外実習6．全体会議7．ケーススタディを行い、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する予定である。
5．の学外実習の一環として、海外サマーインターンシップ(派遣)プログラムに 6 名の薬学系大
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学院生が参加し、約２ヶ月間、University of Texas M.D. Anderson Cancer Center （２名）,
Clemson University, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) （２名）, Ludwig-MaximiliansUniversität München 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、６名の学生が、約２ヶ月の間、東大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ライフサイエンス分野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、工学系や理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、医学系、工学系、理学系の特任教員が中心になって行っている。

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。2013 年には、分析化学と材料化学の分野の国際誌に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。

学術論文
１

Shuhei Murayama, Jun-ichiro Jo, Yuka Shibata, Kun Liang, Tomofumi Santa, Tsuneo Saga, Ichio
Aoki, Masaru Kato: A Simple Preparation of Polyethylene Glycol-Based Soft Nanoparticles
Containing Dual Imaging Probes. Journal of Materials Chemistry B 1, 4932-4938 (2013). DOI:
10.1039/C3TB20828A.

2. Duc H. T. Le, Ryo Hanamura, Dieu-Huong Pham, Masaru Kato, David A. Tirrell, Tatsuya Okubo,
Ayae Sugawara-Narutaki: Self-Assembly of Elastin-Mimetic Double Hydrophobic Polypeptides.
Biomacromolecules 14, 1028-1034 (2013). DOI: 10.1021/bm301887m.
3. Masaru Kato: Cell Analysis using Photodegradable Nanoparticles. Journal of Photopolymer Scienceand Technology 26, 165-169 (2013).

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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。
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。
⑵ 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

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き換え可能薬はいくつあり、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)代替可能な先発品、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
リーに分けて分析した。2012 年 4 月 17 日現在の日本の医療用医薬品数は 17,904 銘柄で，先発品から GE や GE同士で置き換え可能な医薬品は 8,216 銘柄あり，2010 年 3 月 5 日の厚生労働省通知の適用で 32 銘柄置き換え可能薬が拡大したことがわかった。薬理と治療
2013; 41(7):639-647 に報告した。

２．Health Technology Assessment (HTA)と医薬品の経済分析
本項目は、昨 2012 年の年報までは「生物学的製剤などの高価な医薬品の経済分析」の項目名で報告してきた。2010 年代になり、日本においても Health Technology Assessment (HTA)への関
心がようやく高まってきた。そこで 2013 年の年報からは、項目名を一部変更し、高価な医薬品の経済分析のみならず、経済分析のための方法論の開発、システマティック・レビュー、診療ガ
イドライン、薬剤疫学に関連した研究などもこの項で報告する。
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
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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。
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(平成 20)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。調査の結果、価格弾力性が-0.5 と大きい場合
でも、700 円程度までの値上げは集団として許容されうることが示された。価格弾力性が-0.3の場合、理想価格 (縦軸の集団選好が最大となる価格)は 1,050 円程度となった。
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 年には、日本人の現在喫煙者と過去喫煙者を対象に web 調査を行い、喫煙経験者の詳細な禁煙実態に関する分析を行った。この結果をもとに、日本版の DES モデルを 2014 年に構築する予定である。
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。2013 年は、これらの評価を行うとともに、小児肺炎球菌ワクチンの種別変更 (7 価ワクチンから 13 価ワクチン)に関する費用対効果の再計算と、7 価ワクチン接種終了者に対する 13 価ワクチン追加接種の費用対効果評価を実施した。
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。分析結果は、 Value in

Heatlh Regional Issue に投稿済みである。

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⑹ 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。
⑺ EQ-5D-5L 質問票の日本版タリフ作成
完全な健康を 1・死亡を 0 とする QOL 値の評価ツールとして、EuroQOL グループが開発した指標である EQ-5D-3L は世界で繁用されている。英国 NICE やオーストラリア PBAC、フランス HAS をはじめとする各国の医療技術評価 (HTA)機関でも、EQ-5D-3L が推奨されている。
しかし EQ-5D-3L は、回答者が 1.0 (完全に健康)に集中しがちになる天井効果 (Ceiling effect)の問題が指摘されてきた。この問題に対処すべく、項目はそのままで水準を 5 段階にした
EQ-5D-5L が開発され、日本語版の質問票は 2012 年に確定した。2013 年は、EuroQOL 本文の認証を受けた上で、日本版のタリフ (換算式)を作成する研究を開始した。
具体的には、調査のための専用ソフトウェア EQ-VT の日本語版作成の補助をするとともに、パイロット調査を実施し、調査プロトコールを確定した。2014 年に、東京・名古屋・大阪・
新潟・岡山の 5 箇所で 200 人ずつ、合計 1,000 人の調査を実施予定である。
⑻ 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。
⑼ 診療ガイドラインとシステマティック・レビューとドラッグ・セレクション
日本の診療ガイドライン(Clinical practice guidelines: CPGs)の作成にあたって、これまでどこからのシステマティック・レビュー (SR)が使われたのか？ 2) CPGs の基盤となる SR の現状はどういうものであろうか？ 3) 必須医薬品と CPGs の関係のあり方はどのようなものであろうか？ 4) 中国における必須医薬品の歴史と現状はどうであろか？上記の 4 つをリサーチクエ
スチョンとして、SR の定義、現存数、また日本の CPGs 作成時の使用されたデータベースを調べた。さらに、CPGs と必須医薬品の関係と、中国における必須医薬品リストの歴史と現状を、法令と文献から収集し整理分析した。
研究結果として、2011 年に米国医学研究所による診療ガイドライン(clinical practiceguidelines: CPGs)の定義が改訂され systematic review (SR)の用語が取り入れられた。だが SR の定義などは各研究組織やデータベースによって異なることがあり、それが実際の CPGs 作成時に異なる作成基準をもたらす可能性があることが指摘された。CPGs 作成においては、既存の
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“ready-made”の SR を「つかう」局面と、それが見つからない時に新規に“tailor-made”の SR を「つくる」局面がある。前者の場合、SR を検索したデータベース名や検索方法を CPG 中に具体的に明記すべきである。また、中国の医薬品行政には「必須医薬品」の要素が含まれる。その歴史と現状の分析から、i) 中国の“Approval/Drug selection”のルートにおける国家基本薬物
リストと償還リストの関係は明確となってきたこと、ii) 国家基本薬物リストと CPG の関係、
また保険償還リストと CPG の関係は不明確であり、改善が望まれること、が明らかになった。
⑽ 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、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を行った。（津谷喜一郎・長澤道行．診療ガイドラインの法的課題．日本腎臓学会誌 2011; 53(3): 300．）。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 年度は、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（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．2012．p.113-8．
）。
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（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．2012．p.52-7．
）。
⑾ 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
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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。
以上に関する論文を作成し、2011 年 9 月に国際薬剤疫学会（International Society for
Pharmacoepidemiology: ISPE) の公式雑誌 Pharmacoepidemiology and Drug Safety に発表した。
⑿ 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」（以下、NDB）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るなど、大規模なレセプトデータベースを利用した薬剤疫学研究に注目が集まっている。しかし、この NDB では他のデータベースとのリンケージは認められていないため、データベー
ス内の情報を最大限活用する必要がある。
海外のレセプトデータベースを用いた研究では、薬の処方の情報を要約し死亡の発生を予測する Rx-Risk スコアを解析の際に使うことがある。このスコアは日本のレセプトデータベース
においても有用であると期待できるが、日本と海外では医療の体制や薬の使い方が異なるため、算出方法の妥当性から検討を開始することが必要である。
そこで日本医療情報データセンター（JMDC）のレセプトデータベースを用いて Rx-Risk ス
コアの計算を行い、薬剤疫学研究での利用可能性を評価した。
⒀ 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。今後は、WHO が発行している血漿分画製剤を対象とした決議やガイドライン等の調査・分析を行い、血漿分画製剤についての品質・安全性に対する要求、患者からの要求 (public pressure)、倫理的要求、経済学的要求の４つの観点から
血漿分画製剤の位置付けを明らかにする。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。
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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、2012 年 11 月 17 日の日本薬史学会 2012 年会 (東京大学) において口頭発表
し、今後の課題や展望など追加して「WHO 必須医薬品モデルリストにみる血漿分画製剤の歴史」とし Yakugaku Zasshi に投稿した。
⒁ UMIN-CTR 臨床試験登録システムの初期 5 年の登録状況の分析
臨床試験登録制度には、1）パブリケーション・バイアスの防止、2）研究倫理上の義務、
3）臨床試験への患者のアクセス促進、の 3 つの目的がある。UMIN-CTR 臨床試験登録システ
ムは 2005 年 6 月に日本国内で最初の臨床試験登録機関として運用が開始され、現在 Japan
Primary Registries Network を構成する国内の 3 つの登録機関の中で最多件数が登録されている。
UMIN-CTR 設立からの初期 5 年間に登録された臨床試験数の推移と、登録された臨床試験の全体像はどのようなものであろうか？また、UMIN-CTR に登録された臨床試験情報の中で、WHO International Clinical Trials Registry Platform (ICTRP)を経由して世界中の人々がアクセス可
能なものはどれほどあるか？さらに、日本国内で実施された臨床試験の中で、試験情報が日本国内の臨床試験登録システムに日本語で登録され、日本人にアクセス可能になっているものはどれほどあるか？
上記のリサーチクエスチョンに対して、UMIN センターからの協力を得、2005.6.2 から2010.6.1 の 5 年間に UMIN-CTR に登録された臨床試験情報の中から、アカデミック(nonindustry funded)かつ日本国内で実施されたものを抽出し、月別の登録数と登録された試験情報を項目別に分析した。また、ICTRP で検索可能な UMIN-CTR の試験数と実際に UMIN-CTR に登録された試験数との比較を行った。さらに、日本で実施された臨床試験のなかで、米国の臨床試験登録システムである ClinicalTrials.gov に登録され、かつ日本国内の臨床試験登録システ
ムに登録された試験の割合を調べた。その研究結果を 2013 年 10 月に Trials 誌で発表した。
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
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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
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 2 期、2013 年からの第 3 期も引き続いて、エビデンスレポート、漢方製剤を含む診療ガイドラインの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』（EKAT2010） とし 2010 年 6 月に公表した。英語版は The CochraneLibrary / CENTRAL にリンクされた。2011 年、2012 年、2013 年は Annex として公表し、EKAT2013 は大改訂版として公表された。
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 RCT 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(平成22) ‐2011(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、構造化抄録と第 3 者のコメントの作成を作成した。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作業を進めた。鍼灸の RCT53 件、あんまマッサージ指圧の RCT18 件の日本語と英語の構造化
抄録、韓医学の RCT132 件の英語の構造化抄録を作成した
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。
http://jhes.umin.ac.jp/team.html⑶ 「統合医療」エビデンス評価の2段階多次元スケールの開発と分類及び健康被害状況の把握に関する研究
上記を引き継ぐものとして、同じく 2012(平成 24)‐2013(平成 25)年度として「「統合医療」
エビデンス評価の 2 段階多次元スケールの開発と分類及び健康被害状況の把握に関する研究」
を実施中である。統合医療や相補代替医療(complementary and alternative medicine: CAM)には、
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東アジア伝統医学の一つの漢方医学から、近代に海外から流入した療法まで、約 20-50 種類の大カテゴリーがあるとされる。漢方医学の大カテゴリーを構成する一要素の葛根湯などは小カテゴリーとみなせる。それぞれ妥当な評価方法がなんであるか、その方法論が使用可能なものであるかを明らかにすることを目的とした。また直接的・間接的健康被害の現状を分析する。
第 1 に、対象全体について、1) 統合医療関連の用語・定義・分類、2) 日本の住民を対象とした利用実態調査、3) 「統合医療」の情報利用者を対象とした調査報告、のレビューをそれぞれ行った。第 2 に「効き目」の研究として、1) 医療用漢方製剤の RCT の質の予備的解析、
2) 動物介在療法のシステマティック・レビュー、3) 音楽療法のシステマティック・レビューのレビュー、4) 各種の CAM の種々の属性・水準の組み合わせを用いコンイント分析を行った。
第 3 にリスクの研究として、直接的健康被害として、1) 医療用漢方製剤の国内副作用報告、
2) PIO-NET(全国消費生活情報ネットワーク・システム)上のいわゆる「統合医療」による危害
事例の傾向、について分析し、間接的健康被害として、3)「もっと早く病・医院に行けばよかった」アンケート調査を行った。
⑷ 中国の伝統医学の政策分析
中医薬の標準化、国際化を進めてきた中国の主導により 2009 年に設立された国際標準化機構(International Organization of Standardization: ISO)の技術委員会(Technical Committee: TC) 249(Traditional Chinese Medicine (provisional))では、5 つの作業グループ（WG1：原材料及び伝統的加工の品質及び安全性、WG2：工業的 TCM 製品の品質及び安全性、WG3：鍼灸鍼の品質及び安全性、WG4：鍼灸鍼以外の医療機器の品質と安全性、WG5：用語と情報科学）において本格的な標準作りが進められ、2014 年 2 月には同 TC 初となる「滅菌済み単回使用鍼」（ISO17218）が発行された。国際標準による伝統医薬のライセンスビジネス化目指す中国は、伝統医学の教育分野なども TC249 の範囲に組み込もうと目論んでいる。2012 年に引き続き、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、その結果を「和漢薬」誌で発表した。2013 年は、シリーズ第 3 回: 中医薬行政機構・関連機関・人事(2013.1)、第 4 回:
中医薬標準の管理と制定状況(2013.3)、第 5 回: 中医薬診療に関する業界標準と診療ガイドラ
イン(2013.5)、第 6 回: 文化普及戦略－孔子学院と世界遺産(2013.7)、第 7 回: アフリカにおける中医薬の普及(2013.9)、第 8 回: アセアンにおける中医薬の普及(2013.11)を公表した。
⑸ 中国における中薬の副作用
数千年の歴史がある中薬は、中国では「天然」・「自然」から得られたものとして、西洋薬（化学薬品）より「安全」
・「副作用が少ない」治療方法と見なされ、現在、西洋薬と共に主流の治療方法になっている。 薬の副作用に関する議論は、1961 年のサリドマイド薬害事件（thalidomide による奇形の副作用）から始まった。これを契機として世界中で医薬品の副作用についての認識が高まった。60 年代からの数十年間、薬の副作用はほぼ西洋薬について言及されていたが、1990 年代の終わりに Chinese herbs nephropathy という薬害事件 1)、（腎毒性のある Aristolochia（ウマノスズクサ属、馬の鈴草）属の植物の不注意な誤用）により、ベルキ
ーで痩せぐすりを使っている約 100 人の患者に腎不全の副作用が起こったことから、中薬も含
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めた天然物由来の薬の副作用についての認識が高まった。
2000 年代以降、世界中で中薬を原因とする副作用事件が頻繁に発生している。そこでは中国に焦点を当て、中国における中薬の安全性、副作用の問題に関する情報を収集した。「薬用植物の安全性」、「中国国内での中薬安全性についての主な問題」、「中国国内での薬の副作用報
告システム」、「中薬注射剤の歴史、使用状況、副作用」、「現在の安全性対策と今後の展望」の5 つの問題を詳細に考察した。特に、最近注目された中薬注射剤の安全性についても詳しく論じた。
結論としては、ここ十年間、中国外の各国での中国から輸入された中薬の副作用や品質の問
題は世界的な注目をあびた。また、中国国内にも様々な重篤な薬品副作用事件、特に中薬注射剤に関する死亡事件などが起きており、中国国内の中薬副作用の監視に関しては困難や不十分な点が多々あることが明らかとなった。現在の副作用監視システムは 2004 年完全に実施されてからまだ 10 年経過していない新しい制度である。今後このシステムは大きく進歩しているとも考えられる。
中国国内全体の副作用のナショナルデータは学術研究向けにはまだ公開されておらず、毎年まとめられる副作用の症例や数等の情報も国民に公開されていない。中国と比べて、日本も含めた他の国は薬用植物の使用量が元々少ないため、副作用のシグナルの検出も簡単ではない。
国によって植物の種類や製品も異なるが、最も薬用植物を多く使っている中国がナショナルデ
ータベースを公開し、そのことが世界的に薬用植物の副作用についての重要な参考になることを今度の展望として期待される。
ここ数十年で、中国における中薬の副作用に関する臨床データの研究、すなわち報告されたデータベースからの副作用のシグナルの検出および文献レビューからの副作用の分析に関する研究の数が増加している。一方、日本では、漢方薬についてのこのような研究は少ない。日本
における漢方薬の適正使用のために、こうした研究も重要である。
収集した情報は、「漢方と最新治療」2013 年 11 月 15 日号の特集「漢方薬の安全性確保」に発表した。
⑹ 医療用漢方製剤における国内副作用報告のシグナル検出に関する研究
医療用漢方製剤は副作用が少ない薬剤として治療に用いられてきたが、漢方製剤による間質性肺炎や肝障害の報告が多数なされている。漢方製剤の治療効果への期待が高まる一方で、より安全性の問題に対応していく必要がある。本研究では漢方製剤においても副作用の早期発見として副作用報告データベースを用いたシグナル検出の Ad Hoc 解析が有用であるかを、副作用が既に疑われている漢方製剤と副作用の組合せにおいて検討した。
厚生労働省にて公開されている国内副作用報告の状況(医療用医薬品一覧)のデータ（2003 年
7 月 31 日から 2012 年 3 月 31 日までの分）を収集した。シグナル検出の手法は、日本の医薬品医療機器総合機構（PMDA）が採用されている ROR(Reporting Odds Ratio)と WHO Uppsala
Monitoring Centre で採用されている IC(Information Component)の 2 種を用いた。漢方製剤の特性から処方単位、構成生薬単位で解析を行った。
データベースから検出した医療用漢方製剤に関する副作用は 1,862 件で、全医療用製剤の0.68%である。報告された主な漢方製剤は芍薬甘草湯、防風通聖散、柴苓湯、抑肝散、乙字湯
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などである。主な副作用は間質性肺疾患・ 肺障害・肺炎、 肝機能異常・肝障害・ 急性肝炎、低カリウム血症、 偽アルドステロン症、横紋筋融解、 黄疸、薬疹などである。
黄芩及び柴胡の両方を含有する漢方製剤と間質性肺疾患との関連では 2008 年 9 月にシグナ
ルを検出しており、それぞれの生薬単独でシグナル検出を行うより約 2 年早くシグナルを検出している。このように生薬を 2 種類組み合わせてシグナル検出を行う事も有用であることが示唆された。漢方製剤においても副作用の早期発見として副作用報告データベースを用いたシグナル検出が示唆された。早期にシグナル検出されることにより、それに基づいて因果関係を追及する研究に早期に着手することができる。
研究の一部の結果は、シンガポールで開催された WHO Western Pacific Regional Forum for
the Harmonization of Herbal Medicine (FHH) 11th Standing Committee Meeting（2013.10.22-23）
で、“A preliminary assessment of reported adverse drug reaction associated with ethical kampo
medicines in japan”として発表した。
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。そこで、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（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 22 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」総括・分担研究報告書．2011．p.21-5．
）。
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（津谷喜一郎，長澤道行．
生薬などに関する裁判例の分析 その２．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）「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」総括・分担研究報告書．2012．
p.101-7．
）。
⑻ 健康食品の制度的側面に関する分析
健康食品については日本では枝葉末節的な議論が多くみられる中、根源的な問題である健康食品を正面から扱う制度がわが国には無い点を考察した。制度化に対する障壁を紹介した上で、今後の制度設計について客観的・学術的に検討した。輸出産業化という新たな視点を健康食品分野に今後持ち込むことが、有効性と安全性を向上させる鍵となることを提案した。
⑼ 笑いを介入とした RCT のシステマティック・レビュー
日本では 1990 年代後半から、「笑い」が健康維持や疾病の治療に役立つかに関する関心が強まった。「笑い」は健康や疾病にどう影響し、どのような効果をもたらすのだろうか。笑い
を介入としたランダム化比較試験のレビューにより、「笑い」の効果についての研究の現状を明らかにし、研究の質を評価した。データベースとしては The Cochrane Library の CDSR、
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DARE、CENTRAL、医学中央雑誌を用い、“PEDro Scale”をもとに作成した評価指標を用いてRCT の質を評価した。
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
上記プロジェクトのうち、「適応外使用」の現状・問題点・解決法についてさらに分析を進めた。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”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。
引き続いて、論文「医薬品の CU 制度- なにが CU か・なにが CU ではないのか- 」(薬理と治療 2012; 40: 831)を発表した. 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」を組織また報告した。第 15 回抗悪性腫瘍薬
開発フォーラム(2013.6.15)で「未承認薬のコンパッショネート使用と EAP」として報告した。
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。このようにたくさんの種類のお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
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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 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。
⑶ 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。

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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 9 回行った。本講義には、医療経済学の専門家と、日本製薬協の理事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)経済評価の frame work と cost、(3)企業と医薬経済学、(4)endpoint, placebo, ethics、(5)Outcome:効果・効用・便益の測定、(6)システマティック・レビューと医薬経済学、(7)QALY League table と経済評価モデル、(8)医療費と診療報酬制度・薬価制度、(9)医薬経済学研究の check list 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。2011 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(Evidence
Based 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Ⅰ、(3)検定Ⅱ、(4)感度と特異度、(5)相関と回帰、(6)EBM における統計、(7) longitudinal design、(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 を、本年度も継続して毎月 1 回開催した。2013 年 12 月で 153 回となる。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。
４. 講座の学生などの教育講座としては、2013 年 12 月時点で、大学院博士課程 2 年生が 1 名、同 1 年生が 1 名、修士課
程 2 年生が 2 名、卒研生が 2 名、配属されている。また、研究員が 6 名(そのうち外国人が 3人)、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 度以上は学会などでの発表の機会を持つように研究に取り組んでいる。

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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。

業績目録
研究業績（2013 年 1 月－12 月）
１．学術論文1) Kamioka H, Tsutani K, Minoru Yamada, et al. Effectiveness of rehabilitation based on recreational
activities: A systematic review. World Journal of Meta-Analysis 2013; 1(1): 27-46. doi:
10.13105/wjma.v1.i1.27
2) Wieland LS, Manheimer E, Tsutani K, et al. Bibliometric and content analysis of the CochraneComplementary Medicine Field specialized register of controlled trials. Systematic Reviews 2013;
2:51 (4 July 2013). doi: 10.1186/2046-4053-2-51
3) Kamioka H, Kawamura Y, Tsutani K, et al. A checklist to assess the quality of reports on spa therapy
and balneotherapy trials was developed using the Delphi consensus method: The SPAC checklist.

Complement Ther Med 2013; 21(4): 324-32.
4) Jiao S, Tsutani K, Haga N. Review of Cochrane reviews on acupuncture: how Chinese resources
contribute to Cochrane reviews. The Journal of Alternative and Complementary Medicine 2013;19(7): 613-21. doi: 10.1089/acm.2012.0113
5) Fujita T, Fukunaga M, Itabashi A, Tsutani K, Nakamura T. Once-weekly injection of low-dose
Teriparatide (28.2μg) reduced the risk of vertebral fracture in patients with primary osteoporosis.

Calcif Tissue International 2013. doi: 10.1007/s00223-013-9777-86) Tang W, Fukuzawa M, Ishikawa H, Tsutani K, Kiuchi T. Review of the registration of clinical trials in
UMIN-CTR from 2 June 2005 to 1 June 2010 - focus on Japan domestic, academic clinical trials.

Trials 2013; 14(1): 333. doi: 10.1186/1745-6215-14-333
7) Shiroiwa T, Igarashi A, Fukuda T, Ikeda S. WTP for a QALY and health states: More money forseverer health states? Cost Effectiveness and Resource Allocation 2013; 11: 22.

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8) Suka M, Odajima T, Igarashi A, et al. The 14-item health literacy scale for Japanese adults (HLS-14).

Environmental Health and Preventive Medicine 2013; 18 (5): 407-15.
9) Yamane N, Igarashi A, Kusama M, et al. Cost-effectiveness analysis of microdose clinical trials in
drug development. Drug Metabolism and Pharmacokinetic (DMPK) 2013; 28 (3): 187-9
10) 脇本大徳, 山崎亮治, 熊野 璋, 津谷喜一郎. 日本の医療用医薬品数と置き換え可能薬の割合.
薬理と治療. 2013; 41(7): 639-47
11) 津谷喜一郎. 「統合医療」エビデンス評価の 2 段階多次元スケールの開発と分類及び健康被害状況の把握に関する研究. 平成 24 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「「統合医療」エビデンス評価の 2 段階多次元スケールの開発と分類及び健康被害状況の把握に関する研究」(研究代表者: 津谷喜一郎） 総括・分担研究報告書. 2013. p.1-7.
12) 津谷喜一郎, 柳川俊之. 中国を含む東アジア伝統医学の政策分析に関する研究. In: 平成 24 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「国際化に対応した科学的視点に立った日本漢方診断法・処方分類および用語の標準化の確立」（研究代表者: 並木隆雄）総括・分担研究報告書. 2013. p.67-71.
13) 津谷喜一郎, 柳澤真央, 五十嵐中, 長澤道行. 関節リウマチ生物学的製剤の国内臨床研究のエ
ビデンス整理に関する研究. In: 平成 24 年度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）総括・分担研究報告書. 2013. p.46-51.
14) 津谷喜一郎, 柳澤真央, 五十嵐中, 長澤道行. 生物学的製剤の経済評価実施に向けたエビデン
ス整理に関する研究. In: 平成 22～24 年度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）総合研究報告書. 2013.
p.76-81.
15) 津谷喜一郎. 診療ガイドラインとシステマティック・レビューとドラッグ・セレクション. In:
平成 24 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. 「システマティッ
ク・レビューを活用した診療ガイドラインの作成と臨床現場における EBM 普及促進に向けた基盤整備」（研究代表者: 中山健夫）総括・分担研究報告書 p.46-51.

２．総説・解説
1) 山崎茂明, 阿部信一, 山下仁, 津谷喜一郎. （座談会） 医療情報サービスの活用法 前編.

医道の日本 2013; 72(2) : 70-7.
2) 山崎茂明, 阿部信一, 山下仁, 津谷喜一郎. （座談会） 医療情報サービスの活用法 後編.

医道の日本 2013; 72(3) : 70-7.
3) 長澤道行, 津谷喜一郎. 元気と病気の間になにがあるか？：状態・介入・アウトカム―生存研「元気と病気の間研究会」平成 20-22 年度研究から―. 生存科学 2013; 23(B): 133-72.
4) 津谷喜一郎. 投稿規定中の臨床試験登録と CONSORT 声明. 日本温泉気候物理医学会雑誌
2013; 76(3): 173-4.
－283－
目次へ

5) 芦田耕三, 津谷喜一郎, 前田眞治, 他. 日本の医療・介護施設における温泉利用の現状―2012
年アンケート調査から―. 日本温泉気候物理医学会雑誌 2013; 76(3): 215-9.
6) 津谷喜一郎. 臨床試験の倫理：ダブルスタンダードの解消はなるか 学術委員会研究倫理小委
員会設立の背景と活動. 臨床薬理 2013; 44(2): 127-30.
7) 磯部哲, 津谷喜一郎. 日本版コンパッショネート使用制度の創設をめざして. 臨床薬理 2013;
44(2): 149-51.
8) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. 日本版コンパッショネート使用制度の創設をめざして コンパッショ
ネート使用制度の世界の現状と基本事項. 臨床薬理 2013; 44(2): 153-6.
9) 脇本大徳, 山﨑亮治, 熊野璋, 津谷喜一郎. 日本の医療用医薬品数と置き換え可能薬の割合.

薬理と治療 2013; 41(7): 639-47.
10) 津谷喜一郎（司会）, 黒須幸男, 若山育郎, 髙澤直美, 東郷俊宏. WFAS25 周年 これまでの歩
みと課題を考える（前編）. 特別座談会, 東京, 2013.3.3. 医道の日本 2013; 72(10): 151-61.
11) 津谷喜一郎（司会）, 黒須幸男, 若山育郎, 髙澤直美, 東郷俊宏. WFAS25 周年 これまでの歩
みと課題を考える（後編）. 特別座談会, 東京, 2013.3.3. 医道の日本 2013; 72(11): 163-72.
12) 滕麗達, 津谷喜一郎. 中国における中薬の副作用. 漢方と最新治療 2013; 22(4): 305-11.
13) 津谷喜一郎. 日本薬史学会 2012 年会（東京）を終えて. 薬史レター 2013; 66: 3-4.
14) 津谷喜一郎. 2013 年度国際薬史学会拡大理事会に参加して. 薬史レター 2013; 69: 7-8.
15) 五十嵐中. 医療経済評価の評価方法と課題 〜薬剤経済学「基礎の基礎」〜. 医薬ジャーナル
2013; 49 (12); 55-8.
16) 五十嵐中. 残薬を巡る諸問題 誰にとって「もったいない」?. 調剤と情報 2013; 19 (2); 28-31.
17) 白岩健, 五十嵐中, 池田俊也, 福田敬. 北欧諸国等の医療経済評価. 社会保険旬報 2013; 2520:
12-7.

３．著書
1) Tang W, Tsutani K. Pharmacoeconomic evaluations on Kampo medicine and development ofstructured abstracts. In: Motoo Y(ed). Traditional Medicine: New Research. Nova Science Publishers,
2013.p.180-90.
2) Tsutani K, Hikiami H, Satake M,Toriizuka K, Yamada K. Appendix: Standard kampo formulanomenclature. In: Motoo Y(ed). Traditional Medicine: New Research. Nova Science Publishers,
2013.p.239-45.
3) 国立大学法人東京大学大学院薬学系研究科医薬政策学, 一般財団法人医療経済研究・社会保険福祉協会. 「健康食品の制度化への障壁に関する研究」共同研究最終報告書, 2013.
[http://www.shafuku.jp/syoheki.pdf]
4) 五十嵐中. オーストラリアの薬剤給付制度. In: 中村健, 白神誠, 岡部陽二 (監修). 諸外国の薬剤給付と動向. 薬事日報社, 2013.
5) 五十嵐中. アジアにおける医療技術評価の萌芽. In: 林良造, 城山英明, 鎌江伊三夫 (監修). 医
療技術の評価と公共政策 海外の事例と日本の針路. じほう, 2013. p. 246-54.
6) 五十嵐中. オーストラリアにおける医療技術評価. In: 林良造, 城山英明, 鎌江伊三夫 (監修).
－284－
目次へ

医療技術の評価と公共政策. じほう, 2013.p. 255-66.

４．学会や一般向けの講演
1) 五十嵐中. 数字の読み方、わかりません! -医療統計事始め-. 第 126 回禁煙アドバイザー講習会. 東京, 2013.1.13.
2) 五十嵐中. 医療経済評価に関する最近の話題. バークレイズ証券セミナー. 東京, 2013.1.28.
3) 津谷喜一郎, 五十嵐中, 柳澤真央. 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: 平成 24 年度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）（免疫アレルギー
疾患分野）「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 年度研究報告会. 東京, 2013.1.30. 抄録集 p.202.
4) 五十嵐中. 医療経済効果の「コスト評価」 Bio って本当に高いの？. 東北 RA ナースカンファ
レンス. 秋田, 2013.2.22.
5) 唐文涛, 津谷喜一郎. Drug selection, traditional medicine and clinical practice guidelines―国家基本
薬物と中医学と診療ガイドライン―. 平成 24 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. 「システマティック・レビューを活用した診療ガイドラインの作成と臨床現場における EBM 普及促進に向けた基盤整備」.（研究代表者: 中山健夫）公開フォーラム,東京, 2013.2.24.
6) 五十嵐中. 関節リウマチ生物学的製剤の薬剤経済学. 第 93 回東京都城北整形外科医会. 東京,
2013.2.28.
7) 五十嵐中. 医療経済評価の方法論 -ガイドラインを中心に-. 一般財団法人

医薬品医療機器レギュラトリーサイエンス財団 第 133 回レギュラトリーサイエンスエキスパート研修会. 東京, 2013.2.28.
8) 津谷喜一郎. よい雑誌とよい情報. 日本薬学会第 133 年会シンポジウム「正しい医薬情報の正確な伝達を科学する―我が国の状況と世界の趨勢―」. 横浜, 2013.3.29. 薬学図書館

2013;

58(3): 184-92.
9) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. ドライ系薬学領域の学会誌からみるディシプリンの動向と課題. 日本
薬学会第 133 年会. 横浜, 2013.3.30.
10) 五十嵐中. 海外の HTA -フランス・スイスを中心に-. 第 8 回 ISPOR 日本部会特別講演. 東京,
2013.3.30.
11) Tsutani K, Kitagawa M. Publication ethics in randomized controlled trials (RCTs) of traditional east
Asian medicine (TEAM). Workshop 19: Research Methodology 2. 8th annual congress of theInternational Society for Complementary Medicine Research (ISCMR). London, UK, 12 April 2013.
12) 津谷喜一郎, 五十嵐中. 関節リウマチに対する薬剤経済学の重要性. 第 57 回日本リウマチ学会
総会・学術集会 シンポジウム「RA の集学的アプローチ」. 京都, 2013.4.19. プログラム・抄録集 p.164.
13) 五十嵐中. 医療機器・医療技術の費用対効果って？日本メドトロニック株式会社講演会. 東京,
2013.4.25.
－285－
目次へ

14) 津谷喜一郎. 誰が何をどのように評価するか―研究デザインとアウトカム評価項目―. 日本統合医療学会 平成 25 年度 第 1 回教育セミナー. 東京, 2013.4.28. 抄録集 p.3.
15) Igarashi A. Willingness-to-pay Threshold in Japan. 2nd HTAsialink conference. Penang, Malaysia.
2013.5.15.
16) Tsutani K, Tang W. Review of economic evaluations on health food and Kampo medicine. 10th Annual
Meeting, HTAi Seoul 2013. Seoul, ROK, 19 June 2013.
17) 五十嵐中. タッチ 1 秒, お薬手帳!. 第 7 回 IT ヘルスケア学会年次学術大会. 東京, 2013.6.29.
18) Igarashi A. What are we doing in Japan? -Current discussion around HTA implementation in
Japanese healthcare system-. Thailand-Japan joint HTA meeting, Bangkok, Thailand. 2013.7.4.
19) 五十嵐中. バイオシミラーの費用対効果は? 日本ジェネリック医薬品学会第 7 回学術大会. 東
京, 2013.7.7.
20) 五十嵐中. 諸外国のアウトカム研究と HTA の動向. 第 7 回 CSP-HOR 年会. 東京, 2013.7.13.
21) 五十嵐中. 医療経済評価の「コスト評価」 Bio は、本当に高い？. 第 2 回中野・杉並リウマチ治療を考える会. 東京, 2013.7.26.
22) 五十嵐中. EQ-5D-5L って？QOL 測定ツールの今日と明日. 第 10 回薬剤経済学研究会. 東京,
2013.7.29.
23) 五十嵐中. 医療経済評価の分析手法とわが国の課題. 公益財団法人原総合知的通信システム基金主催特別セミナー. 東京, 2013.7.30.
24) Tsutani K. UMIN-Clinical Trials Registry (UMIN -CTR). Asia Pacific Association of Medical Journal
Editors Convention 2013 (APAME 2013 TOKYO), Tokyo, 3 August 2013.
25) 津谷喜一郎. 「もっと早く病・医院へ行けばよかった」アンケート調査概要－平成 24 年度厚生労働科学研究による代替医療の間接的健康被害研究より－. 第 2 回エビデンスに基づく統合医療研究会（eBIM 研究会）. 大阪, 2013.8.11. プログラム・抄録集 p.58-9.
26) 五十嵐中. 生物学的製剤の費用対効果って?. 神奈川 ANOUVEAU ミーティング. 横浜,
2013.8.19.
27) Igarashi A, Goto R, et al. How much the appropriate tobacco price would be? - conjoint analysis forgeneral public in Japan-. The 10th APACT conference. Chiba, Japan, 2013.8.19.
28) Igarashi A, Goto R, et al. How much various anti-tobacco policies would affect smokers' attitudes?
conjoint analysis in Japan-. The 10th APACT conference. Chiba, Japan, 2013.8.19.
29) Igarashi A. What is pharmacoeconomics?. APPS 12th conference. Chiba, Japan, 2013.8.24.
30) 五十嵐中. 薬剤経済学の基礎. ファイザー株式会社社内セミナー. 東京, 2013.8.26.
31) 五十嵐中. 医療経済評価における分析の立場と費用. 第 9 回 ISPOR 日本部会学術集会. 東京,
2013.8.29.
32) Igarashi A. What did we, are we doing, will do in Japan? Public lecture on value for a QALY in Asia.
Bangkok, Thailand, 2013.9.2.
33) 五十嵐中. 薬剤師って何してる? -ブラウンバッグと電子お薬手帳-. 一般社団法人 イオン・
ハピコム人材総合研修機構研修会. 千葉, 2013.9.15.
34) 長谷川彩, 五十嵐中, 赤澤学. 新薬の薬価算定のための費用対効果分析：COPD 治療薬を例として. 第 23 回日本医療薬学会, 仙台, 2013.9.21.
－286－
目次へ

35) 五十嵐中. 関節リウマチ生物学的製剤の薬剤経済学. 第 11 回大阪京阪生物学的製剤を学ぶ会.
大阪, 2013.10.5.
36) 五十嵐中. 米国の医療制度. アンテリオ株式会社講演会. 東京, 2013.10.22.
37) Tanaka Y, Takeuchi T, Igarashi A, et al. Economic impact of adalimumab treatment in japanesepatients with rheumatoid arthritis: analysis of 24 weeks data from the anouveau study. ACR 13th
annual meeting. San Diego, USA, 2013.10.29.
38) 五十嵐中. 医療経済評価と政策応用. -英国の例を中心に-. 中外製薬株式会社社外勉強会. 東京, 2013.10.30.
39) Fukuda T, Akazawa M, Igarashi A, et al. Proposal of economic evaluation guideline in Japan. ISPOR
16th Annual European Congress. Dublin, Ireland, 2013.11.4. Value in Health 2013; 16 (7): A610.
40) Noto S, Izumi R, Igarashi A, et al. Comparing the performance of the EQ-5D-5L with the EQ-5D-3L
in stroke patients in japan. ISPOR 16th Annual European Congress. Dublin, Ireland, 2013.11.4. Valuein Health 2013; 16 (7): A534.
41) 五十嵐中. 生物学的製剤の費用対効果って?. 第 5 回岡山 RA ナースカンファレンス. 岡山,
2013.11.9.
42) 津谷喜一郎, 中島滋（座長）. 東アジア未病共同体をめざして. 第 20 回日本未病システム学会
学術総会. 東京, 2013.11.10. 抄録集 p.15.
43) 五十嵐中. ブラウンバッグ運動わかりません!! 第 7 回日本薬局学会学術総会 ランチョンセミ
ナー. 大阪, 2013.11.23.
44) 五十嵐中. 数字の読み方わかりません!! セルジーン株式会社統計講習会. 東京, 2013.11.27.
45) 増島祥, 正木朋也, 唐文涛, 津谷喜一郎. 日本と世界におけるクラスターランダム化比較試験の現状と課題. 第 34 回日本臨床薬理学会学術総会. 東京, 2013. 12.4 臨床薬理 2013; 44 Suppl:
S288.
46) 津谷喜一郎（座長）. 海外招待講演 2 “Conducting Clinical Trials in Africa: Examples of Studies to
Improve Malaria Treatment in High-risk and Vulnerable Populations”. 第 34 回日本臨床薬理学会学術総会. 東京, 2013. 12.4 臨床薬理 2013; 44 Suppl: S108.
47) 津谷喜一郎（座長）. 教育講演 11「臨床薬理学と医薬品規制科学に共通の歴史的課題」. 第34 回日本臨床薬理学会学術総会. 東京, 2013. 12.6 臨床薬理 2013; 44 Suppl: S120.
48) 黒川達夫, 津谷喜一郎（座長）. シンポジウム 30「臨床薬理学会の今日的な役割と将来像」.
第 34 回日本臨床薬理学会学術総会. 東京, 2013. 12.6 臨床薬理 2013; 44 Suppl: S204.
49) 和田一郎, 五十嵐中. 日本における児童虐待のコスト推計. 日本子ども虐待防止学会第 19 回学術集会. 松本, 2013.12.13.
50) Igarashi A. What are we doing in Japan? -Current discussion around HTA implementation in
Japanese healthcare system-. Pfizer Japan Inc. internal workshop. Tokyo, Japan, 2013.12.17.
51) 山中寿, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン作成経過報告 山中分科会報告. 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 免疫アレルギー研究分
野 平成 25 年度研究発表会. 東京, 2013.12.19 プログラム・抄録集 p.29-36.
52) 五十嵐中. バイオシミラーの費用対効果は? 技術情報協会セミナー. 東京, 2013.12.20.

－287－
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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

－288－
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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

特任助教

佐藤 剛（さとう・ごう）(2013.4 就任)

平成 14 年東京大学理学部卒、同 16 年同大学院理学系研究科修士課程修了
前職：東京大学トランスレーショナル・リサーチ・イニシアティブ 特任助教

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。

－289－
目次へ

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、
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。
－290－
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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）
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。2013 年度からは大学院博士課程 5名、研究生 1 名、研究員 3 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。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）。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。2013 年 11 月より、革新的イノベーション創出プログラム（COI STREAM）
拠点「スマートライフケア社会への変革を先導するオープンイノベーション拠点」に木村廣道特任教授がプロジェクトリーダーとして参画し、融合型研究の新たな産学官連携の取り組みを開始している。2013 年 9 月より臨床発実用化マネジメント人材養成拠点「東京大学医療イノベーションイニ
シアティブ」を木村廣道特任教授が事業推進責任者、当研究室が事務局として、医学・工学・薬学系の大学院生、研修医等を対象として、教育プログラムの開発および提供をしている。例えば、前述の PBI 公開講座は当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。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、
－291－
目次へ

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。

論 文・総 説1. 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, 36:605-615
2. 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,5(suppl4),51-55
3. Shimura H., Masuda S., Kimura H. Research and Development (R&D) Productivity Map: Visualizationof Industry Status, Journal of Clinical Pharmacy and Therapeutics, in press
4. Shimura H., Masuda S., Kimura H. A lesson from Japan: R&D efficiency is a key element of industry
consolidation process, Drug Discoveries & Therapeutics, in press
5. 桝田祥子. 医薬品産業と米国自由貿易協定（FTA)知財戦略-米韓 FTA の韓国医薬品産業への影
響と環太平洋戦略的経済連携協定（TPP）への示唆, パテント, 66(8): 78-88
6. 桝田祥子. 特別講演（講演録） TPP と医薬特許～米国 FTA 戦略からみるパテントリンケージ導入の可能性～, リーガルマインド, 341 号, September 2013：1-32
7. 櫻木 誠, 安西智宏, 木村廣道, 原島秀吉 ナノメディシン規制整備と推進体制をグローバルに俯瞰する,薬剤学, 73(5) ：312-320 (2013)

著 書
1. 木村廣道（監修）「日本の成長エンジン

健康・医療産業 国際競争を生き抜くリーダーシッ

プ (2013 年)」かんき出版

学 会・講 演
1. 木村廣道 「進化する医薬品産業の経営戦略～拡大する医療ニーズが牽引する新医療ソリュー
ションの創出～」先端創薬科学講座セミナーコース(2013.1)
2. 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(2013.4)
3. 木村廣道 「創薬～新医療ソリューションへと進化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(2013.4)
4. 木村廣道 「総括」星薬科大学講義(2013.6)
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(2013.7)
6. 木村廣道 「医療ビジネス最先端の試み」甲南大学講義(2013.10)
7. 木村廣道「超成熟社会日本を牽引する健康・医療産業の成長戦略」慶応義塾大学講義(2013.10)
8. 木村廣道 「創薬 新医療ソリューションへと進化する医薬品産業のグランドデザイン」東京
－292－
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大学エグゼクティブマネジメントプログラム(2013.11)
9. 木村廣道 「世界をリードする日本発医療産業イノベーション」東京大学講座医療産業イノベ
ーションフォーラム(2013.11)
10. 桝田祥子 「TPP がもたらす医薬特許制度への影響 ～米韓 FTA の現状からの考察～」第 1 回
医薬知財研究会(2013.2)
11. 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(2013.4)
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」製薬協アジア部会 (2013.5)
13. 桝田祥子 「国際社会における医薬品・医療ビジネス」星薬科大学講義(2013.6)
14. 桝田祥子 「新薬/ジェネリック市場の調整システム」第 2 回医薬知財研究会(2013.6)
15. 桝田祥子 「TPP と医薬特許-米韓 FTA 戦略から見るパテントリンケージ導入の可能性」医薬品企業法務研究会(2013.6)
16. Masuda S., Evolution of Intellectual Property Protection for Pharmaceuticals in Japan and its future
outlook（招待講演）, 2013 Pharmaceutical Intellectual Property Forum (PIPF, Shanghai)(2013.11)

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

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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
切れ味の鋭い医薬品が次々に上市され、さらに医薬分業が大きく進展する中、医薬品適正使用・
育薬と医療安全の推進がきわめて重要な課題となっている。これらを隘路なく進めるためには、
医師、薬剤師や看護師などの医療従事者、製薬企業の技術者・研究者・実務者、行政担当者、医療サービス提供者、更に医療消費者の果たす役割が大きいことは言うまでもない。
具体的には、市販後の諸問題（医薬品が関係したトラブル、医薬品に対するニーズなど）を的確に捉え、医療現場にフィードバックすること、更に、捉えた問題を解決するために、製薬現場に対しては、製品を改良したり、医薬品情報を改訂するなどの提案を行うことになる。なお、それらの市販後の諸問題に対処する活動は、速やかにかつ確実に実践することが求められている。
一方で、市販後の諸問題に鋭く反応し、問題を解決する能力をもった医療現場、製薬現場などで活動する人材を養成することも不可欠である。そのためには、実際に生じた市販後の諸問題を多く取り入れた実践的な教材を作成するとともに、それを活用した臨場感にあふれる医薬品や処方の適正で的確な評価、更に医療安全に資する研修システムを新たに構築する必要がある。
そこで、我々は、市販後の諸問題を的確に捉え、それらを解決するための種々の調査システムを構築するとともに、当該システムに指導的に参画できる医療現場と製薬現場などの人材を育成することを目的として研究に取り組んでいる。
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。

A. ファーマコキネティックス・ファーマコダイナミクスと医薬品情報構築に関する研究
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
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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。
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。
主なテーマは以下の通りである。
(1) フッ化ピリミジン系抗癌薬とフェニトイン、ワルファリンの薬物相互作用に関する薬物動態研究(2) 非ステロイド性消炎鎮痛薬と抗うつ薬の胎盤透過性・胎児移行機構の解明と定量的評価(3) 経口抗真菌薬、抗うつ薬による薬物間相互作用に関する薬物動態研究(4) バルプロ酸とキチン･キトサンとの相互作用症例と機構の解明

B. 医薬品適正使用に関する情報、育薬研究の基盤となる医薬品市販後情報の収集･解析･評価･提供に関する研究
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。
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。さらに、それらのシステ
ムから見出された医薬品適正使用上の課題を解決するための育薬研究の推進も重要である。
そこで当講座では、医薬品適正使用に関する情報、育薬研究の基盤となる医薬品市販後情報の収集・解析・評価・提供に関する以下の研究をおこなっている。
(1) 薬局・薬剤師地域コミュニティにおけるヒヤリ･ハット事例収集システムの構築と運用(2) 薬局における医薬品副作用情報収集･解析システムの開発研究(3) 薬局薬剤師によるプレアボイド事例収集システムの構築とそれを用いた研修システムの開発(4) 後発医薬品進化のための市販後情報収集･評価システムと MR 研修システムの構築と運用(5) 介護･看護における医薬品適正使用･育薬推進システムの構築と運用(6) 一般用医薬品適正使用推進をめざす登録販売者間情報交換･研修システムの構築と運用(7) 健康と病いの語りデータベースからの医薬品副作用情報の収集･解析(8) 医薬品適正使用推進のための患者宅における残薬調査研究
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(9) 離島･僻地における医薬品適正使用実態調査研究(10) 医薬品・健康食品の有用性･安全性情報ネットワークの構築
a) 臨床事例を活用した医療従事者間情報交換・研修システムの構築と展開
b) 健康食品の有用性・安全性情報ネットワークの構築と展開
c) 患者･消費者を対象とした医薬品情報収集･提供ネットワークの構築とその評価(11) 抗癌剤の適正使用実態とその問題解決のためのシステムの構築a) 経口抗癌剤の適正使用に向けた安全性情報の構築･提供に関する研究b) 医療施設における抗癌剤注射剤調製時の被爆予防のための設備と装備の実態調査(12) 医薬品適正使用及び医療安全推進のための患者服薬指導箋のあり方に関する研究(13) 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

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。このほか、大学院薬学系研究科「基礎薬科学特論 IV」および「社会薬学特論」の一部を担当している。また、堀は情報学環教員として、情報学環の講義「総合分析情報学 IX」、および「情報倫理と社会」の一部を担当した。
講座配属学生としては、本学大学院博士課程１名、及び学部６年生１名、学部５年生２名、学部４年生２名に、育薬研究の指導を行った。
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（2013 年末現在で約 15,500 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 年より、福岡市の会場と文京区の会場に唐津市の会場（2013 年～前橋市の会場）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（2013 年開講分の受講者数は約 300 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
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（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。本セミナーは現在インターネットでの提供を終了し、DVD 付書籍として発刊している。

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。寄附講座設立から 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

平山 匡彦, 田中 秀和, 鈴木 慎太郎, 永富 亜紀, 作元 誠司, 北原 敏弘, 宮﨑 長一郎, 吉谷
清光, 佐藤 宏樹, 堀 里子, 三木 晶子, 澤田 康文. 離島における一般用医薬品のインターネ
ット購入に関する意識調査―インターネットを使用する居住者を対象として―. 医薬品情報学., 15(2) : 57-63, 2013.
2.

平山 匡彦, 田中 秀和, 鈴木 慎太郎, 井上 広平, 永富 亜紀, 作元 誠司, 北原 敏弘, 宮崎 長一郎, 吉谷 清光, 佐藤 宏樹, 堀 里子, 三木 晶子, 澤田 康文. 離島での対面調査から見えてきた一般用医薬品使用に関する実態と課題. 薬学雑誌., 133(8), 913-922, 2013.

3.

栗本 蕗, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 澤田 康文. 患者・消費者を対象とした医薬品情報収集・提供ネットワークの構築. 薬学雑誌., 133(9) : 1023-1034, 2013.

4.

藤田 優美子, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 澤田 康文. 経口抗がん剤の調剤に関する実態
調査. 医療薬学 39(12): 741-749, 2013.

5.

Nagai M, Ohtani H, Satoh H, Matsuoka S, Hori S, Fujii T, Taketani Y, Sawada Y. Characterizationof Transplacental Transfer of Paroxetine in Perfused Human Placenta: Development of a
Pharmacokinetic Model to Evaluate Tapered Dosing. Drug Metab Dispos. 41(12): 2124-2132(2013).

6.

Mikami A, Ohtani H, Hori S, Sawada Y. Pharmacokinetic model incorporating mechanism-based
inactivation of CYP2D6 can explain both non-linear kinetics and drug interactions of paroxetine.

Int J Clin Pharmacol Ther. 51(5):374-382, 2013.

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著

書

1. 龍原 徹, 澤田 康文 著. 「ポケット医薬品集 2013」, 白文舎（2013）
2. 堀 里子, 澤田 康文 . 「これからの医療コミュニケーションへ向けて」（第Ⅱ編 第 2 章 「医療専門家間情報交換・研修システムを活用した医薬品適正使用・育薬」）, p.63-71, 篠原出版
新社（2013）

3. 澤田 康文. 「これからの医療コミュニケーションへ向けて」（第Ⅱ編 第 2 章 コラム 「コミュニケーションにおける見た目や言葉, 薬の非専門家の捉え方」）, p.72-73, 篠原出版新社（2013）

4. 澤田 康文. 「NHK きょうの健康 一生いきいき 健康ダイアリー 2014 年版」（「薬の上手なつきあい方」）, p.14-19, 主婦と生活社（2013）

総説

1. 小俣 裕康, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 澤田 康文. 経口抗がん剤の特殊な調剤業務に関する薬剤師の意識調査について. 新薬と臨牀., 62(1) : 72-79, 2013.
2. 辻野 靖彦, 三木 晶子, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 佐々木 豊明, 澤田 康文. 患者宅における残薬の保管状況調査のための手法の開発と予備的調査. 新薬と臨牀., 62(3) : 520-529, 2013.
3. 杉山 清子, 辻野 靖彦, 近藤 康則, 内海 勝, 間辺 寛人, 八束 弓, 堀 里子, 三木 晶子, 佐藤
宏樹, 澤田 康文. テガフール・ギメラシル・オテラシルカリウム配合抗癌剤の疑義照会の実態調査. 新薬と臨牀., 62(10) : 1897-1901, 2013.

4. 澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート「超短時間型睡眠薬による睡眠随伴症状」. 日経ドラッグ
インフォメーション., 184(2013.2) : 42-44, 2013.
5. 澤田 康文. DI BOX 過誤防止ノート「「テンジ」を「テンビ」と聞き間違え誤投薬」. 日経ドラッグインフォメーション., 187(2013.5) : 36-38, 2013.
6. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「子どもが家族の薬を誤飲、誤使用」. 日経ドラッグイ
ンフォメーション., 190(2013.8) : 29-31, 2013.
7. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「子どもの不適正使用と服薬ノンコンプライアンス」. 日経ドラッグインフォメーション., 193(2013.11) : 30-32, 2013.
8. 澤田 康文. 医薬品情報 時の話題 医療現場のトラブルを見つめて 12 年. 医薬情報 ジャピッ
ク・ジャーナル., 20 : 7-9, 2013.
9. 澤田 康文. 医薬品情報学 “医薬品集”にみる医薬品情報のあり方と作り方. 医薬品情報学.,
15(1) : 2-7, 2013.

10. 澤田 康文. DOCTOR-SALON グレープフルーツと薬の飲み合わせ. ドクターサロン., 57(7) :504-508, 2013.

11. 澤田 康文. 特集 診療所のヒヤリハット―発生の実態と取り組み 薬剤師視点からのヒヤリ・ハット事例に学ぼう. 月刊保団連., 1126 : 42-48, 2013.
12. 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 月号 :24-25, 2013.

13. 澤田 康文. みんなのヘルスケア 薬を飲む際の注意点. 読売生活情報誌 リエール., 9 月号 :24-25, 2013.
－298－
目次へ

14. 澤田 康文. ヴィ・ザ・ヴィ オピニオン 薬剤師が行う情報提供を考える. ヴィ・ザ・ヴィ., 62 :2-3, 2013.

15. 澤田 康文. シリーズで考える 「正しく薬を使用するために」飲み忘れ、飲み間違い、副作
用……高齢者の薬トラブルを防止する. 清流., 10 : 81-83, 2013.
16. 澤田 康文. 第 1 特集 臨床現場で実践する！薬学研究のススメ 特集にあたって. 薬局.,
64(8) : 13, 2013.

17. 澤田 康文. 第 1 特集 臨床現場で実践する！薬学研究のススメ 薬剤師が学術論文を発表する
意義. 薬局., 64(8) : 14-19, 2013.
18. 三木 晶子, 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 第 1 特集 臨床現場で実践する！薬学研究のススメ 実例で学ぶ！「日常業務」から論文にする視点— ② 薬歴管理・服薬指導を発端とした研究. 薬局.,
64(8) : 46-53, 2013.

19. 玉木 啓文, 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 薬物動態の基礎と臨床―吸収・分布・代謝・排泄― 呼吸.,32(2) : 154-158, 2013.

20. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (137). ふくおか県薬会報., 26(1) :39-43, 2013.

21. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (138). ふくおか県薬会報., 26(2) :96-100, 2013.

22. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (139). ふくおか県薬会報., 26(3) :135-138, 2013.

23. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (140). ふくおか県薬会報., 26(4) :250-253, 2013.

24. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (141). ふくおか県薬会報., 26(5) :312-315, 2013.

25. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (142). ふくおか県薬会報., 26(6) :401-404, 2013.

26. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (143). ふくおか県薬会報., 26(7) :493-496, 2013.

27. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (144). ふくおか県薬会報., 26(8) :541-544, 2013.

28. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (145). ふくおか県薬会報., 26(9) :645-649, 2013.

29. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (146). ふくおか県薬会報., 26(10) :717-720, 2013.

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〈30〉薬苑 (山形). 61(1) : 19-24,
2013.

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〈31〉薬苑 (山形). 61(2) : 11-15,
2013.

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〈32〉薬苑 (山形). 61(3) : 16-19,
2013.
－299－
目次へ

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〈33〉薬苑 (山形). 61(4) : 31-36,
2013.

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〈34〉薬苑 (山形). 61(5) : 17-23,
2013.

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〈35〉薬苑 (山形). 61(6) : 1-5,
2013.

36. 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〈36〉薬苑 (山形). 61(7) : 7-12,
2013.

37. 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〈37〉薬苑 (山形). 61(8) : 11-16,
2013.

38. 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〈38〉薬苑 (山形). 61(9) : 2-5,
2013.

39. 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〈39〉薬苑 (山形). 61(10) :12-18, 2013.

40. 澤田 康文. 群馬モバイル DI 室・事例報告(1). 群馬県薬剤師会会報., 144 : 3-6, 2013.
41. 澤田 康文. DIY（DI は薬局で活きる）日薬モバイル DI 室事業 長崎県・事例報告〈1〉県薬だより (長崎). 523 : 29-32, 2013.
42. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! 診察曜日が変更となる場合、ティー
エスワン（休薬期間が存在する）の処方と服薬の混乱を予測し、処方設計、服薬設計の工夫が必要であることを認識する. Rp.レシピ. 12(1) : 61-65, 2013.

43. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! ステロイド外用剤と内服薬の相互作用は落とし穴となっている. Rp.レシピ. 12(2) : 56-57, 2013.
44. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! フェブリクとの併用が問題となる
医薬品をチェックする. Rp.レシピ. 12(3) : 52-55, 2013.
45. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! プラビックスの併用注意薬をチェックする. Rp.レシピ. 12(4) : 56-57, 2013.
46. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 28 回 外用薬と内用薬の薬情の違いとは？. 調剤と情報., 19(1) : 81-86, 2013.
47. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 29 回 徐放錠に出された粉砕指示. 調剤と情報., 19(2) : 230-235, 2013.
48. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 30 回 抗血小板療法中に市販の高用量アスピリンを併用！. 調剤と情報., 19(3) : 375-380, 2013.
49. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 31 回 後発医薬品名から一般名を推測して先発医薬品を勘違い. 調剤と情報., 19(4) : 529-535, 2013.
50. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 32 回 錠剤を口に含んでいると膨らんで飲み込めなくなる？. 調剤と情報., 19(5) : 657-662, 2013.
51. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 33 回 旧販売名製品から新販売名製品への変更によるトラブル. 調剤と情報., 19(6) : 803-808, 2013.
52. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 34 回 孫に服薬させる祖父母に要注意！.
－300－
目次へ

調剤と情報., 19(7) : 927-930, 2013.

53. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 35 回 持参薬のチェックは入院時だけではなく, 退院時も！. 調剤と情報., 19(8) : 1059-1065, 2013.
54. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 36 回 他医療機関の医師の処方内容を言いつけたと激怒した患者. 調剤と情報., 19(9) : 1203-1208, 2013.
55. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 37 回 錠剤を服薬したことがない小児にテオドール錠を粉砕して服用させた母親. 調剤と情報., 19(10) : 1495-1500, 2013.
56. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 38 回 カタリン K 点眼用の顆粒パックの中に溶解液混入!. 調剤と情報., 19(12) : 1635-1641, 2013.
57. 澤田康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 39 回 ピンクの薬、え!錠剤の色じゃなかったの?. 調剤と情報., 19(13) : 1783-1788, 2013.
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 ガバ
ペンチンエナカルビルとガバペンチンの消化管吸収の違い. 薬局., 64(1) : 193-196, 2013.
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 アリ
スキレンと P-糖タンパク阻害薬の相互作用. 薬局., 64(2) : 380-383, 2013.
60. 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 ワルファリンにブコローム併用は有用か？. 薬局., 64(3) : 567-570, 2013.
61. 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 ポリ
カルボフィルカルシウムとプロトンポンプ阻害薬との相互作用とは. 薬局., 64(5) : 1770-1773,2013.

62. 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 モキ
シフロキサシンによる心室性頻脈, QT 延長の副作用. 薬局., 64(6) : 1990-1993, 2013.
63. 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 副腎皮質ステロイドによる特発性大腿骨頭壊死症. 薬局., 64(7) : 2186-2189, 2013.
64. 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 ラモ
トリギンと経口避妊薬との相互作用とは. 薬局., 64(8) : 2392-2396, 2013.
65. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報
MATE1, MATE2 トランスポーターの遺伝子変異がメトホルミンの体内動態及び薬効に及ぼす影響. 薬局., 64(9) : 2560-2564, 2013.

66. 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 アン
ジオテンシン変換酵素阻害薬による味覚異常. 薬局., 64(10) : 2704-2707, 2013.
67. 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 シク
ロスポリンとエンドセリン受容体拮抗薬との相互作用. 薬局., 64(11) : 2896-2899, 2013.
68. 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 チザ
ニジンとリファンピシンや喫煙との相互作用. 薬局., 64(12) : 3084-3087, 2013.
69. 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 母乳
および乳製品摂取中止や減量によるフレカイニドの血中濃度上昇. 薬局., 64(13) : 3280-3283,
2013.

70. 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
－301－
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ルクミンによるスルファサラジンの血中濃度上昇. 薬局., 64(1) : 197-199, 2013.

71. 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 ラ
フチジンがパクリタキセル誘発の末梢神経障害を軽減か？. 薬局., 64(2) : 384-385, 2013.
72. 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 デキストロメトルファン/キニジン配合剤とパロキセチンの相互作用. 薬局., 64(3) : 571-573,
2013.

73. 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 ゾ
ルピデムは転倒リスクを高める？. 薬局., 64(5) : 1774-1776, 2013.
74. 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
ACE 阻害薬による幻視. 薬局., 64(6) : 1994-1996, 2013.
75. 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 ワ
ルファリンとクロキサシリン併用による INR の持続的低下に注意. 薬局., 64(7) : 2190-2192,
2013.

76. 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
TS-1 による下痢でパリペリドンの濃度低下, 原因は製剤特性による？. 薬局., 64(8) :2396-2400, 2013.

77. 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 テ
ガフール・ギメラシル・オテラシルカリウム配合剤による眼の副作用. 薬局., 64(9) : 2558-2560,
2013.

78. 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 妊
娠中のバルプロ酸服用は出生児の 6 歳時の IQ も低下させる. 薬局., 64(10) : 2708-2710, 2013.
79. 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
FDA が更年期の血管運動性症状治療にパロキセチンを承認. 薬局., 64(11) : 2900-2902, 2013.
80. 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 がん化学療法中の吐き気に対するミルタザピンの適応外使用. 薬局., 64(12) : 3088-3090, 2013.
81. 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 フルオロキノロン系抗菌薬と末梢神経障害. 薬局., 64(13) : 3284-3286, 2013.
82. 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〈10〉医薬ジャーナル., 49(1) : 154-159, 2013.
83. 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〈11〉
医薬ジャーナル., 49(2) : 742-747, 2013.
84. 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〈12〉医薬ジャーナル., 49(3) : 960-966, 2013.
85. 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〈13〉
医薬ジャーナル., 49(4) : 1154-1159, 2013.
86. 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〈14〉
医薬ジャーナル., 49(5) : 1360-1365, 2013.
87. 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〈15〉
医薬ジャーナル., 49(6) : 1566-1571, 2013.
－302－
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88. 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〈16〉
医薬ジャーナル., 49(7) : 1794-1799, 2013.
89. 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〈17〉医薬ジャーナル., 49(8) : 2032-2037, 2013.
90. 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〈18〉
医薬ジャーナル., 49(9) : 2242-2248, 2013.
91. 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〈19〉医薬ジャーナル., 49(10) :2450-2455, 2013.
92. 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〈20〉
医薬ジャーナル., 49(11) :2684-2689, 2013.
93. 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〈21〉医薬ジャーナル., 49(12) :2890-2895, 2013.
94. 澤田 康文, 玉木 啓文. ドクターのための薬物相互作用とマネジメント 第 1 回 テオフィ
リン(テオドールなど)+シプロフロキサシン(シプロキサンなど).日本医事新報., (4673) :39-44,
2013.

95. 澤田 康文, 玉木 啓文. ドクターのための薬物相互作用とマネジメント 第 2 回 ワルファリ
ン(ワーファリンなど)+ミコナゾールゲル(フロリードゲルなど).日本医事新報., (4678) :40-45,
2013.

96. 堀 里子, 松岡 紗代, 佐藤 宏樹, 藤井 知行, 澤田 康文. ヒト胎盤灌流法におけるフルボキサ
ミンの胎盤透過特性. 臨床薬理の進歩., 34 : 26-32, 2013.
97. 日本薬剤師会 DI 委員会(澤田 康文<委員長>, 出石 啓治, 大江 利治, 武田 直子, 鈴木 光之,
大谷 壽一, 若林 進, 大津 史子, 新田 朋弘, 河上 英治, 上島 泰二, 恵谷 誠司). ヒヤリ・ハ
ット事例収集・解析・提供事業はなぜ進展しないか？ -KJ 法に基づいたワークショップ開催による問題点の抽出と解決法-. 日本薬剤師会雑誌., 65(6) : 693-701, 2013.

98. 日本薬剤師会 DI 委員会(澤田 康文<委員長>, 出石 啓治, 大江 利治, 武田 直子, 鈴木 光之,
大谷 壽一, 若林 進, 大津 史子, 新田 朋弘, 河上 英治, 上島 泰二, 恵谷 誠司). 都道府県薬剤師会・薬事情報センターは医薬品適正使用・育薬に如何に関わるか？ -アンケート調査から見えてきた現状と問題点-. 日本薬剤師会雑誌., 65(7) : 857-862, 2013.

99. 日本薬剤師会 DI 委員会(澤田 康文<委員長>, 出石 啓治, 大江 利治, 武田 直子, 鈴木 光之,
大谷 壽一, 若林 進, 大津 史子, 新田 朋弘, 河上 英治, 上島 泰二, 恵谷 誠司). 薬事情報センターにおける「既存の医薬品情報」の収集・提供事業の限界・問題点 –KJ 法に基づいたワ
ークショップ開催による問題点の抽出と解決法-. 日本薬剤師会雑誌 ., 65(7) : 1005-1015,2013.

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
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・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
公益社団法人 日本薬剤師会 DI 委員会委員長
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

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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
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。
マクロピノサイトーシスの分子制御機構（本研究科衛生化学教室との共同研究）
マクロピノサイトーシスは、細胞膜の劇的な構造変化を伴い大容量の細胞外液を一度に取り込むエンドサイトーシスであり、粘菌から哺乳細胞まで保存されている。近年、ウイルスやバクテリアの宿主細胞への侵入、免疫細胞の抗原取り込み、がん細胞の細胞外環境からのアミノ酸の獲得に利用されていることが明らかになり、その生理学的および病理学的意義に注目が集まっている。その一方で、その制御分子についてはほとんど不明のままである。
本研究で、我々は線虫の貪食細胞の機能制御因子に着目し、その哺乳類ホモログである
MTMR6 および MTMR9 がマクロピノサイトーシスに必要であることを明らかにした（学術論文１）。以下、結果について述べる。
① mtm6/9 は線虫 coelomocyte の液相の取り込みに必要である
coelomocyte は線虫の擬体腔に存在し、擬体腔に存在する溶液を恒常的に取り込み分解する
scavenger 細胞である。今までに、coelomocyte による擬体腔の溶液の取り込み•分解に必要な１６遺伝子が同定されている。我々は、その中で phosphoinositides(PIPs)の分解酵素である mtm-6 とそ

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の結合タンパク質 mtm-9 に着目した。
まず mtm-6、mtm-9 変異体の coelomocyte が実際に液相の取り込みに欠損があるのか ex vivo の系で調べた。線虫から coelomoctyte を摘出、培養し、その培養液中に蛍光標識デキストランを加えたところ、野性型の coelomocyte では顕著なデキストランの取込みが認められた一方で、mtm-

6 および mtm-9 変異体の coelomocyte はデキストランを全く取り込まなかった（図１）。以上の結果から、coelomocyte の液相の取り込みに mtm-6、mtm-9 が必要であることが示された。

図１
Ａ: 野生型の coelomocyte は細胞外液に加えた蛍光デキストランを取り込むが、mtm-6 およびmtm-9 変異体の coelomocyte は蛍光デキストランを取り込めない。MANS::GFP: coelomocyte 特異的に発現させた蛍光タンパク質；Scale bar 10μm
Ｂ: 蛍光デキストランを取り込んだ coelomocyte の割合② MTMR6 および MTMR9（線虫 mtm-6 および mtm-9 のホモログ)はマクロピノサイトーシスに必要である
A431 細胞（ヒト扁平上皮癌細胞)は、EGF 刺激に応じてマクロピノサイトーシスを引き起こす。
線虫 mtm-6、mtm-9 の哺乳類ホモログである MTMR6、MTMR9 を A431 細胞でノックダウンし、EGF 刺激後に蛍光デキストランの取り込みを行った。その結果、MTMR6, MTMR9 をノックダウ
ンした細胞では、PAK-1(マクロピノサイトーシスを制御することが報告されている分子）と同程度まで蛍光デキストランの取り込みが抑制された（図２）。

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図２
Ａ: A431 細胞の MTMR6, MTMR9 を siRNA によりノックダウン。EGF および蛍光デキストランを培地に添加し、5min 後に固定。蛍光顕微鏡により観察。Scale bar 20μm
Ｂ: フローサイトメトリーによる蛍光量の定量結果③ MTMR6/MTMR9 はラッフル膜の形成ではなく、ラッフル膜の融合に必要である
マクロピノサイトーシスは、細胞膜が隆起しラッフル膜を形成する過程と、ラッフル膜がお互いに融合してマクロピノソームを形成する過程の二つから成る。MTMR6 および MTMR9 をノッ
クダウンした A431 細胞を EGF 刺激後固定し、走査型電子顕微鏡で観察したところ、コントロー
ル細胞と遜色ないラッフル膜の形成を認めた（図３）。ライブセルイメージングによりラッフル
膜のダイナミクスを観察したところ、ラッフル膜同士の融合は起こらず、その一方でラッフル膜が細胞膜に再吸収されてしまいマクロピノソームの形成に至っていない様子が観察された。以上から、MTMR6/MTMR9 はマクロピノサイトーシスの後期過程、すなわちラッフル膜の融合の過程に必要であることが示唆された。

図３
EGF 刺激による細胞表面の形
態変化（走査型電子顕微鏡による観察）；Scale bar 10μm

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④ INPP4B はマクロピノサイトーシスに必要である
MTMR6 は PI(3)P の３位のリン酸基を加水分解し、PI へと代謝する phosphatase である。
MTMR6 がマクロピノサイトーシスに必須であることから、我々は次に PI(3)P を形成する酵素に着目した（図４Ａ）。INPP4 family は、PI(3,4)P2 の４位のリン酸基を加水分解し、PI(3)P へと代謝する phosphatase である。A431 細胞で INPP4B が発現していたことから、INPP4B のマクロピノサ
イトーシスへの関与を検証した。
A431 細胞の INPP4B を siRNA によりノックダウンし、EGF 刺激後に蛍光デキストランの取り込みを行った。その結果、蛍光デキストランの取り込みがコントロール細胞と比較して抑制されること（図４Ｂ）、ラッフル膜の形成は MTMR6/9 のノックダウンと同様に阻害されないことが明らかとなった（図４Ｃ）。

図４
Ａ: PIPs の代謝経路；INPP4B、MTMR6 による代謝経路を太い矢印で示す
Ｂ: 細胞内に取り込まれた蛍光デキストラン量のフローサイトメトリーによる定量結果
Ｃ: EGF 刺激による細胞表面の形態変化（走査型電子顕微鏡による観察）；Scale bar 10μm
⑤ KCa3.1 チャネルはマクロピノサイトーシスに必要である
KCa3.1 チャネルは、MTMR6 と結合すること、及び PI(3)P により活性化することが知られている。
A431 細胞の KCa3.1 チャネルを siRNA によりノックダウンし、EGF 刺激後に蛍光デキストラン

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の取り込みを行ったところ、蛍光デキストランの取り込みがコントロール細胞と比較して抑制されること、また KCa3.1 阻害剤である TRAM-34 処理によっても同様の結果が観察された（図５Ａ）。TRAM-34 処理によっても、MTMR6/9 や INPP4B のノックダウンと同様にラッフル膜は形成されていた（図５Ｂ）。

図５
Ａ: 細胞内に取り込まれた蛍光デキストラン量のフローサイトメトリーによる定量結果
Ｂ: EGF 刺激による細胞表面の形態変化（走査型電子顕微鏡による観察）；Scale bar 10μm
本研究で我々は MTMR6、MTMR9、INPP4B、KCa3.1 という４つのマクロピノサイトーシスの新規制御因子を同定した。また、PIPs をイメージングすることで、PI(3,4,5)P3→PI(3,4)P2→PI(3)P→PI という PI(3,4,5)P3 から PI へ至る PIPs の分解がラッフル膜上で進行することを示した。更に、PI(3)P によって活性化する KCa3.1 をマクロピノサイトーシスの制御因子として同定することで、この代謝経路は単に PI(3,4,5)P3 を PI に分解するのではなく、その代謝産物を通じてラッフル膜のダイナミクスに寄与していることが示唆された。

自己点検･評価
当講座は、細胞内の物質輸送を、脂質動態を中心軸として分子レベルで理解することを目標としている。2013 年の成果として、マクロピノサイトーシスというこれまでエンドサイトーシス経路の中でほとんど解析が進んでいなかった経路の制御因子を同定し、PIPs 脂質の動態制御がマク
ロピノサイトーシスのキープレイヤーであることを示した。近年、マクロピノサイトーシスは、ウイルスやバクテリアの宿主細胞への侵入、免疫細胞の抗原取り込み、がん細胞の細胞外環境からのアミノ酸の獲得に利用されていることが明らかになり、その生理学的および病理学的意義に注目が集まっている。本研究で同定した分子をターゲットとする低分子化合物を探索することで、感染制御、免疫抑制、抗がん薬の開発につながることが期待される。
細胞内物質輸送を制御するリン脂質の動的な代謝経路の存在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。

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学 術 論 文(1) Maekawa, M., Terasaka, S., Mochizuki, Y., Kawai, K., Ikeda, Y., Araki, N., Skolnik, E. Y.,
Taguchi, T., and Arai, H. (2014). Sequential breakdown of 3-phosphorylated phosphoinositides isessential for the completion of macropinocytosis. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 111, E978-E987.
(2) Nishimura, T., Uchida, Y., Yachi, R., Kudlyk, T., Lupashin, V., Inoue, T., Taguchi, T., and Arai, H.
(2013). Oxysterol-binding protein (OSBP) is required for the perinuclear localization of intra-Golgi vSNAREs. Mol. Biol. Cell 24, 3534-3544.
(3) Taguchi, T. (2013). Emerging roles of recycling endosomes. J. Biochem. 153, 505-510.
(4) Hullin-Matsuda,

F.,

Taguchi,T.,

Greimel,P.,

and

Kobayashi,T.

(2014).

Lipid

compartmentalization in the endosome system. Semin. Cell Dev. Biol. 31C, 48-56.

－310－
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◆ ワンストップ創薬共用ファシリティセンター ◆センター長（兼任）・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

共用促進リエゾン・特任准教授

東伸昭（ひがし・のぶあき）2013 年 10 月より

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准教授、理学博士

共用促進リエゾン・特任准教授

松沢厚（まつざわ・あつし）2013年10月より

平成 4 年東京大学薬学部卒、平成 9 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特任准教授、薬学博士

組織の概要
当研究科には薬学研究分野における先端的機器が多数配備されている。この機器群の一部を共用機器と定義して集約管理することにより、以下のメリットが期待される。(1) センターにおいて適切な維持・管理・課金体制を整えることにより、研究科内外で共用機器を利用したいという要望に応えることができる、(2) 研究科内における最先端機器のニーズを定期的に聴取・把握す
ることにより、研究科共通機器整備のための様々な事業申請の母体となる、(3) 共用を通じて、高度な技術を持つ研究者および大学院生の育成、産業界との連携が期待される。
このようなねらいから堅田前研究科長、現センター長である一條教授を中心として平成 25 年 3月に研究科内において共用可能機器に関するアンケートが行われ、研究科内における機器情報を共有化するとともに、母体となる共用機器群を形作るに至った。「共用利用機器運営委員会」においてこれら共用機器の運営について議論するとともに、産業界を含む外部研究者へ共用機器の利用機会を提案する「最先端創薬基盤のワンストップ共用による産学連携創薬推進事業」を立案
し、文部科学省「先端研究基盤共用・プラットフォーム形成事業」への申請を行った。本申請の採択後、8 月 30 日よりワンストップ創薬共用ファシリティセンターとして、正式に事業が開始された。本事業の運営に係る基本方針を決定・推進する委員会としてセンター長、各機器の責任を担う教員 7 名、共用促進リエゾン 2 名、事務担当者１名の計 11 名から成る運営委員会を設けた。
10 月 1 日付けで、共用促進リエゾンとして、東・松沢准教授が正式に本組織に加わった。平成
25 年 12 月現在、共用機器を集約して設置するための共用実験室の改修工事を進めている。

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自己点検･評価
本事業の点検ポイントとして、以下の３点につき述べる。
1. ワンストップ（＝１カ所で何でもできる）拠点形成のための改修工事：
南館 3F のスペースを改修し、元素分析室と共用機器のスペースを整えた。この工事の大枠は
平成 26 年 2 月に、最後に残った１部屋の改修は 3 月末に完了した。
2. 内部、外部ユーザーの共用利用を実現化するための制度の確立：
平成 25 年度の外部ユーザー向けの課題募集は当初の計画どおり 1 回（平成 25 年 11 月 5 日～
平成 26 年 1 月 17 日）実施した。それに加え、産業界・学術界がもつ技術的問題の即時解決というニーズに対応する必要が想定されたため、随時募集にて対応した。
手続きの簡素化と利用者の利便性を図るため、利用課題を応募する際に、利用者が当センターのホームページから必要書類をダウンロードし、提出できるシステムを構築した。
応募のあった共用利用課題について、運営委員会の下に、センター長、各機器の責任を担う教員 3 名、共用促進リエゾン 2 名、外部有識者１名を合わせた計 7 名で構成される課題選定委員会
により公平・公正に審査を行った。なお、課題選定の基準は、下記のとおりとした。①施設共用
課題の先端性・発展性・新規性、②研究成果の基礎的研究や技術開発分野への貢献度、③研究成
果の産業基盤技術進展に対する重要性・発展性、④研究課題の社会的意義、及び産業経済、地域
経済への貢献度。
平成 25 年 12 月までの共用利用課題の実績は元素分析のみで、学部内 289 件、学部外 88 件（9月〜12 月分を合算）であった。
3. 広報活動：
当センターのホームページを作成するとともに、共用ナビ（文部科学省主催の研究施設共用総合ナビゲーションサイト）への投稿を行った。さらに、当研究科で共用機器利用事業が行われていることを周知し、利用課題を広く募集するため、以下の行事で積極的に広報活動を行った。
・日本製薬工業協会 研究開発委員会におけるプレゼンテーション（11 月 6 日、日本製薬工業協
会 会議室 1）
・第 24 回クロマトグラフィー科学会議（11 月 11 日〜13 日、東京大学武田先端知ビル）
・公益財団法人薬学振興会

FDD セミナー（11 月 29 日、東京大学薬学部講堂）

・第 24 回 JBDA バイオベンチャーフォーラム（12 月 17 日、東京大学山上会館）
また丸紅株式会社の取材を受け、マネックスラウンジ「総合商社の眼、これから世界はこう動
く」に紹介記事が掲載された（http://lounge.monex.co.jp/advance/marubeni/2014/01/07.html）。
以上のように、拠点整備、共用利用実現化、広報活動の 3 点において、必要と考えられる事項
に対し、おおよそ取り組むことができたと考えている。

－312－
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Ⅳ．英 文 概 要

目次へAs of April 1, 2013

SCHOOL OF PHARMACEUTICAL SCIENCES
THE UNIVERSITY OF TOKYO
http://www.f.u-tokyo.ac.jp/

－1－
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Contents
Mission Statement ------------------------------------------------------------------------------------Short History -------------------------------------------------------------------------------------------Administrative Staffs ----------------------------------------------------------------------------------

314
314
315

DEPARTMENT OF PHARMACEUTICAL SCIENCES -----------------------------------Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry ----------------------------------Laboratory of Synthetic Medicinal Chemistry -------------------------------------Laboratory of Synthetic Organic 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 -------------------------------------------------

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316
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344
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350
353
356

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 --------------------------------Graduate Program for Leaders in Life Innovation (GPLLI) Laboratory -------Laboratory of Pharmaco-Business Innovation -------------------------------------Laboratory of Drug Informatics -------------------------------------------------------

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358
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373
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378
380

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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
Chemistry, Pharmaceutical Synthetic Chemistry, and Physiochemical Analysis.
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－ 314 －
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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
Pharmaceutical 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
MATSUKI, Norio. Professor
Head of Administration Office: SUZUKI, Hideo－ 315 －目次へ

DIVISION OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY
Department of Medicinal Chemistry
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 to
－316－
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related π-functionalities. For example, N-nitrosamines of the relevant bicyclic amine+

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. We applied this chemistry to inhibit
internarization of β2-adrenerin receptor upon activation of agonist through S-nitrosationof Cys residues of G-protein kinese 1 (GPK1).

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 β-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.
－317－
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(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.

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 lessthan one-tenth that of lysoPS. Notably, lysoPT did not activate a recently proposed
lysoPS receptor on MCs, GPR34, demonstrating the presence 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 tounderstand the mechanisms of lysoPS-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.
Summary of Research Presentations in 2013
(1) Publications: 5 papers.
(2) Presentations in symposiums: 21 papers.
(3) Student Awards: 2 papers (in symposiums).

－318－
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Laboratory of Synthetic Medicinal Chemistry
INOUE, Masayuki. Professor, Organic Chemistry, Natural Product Synthesis
URABE, Daisuke. Lecturer, 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
biologically important natural molecules. At the core of this research program is thedevelopment 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 andenhance their druglike properties, to gain control over diverse signal transductions thereby
offering new research methods 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 intermolecular
4-pyridination of various C(sp3)–H bonds using benzophenone and 4-cyanopyridine underphoto-irradiated conditions (eq. 1).
We also achieved the chemoselective C(sp3)–H fluorination at benzylic and aliphatic
positions by employing the N,N-dihydroxypyromellitimide (NDHPI) catalyst/Selectfluor
reagent system (eq. 2). These newly developed mild and metal-free reactions enabledunique C(sp3)–H functionalizations, which are otherwise a difficult task.
NC
hn
Ph2C=O(0.5 equiv)

H

N

MeCN/H2O (2:1, 0.04 M), rt
C-H abstraction(2 equiv)

H

O
N

N
(1 equiv)

2.5 mol% NDHPI
Selectfluor (2 equiv)

CO2Me

O
(1 equiv)

C-H fluorination

C-C bond formation

O
F

O
N

CO2Me

O
(54%)

(eq. 1)

(90%)

O
2BF4
N OH F N

HO N

N(eq. 2)
Cl

O

NDHPI

O

Selectfluor

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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
establishment of synthetic routes to complex polycyclic natural products. In 2013, thesyntheses of 19-hydroxysarmentogenin, 9-demethyl-10,15-dideoxyryanodol, and the core
structure of resiniferatoxin were achieved on the basis of the radical mediated C-C bondformations. Furthermore, the radical/polar crossover couplings using O,Te-acetal, and thesynthetic route to the oxygenated tricyclic structure of dihydro--agarofuran sesquiterpenes
were also developed.

3. Comprehensive total synthesis and functional analysis of natural products
3.1 Yaku’amide A and B
Yaku’amide A and B are cytotoxic linear peptides isolated from a marine sponge
Ceratopsion sp., and yaku’amide A shows unique growth-inhibitory activity against humancancer cell lines. We had achieved the total synthesis of yaku’amide A. In 2013, weachieved the development of a new assembly methodology of the -dehydroamino acidresidues utilizing Staudinger ligation.

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. In 2013, we demonstrated that the cytotoxicity of thedansylated mimic is controlled by chemical modification of its N-terminal structure.

－320－
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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．Cp*Co-Catalyzed C-H functionalization via in situ generation of nucleophilic
aryl-Co species
Nucleophilic addition of organometallic reagents to polar electrophiles, such as
aldehydes, imines, and Michael acceptors, is a fundamental C-C bond forming reaction inorganic synthesis. The generation of nucleophilic organometallic reagents, however,generally requires stoichiometric amounts of strong bases and/or reducing metals, such as
Mg and Li, which inevitably produce stoichiometric salt waste. Thus, the development of
atom economical processes involving the catalytic generation of nucleophilicorganometallic species and addition to polar electrophiles without additional activating
reagents is highly desirable. The transition metal-catalyzed C-H bond functionalization
reaction could be an attractive method for addressing these issues, but addition reactions of
the C-H bond to polar C-X multiple bonds (X = N, O, or C) have been much lessinvestigated than related reactions with non-polar alkenes and alkynes. To address this issue,
we demonstrated the utility of a cationic, high-valent Co complex for atom-economical
directed C-H bond addition reactions to polar electrophiles. Structure-activity/stability
relationship studies revealed that [Cp*CoIII•arene](PF6)2 complex was the best, and Cp*CoIII
complex catalytically generated nucleophilic species in situ without any additional reagents.
Directed C-H bond addition of 2-arylpyridines to imines, enones, and ,-unsaturated
N-acylpyrroles as ester and amide surrogates was achieved.

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We then demonstrated the utility of Cp*Co-catalysis for C2-selective nucleophilic
addition of indoles to imines. A Cp*CoIII-complex (0.5-5 mol %, TON: 11 to 180)
efficiently promoted the reaction with a broad range of indoles bearing a 2-pyrimidyl
directing group and imines, including an isomerizable aliphatic imine.

3. Iron-catalyzed oxidative C(3)-H functionalization of amines
Fe-catalyzed direct dehydrogenative C(3)-functionalization of tertiary arylamines wasdeveloped via activation of the sp3 C(3)–H bond. The reaction is applicable to both cyclic
and acyclic amines. The key process is the catalytic desaturative enamine formation fromtertiary amines and position-selective C–C bond formation (addition to nitro olefins) at the
β-carbon. Products can be converted to versatile and unique nitrogen-containing molecules.

4．Manganese-catalyzed aerobic dehydrogenative cyclization toward ring-fused indole
skeletons
The first example of manganese(III)-catalyzed aerobic dehydrogenative cyclization
－322－
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producing ring-fused indole skeletons was developed. This catalytic system converts fromtwo C–H bonds of indole and malonate to a C–C bond and produces water as the sole sideproduct. This operationally easy method was extended to an intermolecularcross-dehydrogenative coupling of indole and α-substituted malonate with complete
C2-selectivity.

5. Catalytic Anomeric Aminoalkynylation of Unprotected Aldoses
A copper (I)-catalyzed anomeric aminoalkynylation reaction of unprotected aldoses was
realized. Use of an electron-deficient phosphine ligand, boric acid to stabilize the iminium
intermediate, and a protic additive (IPA) to presumably enhance reversible
carbohydrate-boron complexation were all essential for efficient conversion. A biotin
conjugated alkyne and a natural disaccharide substrate can be applicable for this reaction,suggesting that the developed catalytic reaction could be useful for the synthesis ofglycoconjugates with minimum use of protecting groups.

－323－
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6. Asymmetric Synthesis of Dihydropyranones by Sequential Catalytic Direct Aldol
and Oxy-Michael Reactions
An efficient catalytic method to generate reactive allylcopper species via intramolecularoxycupration of allenes was developed. The resulting allylcopper can be used for
subsequent asymmetric carbonyl allylation, providing 1H-isochromene derivatives in
excellent enantioselectivity. (1) Tolerance to existing free hydroxy groups, and (2) no needto pre-functionalize or pre-activate substrates for the generation of allylcopper arecharacteristic points of this reaction.

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7. Copper-Catalyzed C-H Alkoxylation of Azoles
Copper-catalyzed intramolecular and intermolecular alkoxylation of azoles wasdeveloped. This reaction is a rare example of transition metal-catalyzed C-H alkoxylationof heteroaromatic compounds. In addition, the alkoxylation reaction proceeded well even ingram scale. In most intermolecular alkoxylations, the use of excess amount of alcohols (insome cases, alcohols are used as a solvent) is indispensable to efficiently promote thealkoxylation reaction, but this alkoxylation reaction proceeded using only 1 equivalent of
alcohols.

8. Rhenium-Castalyzed Synthesis of 3-Imino-1-isoindolinones via C-H Bond Activationand Successive Dealkoxylative Annulation and Its Application to Synthesis of
Polyimide Derivatives
Synthesis of 3-imino-1-isoindolinones from aromatic imidates and isocyanates wasachieved in good to excellent yields by rhenium-catalyzed C-H bond transformation. The
present reaction also proceeded in high yield in gram-scale and could be applied to thesynthesis of polyimide derivatives. The polyimide analogs have high solubility for organic
solvents.

－325－
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9. Intracellular activation of acetyl-CoA by an artificial reaction promoter and its
fluorescent detection
Enzyme-mediated intracellular chemical modifications of biomolecules critically affectand control their functions, leading to modulation of cellular states. Histone acetylation, oneof the most important epigenetic protein modifications, is a typical example, and acetyl-CoA
is used as a general cellular acetylating agent. If the reactivity of acetyl-CoA is modulatedby an artificial molecule introduced in cells, instead of enzymes, it would induce significant
biological effects by affecting the cellular acetylation state of biomolecules. We developed a
new rhodamine-based fluorescent probe, RH–NH2 and its combined use with an acyltransfer promoter, PBu3, enabled live-imaging of acetyl-CoA in cells. The concept
demonstrated in this study would have future potential for modulation of cellular function
through intracellular chemical reactions of biomolecules in living cells by artificial
catalysts.

－326－
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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
MATSUDA, Yudai. 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.

－327－
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Current topics include,
1. Isolation of the biosynthetic gene cluster of calyculin A
Marine sponges forming association with large numbers of diverse symbiotic
microorganisms, are extraordinarily rich source of wide variety of biologically active
molecules including medicinally important compounds. Nonetheless, the biosynthetic
mechanism to generate the diverse array of the structurally complex molecules has been lessstudied, because the isolation and characterization of biosynthetic gene clusters directly frommarine sponge microbial consortium are still challenging. Moreover, a lack of the genetic
approach as well as the uncultivability of most symbionts have limited clues about the
producer organism of sponge-derived natural products, while many of them have long been
expected as the products of symbiotic microorganisms.
In this study, we first tried to obtain the biosynthetic gene cluster of calyculin A, a major
cytotoxin of the Japanese sponge Discodermia calyx, by a metagenomic approach. To isolate
the gene cluster containing NRPS and type I PKS modules, 250,000 clones of a metagenomic
library of D. calyx total DNA were screened with primer pairs specific to KS domain, thus
yielding trans-AT PKS-NRPS hybrid gene cluster ranging over 150 kb. Its module anddomain organizations were coincident with the structure of calyculin A.
An in vitro enzyme reaction with the heterologously expressed phosphotransferase encodedin the gene cluster, unexpectedly transformed calyculin A into a newly discovered
pyrophosphate, phosphocalyculin A. The phosphocalyculin A was predominantly detected
instead of calyculin A, in the extract of a sponge lyophilized after flash-freezing in liquid
nitrogen. Thus, the end product of the calyculin biosynthesis is actually the pyrophosphate,with diminished cytotoxicity. The phosphocalyculin A had been short-lived in theconventional isolation procedure without liquid nitrogen, due to facile dephosphorylation to
generate calyculin A by a specific phosphatase in the sponge-microbe association. Thus, thecalyculin biosynthetic gene cluster revealed the underlying mechanism of cytotoxicity
regulation by phosphorylation and dephosphorylation.
The single-cell analysis of bacteria associated with the sponge revealed that the gene cluster
is indeed derived from symbiont bacterium Entotheonella sp.. Our findings provide not only
the proof of a sponge-specific molecule synthesized by the unique and uncultured bacterium
rather than sponge itself, but also the useful insights into the supply of sponge-derived
medicinally important compounds.

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Fig. 1. Proposed biosynthetic scheme of calyculin A.

2. Investigation of the diversity of fungal meroterpenoid biosynthesis
Fungal natural products, represented by penicillin, lovastatin, and cyclosporin, have been arich source of biologically active substances, and are still promising leads for future drug
discovery and development. Fungal metabolites classified as “meroterpenoids” exhibits awide range of biological activities; mycophenolic acid is used as an immunosuppressant agent,and pyripyropenes and ascofuranone have been intensively studied to develop as
cholesterol-lowering and anti-trypanosomal drugs, respectively.
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Besides their biological activities, diverse chemical structures are also importantcharacteristics of fungal meroterpenoids, and those derived from 3,5-dimethylorsellinic acid(DMOA) include an especially large variety of molecules often with complex carbon
skeletons. Understanding the molecular basis for their biosynthetic systems would not only
facilitate the discovery of enzymes catalyzing an intriguing reaction but also provide genetic
building blocks that can be used to obtain novel attracting compounds by metabolicengineering or synthetic biology approaches. This year, we investigated the biosynthetic
machinery of two meroterpenoids, austinol and andrastin A, derived from Aspergillus
nidulans and Penicillium chrysogenum, respectively.
As for austinol biosynthesis, despite the previous gene disruption and reconstitution studies,
the biosynthetic pathway leading to preaustinoid A3 with a unique spiro-lactone system fromprotoaustinoid A remains a missing link. In this study, we characterized the reaction of threeoxygenases, a spiro-ring forming dioxygenase, AusE, and two flavin-dependent
monooxygenases, AusB and AusC, which are responsible for the conversion of
protoaustinoid A into preaustinoid A3.
We also elucidated the complete biosynthetic pathway of andrastin A, which includes four
tailoring reactions catalyzed by AdrF, AdrE, AdrJ, and AdrA. In the course of this study,
heterologous production of andrastin A, which shows potential antitumor activity, was alsoachieved.

Fig. 2 Biosynthesis of austinol and andrastin A

－330－
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Department of Pharmaceutical Sciences
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
SAITO, Tatsuo. 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
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halogen-metal exchange reaction, which provides further chemical elaborations.
2. Design, Generation, and Application of Borylzincates: Organozincates have highreactivity and undergo various chemical transformations with excellent functional grouptolerance. Due to their flexibility of the coordination environment, their reactivity can be
fine-tuned by the choice of ligands to realize unmet reactivity and selectivity. Therefore,
organozincates have been attracting chemist’s attention and been opening up theavenues of organic and organometallic chemistry. In the course of our extensive studies
on organozincate chemistry, we developed a method for formation of borylzincate andits application in borylation chemistry. We commenced the study by analyzing thereaction profile of borylzincate formation by DFT calculation (i). Unexpectedly, theformation of borylzincate was found to be kinetically forgiving enough, but
thermodynamically disfavored process. Based on this result, we speculated thatborylzincate might show intriguing reactivity, if the unfavorable energy loss could becompensated by the successive reactions. We thus designed catalytic borylation reactionof aryl halides via halogen-zinc exchange reaction by in situ generated borylzincate (ii).
In this catalytic cycle, the formation of stable carbon-zinc bond and carbon-boron bond
could compensate the energy loss of borylzincate formation. This borylation reaction
involves no transition metal so that its chemoselectivity is totally different from
common transition metal-catalyzed borylation reactions (iii).

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3. Development of Cross-coupling Reaction of Carborane Anion [closo-CB11H12]– at the
Carbon Vertex and Exploration of New Functionality: We are working on the research
programs focusing on carborane anion [closo-CB11H12]–. Carborane anion possesses aquite unique structure, which is characterized by the rigid and chemically stable clusterarchitecture having one carbon, eleven boron atoms, and a negative charge. Althoughthese features have been attracting much attention as the unit of novel functional
materials, its applicability has not been fully discovered mainly due to the lack ofsynthetic methods to functionalize the carborane anion. We have developed an efficientmethod to install various aromatic groups onto the carbon vertex via
palladium-catalyzed cross-coupling reaction. Carborane-zinc and -boron species were
found to be ineffective for this coupling reaction, and after extensive experimentation
we found that the carborane-copper(I) species uniquely undergoes the cross-coupling
reaction with aryl halides and –triflates smoothly to give a wide range of C1-arylated
carborane anions. We are currently working on application of C1-arylated carborane
anions in medicinal chemistry and in material sciences especially use as liquid crystals.

4. Cross-coupling Reaction without Transition Metal Catalysts: Cross-coupling reaction
is one of the most fundamental and important synthetic methodologies to synthesize
pharmaceuticals and functional molecules. We have recently developed a cross-coupling
reaction between aryl halide and diarylzinc without using any transition metal catalysts.
Taking advantage of high functional group tolerance of zinc, this method provides thecorresponding biaryl products in the presence of various functional groups, which aredamaged when Grignard reagents are used. Further studies in order to achieve higher
reactivity, chemoselectivity, and broader substrate scope are in progress.

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5. Theoretical Calculation-assisted Analysis of Reaction Mechanism and Molecular
Design: Theoretical calculation is a powerful tool to provide us much information on
the reaction mechanism and the snapshot of the transition state, which cannot be isolated
in hand. Moreover, this technology is nowadays inevitable for molecular design toproduce novel therapeutics, dyes, solar cells, and etc. In our laboratory, we are working
on the elucidation of the true reaction mechanism and the molecular designing offunctional materials supported by computational chemistry.
1) Mechanistic Studies on Ni-catalyzed [3+2+2] Cyclization Reaction
We have recently elucidated the origin of chemo- and regioselectivity of the
Ni-catalyzed [3+2+2] cyclization reaction of cyclopropylidene acetate with two alkynes
by DFT calculation. A systematic search showed that the nature of the alkynes
determines the choice between two reaction pathways and hence the regioselectivity.
Strongly electron-deficient acetylenes preferentially afford 2,5-disubstituted products
via nickelacyclopentadienes generated by [2+2] cocycloaddition (Path A), whereas
normal alkynes afford 3,4- or 3,5-products via an unprecedented pathway involving a[3+2] nickelacycle intermediate (Path B).

2) Design of Azo-based Fluorescent Probes for Detection of Hypoxia
In collaboration with the Laboratory of Chemistry and Biology of our department, wetheoretically designed azo-based fluorescent probes in order to detect different level ofhypoxia. Model compound was computed to show that the mono-azo-rhodamine (MAR)is not fluorescent under the normal condition via the ultrafast decay through rapid
interconversion of configurations around N=N bond (off-state). On the other hand, N=N
bond is reduced and cleaved at the hypoxia cite to release active rhodamine derivativeand it shows strong fluorescence (on-state).

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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.
In the search for the phytoanticipin or phytoalexin from the cultured roots of somemedicinal plants, we isolated rosemarinic acid and methyl rosemarinate from the cultured
roots of Ocimum basilicum as phytoanticipins.
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 mycelia of Basidiomycetes.

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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. Integrated channel selector for directing fluid flow using thermoreversible gelation
controlled by a digital mirror device
An integrated channel selector system employing thermoreversible gelation of apolymer was developed. Here, we show a system with 3 × 3 arrayed microchannels havingnine crossing points. Infrared laser irradiation was used to form gel areas at several crossing
points in arranging a flow path from the inlet to one of the nine outlets passing throughcertain junctions and channels. The multipoint irradiation by the infrared laser was realizedusing a personal-computer-controlled digital mirror device. The system was demonstrated to
be able to direct flow to all nine outlets. Finally, we achieved to produce flexible paths forflowing particles including side trips.
2. Improving zero-mode waveguide structure for enhancing signal-to-noise ratio of
real-time single-molecule fluorescence imaging: a computational study
We investigated the signal-to-noise ratio (S/N) of real-time single-molecule
fluorescence imaging (SMFI) using zero-mode waveguides (ZMWs). The excitation lightand the fluorescence propagating from a molecule in the ZMW were analyzed bycomputational optics simulation. The dependence of the S/N on the ZMW structure wasinvestigated with the diameter and etching depth as the simulation parameters. We foundthat the SMFI using a conventional ZMW was near the critical level for detecting binding
and dissociation events. We show that etching the glass surface of the ZMW by 60 nm
enhances the S/N six times the conventional nonetched ZMWs. The enhanced S/N improves
the temporal resolution of the SMFI at physiological concentrations.
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3. Fast and simultaneous analysis of biothiols by high-performance liquid chromatography
with fluorescence detection under hydrophilic interaction chromatography conditions
A method for analyzing biothiols based on high-performance liquid chromatography(HPLC)-fluorescence detection under hydrophilic interaction chromatography (HILIC)
conditions has been developed. Thiols were derivatized with nonfluorescent ammonium
7-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole-4-sulfonate (SBD-F), which selectively reacts with the thiolgroups to furnish the corresponding fluorescent SBD–thiols. Among the six different kinds
of HILIC columns examined, the ZIC-HILIC column with sulfobetaine groups in thestationary phase proved to be the best for the separation of SBD–thiols. Eightthiols—N-acetylcysteine, cysteamine, homocysteine, cysteine, cysteinylglycine, glutathione,
γ-glutamylcysteine, and internal standard N-(2-mercaptopropionyl)glycine—werebaseline-separated within 10 min. The detection sensitivity was improved partly due to theincrease in the SBD–thiol fluorescence owing to the acetonitrile-rich mobile phase used.
The detection limits at a signal-to-noise ratio of 3 were 0.02–3.4 nmol l-1. The method could
successfully quantify six thiols in a human plasma sample, while cysteamine could not be
detected. Both the intra- and interday precisions were below 4% for homocysteine, cysteine,
cysteinylglycine, glutathione, and γ-glutamylcysteine except for N-acetylcysteine. Thismethod should be a useful tool for investigating the relationship between sulfur metabolism
and related diseases, since a multicomponent system consisting of different thiol compounds
could be analyzed simultaneously with high sensitivity within a short time.

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Laboratory of Physical Chemistry
SHIMADA, Ichio. Professor, (Structural biology)
OSAWA, Masanori, Lecturer, (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 toproteins.
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 with2
H 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
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resonances, then not only the aliphatic resonances but also the aromatic and amide ones inthe 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
In-cell NMR is potentially useful for obtaining structural information under thephysiological environment. However, the low sensitivity and difficulty to maintain the cellcondition in the NMR tube limits the application of various existing NMR methods. Herewe combined two approaches to overcome those limitations. First, to gain higher
sensitivity, we demonstrated that the methyl-TROSY detection enables the observation of
NMR signals from a protein slowly tumbling inside the cell. Secondly, to avoid the
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deterioration of cytosolic condition and exclude the proteins leaked from the cells during
NMR measurement, we have established a bioreactor system that encapsulates the cells
inside the thermoreversible gels and continuously fed with the fresh culture medium fromthe bottom of the NMR tube, thereby enabling the several hours of NMR measurement
while maintaining the cellular condition. We introduced the microtubule (MT) binding
protein CAP-Gly domain 1 (CG1) into HeLa S3 cells by SLO-treatment that reversibly
permeabilizes the plasma membrane, and demonstrated that the binding site of CG1 for theendogenous MTs can be identified using the transferred cross saturation experiment.

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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
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
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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
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. Associate Professor, Molecular Genetics of Neural Development
YAMAGUCHI, Yoshifumi. Assistant Professor, Molecular Genetics of Development
KOTO, Akiko. 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 as below.
1. Cell death signaling and homeostasis
Effective defense responses against infection, tissue damage and stress involve the entire
organismal reactions. To maintain body homeostasis after tissue damage, a systemic
wound response is induced, in which the response of each tissue is tightly orchestrated to
avoid incomplete recovery or an excessive, damaging response. We provided evidence
that in the systemic response to wounding by cuticle pricking, an apoptotic caspase pathway
is activated via reactive oxygen species (ROS) in the enterocytes (ECs) of midgut, cells
distant to the wound site in Drosophila. We showed that a caspase-pathway mutant(dapaf-1/dark/HAC-1) has defects in homeostatic gut-cell renewal. Inhibition of caspase in
fly ECs results in the production of systemic lethal factors after wounding. Our study
indicated that wounding remotely controls caspase activity in gut ECs to dampen thedangerous systemic wound reaction.
2, Regulation of cell number and size of tissue via programmed cell death
Apoptotic cells are abundantly observed in the early developing brain. It was proposedthat apoptosis-deficiency causes brain overgrowth, but we demonstrated that brain
malformations in apoptosis-deficient mutants are due to insufficient brain ventricle
expansion as a result of uncompleted cranial neural tube closure. Apoptosis eliminatesFgf8-expressing cells in the anterior neural ridge (ANR), which acts as an organizing centerof the forebrain by producing FGF8 morphogen. Deficiency of apoptosis leads to theaccumulation of non-proliferative undead cells in the ventral part of the ANR. The undead
cells in apoptosis-deficient mutants express Fgf8 continuously, which perturbs gene
expression in the ventral forebrain. From these observations, we proposed that apoptosis
within a specific subdomain of the ANR is required for correct temporal elimination of
FGF8-producing region within a limited developmental time window, thereby ensuring
proper forebrain development.

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3. 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 identified an evolutionarily conserved endoplasmic reticulum (ER)protein, Meigo (medial glomeruli). Meigo was cell-autonomously required in ORNs andPNs to target their axons and dendrites to the lateral antennal lobe and to refine PN
dendrites into individual glomeruli. Loss of Meigo induced an unfolded protein response
and reduced the amount of neuronal cell surface proteins, including Ephrin. Ephrin
overexpression specifically suppressed the PN dendrite refinement defect present in meigo
mutant flies, and ephrin knockdown caused a similar PN dendrite refinement defect.
Meigo positively regulated the level of Ephrin N-glycosylation, which was required for its
optimal function in vivo. Thus, Meigo, an ER-resident protein, governs neuronal targeting
specificity by regulating ER folding capacity and protein N-glycosylation. Furthermore,
Ephrin appears to be an important substrate that mediates Meigo’s function in refinement ofglomerular targeting.
4. Metabolic regulation of development and growth
Energy metabolism underlies all of the biological activities. Recent studies have shown thatseveral biological events such as cancer growth, infection, or development accompany
changes of energy metabolism at cellular and organismal levels. These observations
suggest importance of controlling energy metabolism to meet the demands of eachbiological event, but a lot of questions about the control of energy metabolism still remain
unsolved. We therefore try to reveal how energy metabolism is coupled with developmental
process in early mouse embryos by investigating the metabolisms with modern techniques
including exhaustive metabolomics analysis.
5. Molecular mechanisms of hibernation
Hibernation is an energy-saving strategy to survive in harsh environmental conditions
during winter with little or no food. Remarkable features of mammalian hibernation are thatmammalian hibernators including squirrel and hamsters can survive without gross signs oftissue injuries irrespective of low body temperature and drastic decrease of heart rates,
because such drastic changes cause organ damages and death in non-hibernators including
mouse and humans. Interestingly, hibernators seem to acquire the tolerance to hibernation
during pre-hibernation season, since they do not show it in non-hibernating seasons.
However, mechanisms that are responsible for the tolerance and confer it to hibernators in a

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pre-hibernation season remain unclear. We have now examined how the hibernators
remodel their body to hibernate, in pre-hibernation seasons using next-generation
sequencing.
6. Neural mechanisms of social behavior
The social interaction with others has beneficial impact in various animals. Animals develop
the social behavior that can be flexibly modified depending on the social environment tomaximize their fitness and health. At the same time, social deprivation has negative effectfor the life of social animals. It is suggested that social interactions influence not only the
behavior but also the physiology of social organisms, but there is little information on themechanisms by which this occurs. Social insects, in particular ants, live in the complex
social organization. They are the suitable models to study the complex social behavior. They
have small genomes and simpler nervous system than more highly social animals likemammals. However, they live in the sophisticated social organization and innately havecomplex behaviors. We found that isolated ants have a strikingly reduced lifespan compared
to ants kept with nestmates. By quantifying the social behavior, physiology, and gene
expression profile in each individual, we aim to study the systemic mechanism how social
deprivation affects the health in ants.

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Laboratory of Cell Signaling
ICHIJO, Hidenori. Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
MATSUZAWA, Atsushi. Project Associate Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
NAGURO, Isao. Lecturer, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
SEKINE, Yusuke. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
SEKINE, Shiori. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
FUJISAWA, Takao. Project Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
HATTORI Kazuki. Project Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
HOMMA Kengo. Project 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. 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
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. In this group, it is especially important to elucidate the mechanisms bywhich ubiquitin modification and protein degradation regulate activities of ASK1 and other

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protein kinases. The mechanisms are crucial for spatiotemporal regulation of these kinase
activations, which occurs in the large signaling complex of kinases. Thus, to identify regulators of
ASK1 in its signaling complex and to clarify their functions are leading projects.
2. 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 ASK1 and ASK3 KO mice under the bidirectional stress, and found thatthese 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. In addition, we
have recently established a new UV-crosslinking technology based on chemical biology with several
corroborators in Tokyo Medical and Dental University and Kyoto University. The technology enables
us to identify binding proteins of a specific protein. Using this technology, we are now exploring thebinding proteins of ASK3 as a pilot experiment.

3. Sekine Group
This group has identified novel regulatory molecules of the ASK family proteins and signaling
components of the ASK-MAP kinase pathway in stress response through the genetic screen using
Drosophila melanogaster or C. elegans. Biochemical and genetic analysis for the identified molecules
including kelch repeat protein KLHDC10 and RNA helicase DHX15 have been conducted.

4. 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.
5. Fujisawa Group
This group is focusing on the molecular mechanisms underlying the inherited forms of the motor
neuron disease, amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Although more than 100 different Cu, Zn

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superoxide dismutase (SOD1) mutations are identified in ALS patients, it remains controversial
whether all of them are disease-causative mutations. Recently, we have found that ALS-linked
pathogenic SOD1 mutations induce a common conformational change in SOD1. Based on this model,
we are currently investigating therapeutic interventions for ALS in transgenic mice using low
molecular weight compounds and gene therapy 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 α rings and two inner βrings, 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 β5t, 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 also 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).
In addition, we further revealed that the TRC40/GET pathway is involved in the proteasome
assembly (Nat Commun 2013).
－353－
目次へ

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
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.

－354－
目次へ

Figure 1: Diverse functions of the ubiquitin-proteasome system in eukaryotes

－355－
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Laboratory of Bioorganic Chemistry
HASHIMOTO, Yuichi. Professor, Bioorganic Chemistry
ISHIKAWA, Minoru. Associate Professor (2013. 4. 1~), Medicinal Chemistry
FUJII, Shinya, Lecturer (2013. 12. 1〜), Chemical Biology
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.
－356－
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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]
－357－
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DEPARTMENT OF PHARMACY
Laboratory of Chemistry and Biology
URANO, Yasuteru
Professor, Chemical Biology (since Oct, 2013)
NAGANO, Tetsuo
Professor, Chemical Biology (retired in Mar, 2013)
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 2013:
1. Rational Design of Highly Sensitive Fluorescence Probes for Protease and Glycosidase
Based on Precisely Controlled Spirocyclization. ( J. Am. Chem. Soc., 2013, 135,
409–414)
Proteases catalyze the cleavage of specific peptide bonds of their substrates at the cellsurface, in cytoplasm, or within various cellular compartments, and many of them playessential roles in physiological functions and also in diseases, e.g., tumor metastasis and

－358－
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inflammation. Sensitive and accurate detection of protease activity in living samples istherefore essential for research in biology and medicine. To design flexibly many kindsof practical fluorescent probes for protease, we sought to find a novel design strategy,
which overcomes the limitation of commonly used aminocoumarin and rhodamine green
based probes. Toward this end, we have synthesized and evaluated a series ofhydroxymethyl rhodamine derivaties and found an intriguing difference of intramolecularspirocyclization behavior: the acetylated derivative of hydroxymethyl rhodamine green(Ac-HMRG) exists as a closed spirocyclic structure in aqueous solution at physiologicalpH, whereas HMRG itself takes an open nonspirocyclic structure. Ac-HMRG is
colorless and nonfluorescent, whereas HMRG is strongly fluorescent. On the basis ofthese findings, we have developed a general design strategy to obtain highly sensitive
fluorescence probes for proteases and glycosidases, by replacing the acetyl group of
Ac-HMRG with a substrate moiety of the target enzyme. Specific cleavage of thesubstrate moiety in the nonfluorescent probe by the target enzyme generates a strong
fluorescence signal. To confirm the validity and flexibility of our strategy, we designed
and synthesized fluorescence probes for leucine aminopeptidase (Leu-HMRG), fibroblast
activation protein (Ac-GlyPro-HMRG), and β-galactosidase (βGal-HMRG). All of theseprobes were almost non- fluorescent due to the formation of spirocyclic structure, but wereconverted efficiently to highly fluorescent HMRG by the target enzymes. We confirmedthat the probes can be used in living cells. These probes offer great practical advantages,
including high sensitivity and rapid response (due to regulation of fluorescence at a single
reactive site), as well as resistance to photobleaching, and are expected to be useful for arange of biological and pathological investigations.
Leu-HMGR

Leu-HMGR + Inhibitor

2. Development of Azo-Based Fluorescent Probes to Detect Different Levels of Hypoxia(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 13028–13032)
Hypoxia is due to an inadequate supply of oxygen in the body, and is associated withvarious diseases. In some solid tumors, for example, the median oxygen concentration
has been reported to be around 4%, and locally, it may even decrease to 0%. This
－359－
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induces various biological phenomena including hypoxia mediated gene expression.
Therefore, methods to detect and visualize hypoxia are important for investigating its
biological effects.
Among those small molecule based indicators of hypoxia,
reaction-based fluorescent probes can be most powerful tools to elucidate processes inliving systems, and several hypoxia-sensing fluorescent probes have been developed todetect hypoxia in living cells. However, those fluorescent probes still entailed somedrawbacks including its sensitivity, e.g. many probes basically respond only to very low
oxygen concentrations (less than 1% O2). Since hypoxic responses do not always occur
only under such severe conditions, higher sensitivity is desirable. Therefore, we soughtto establish a different probe design strategy to develop a series of probes with different
colors that would be suitable for the detection of different levels of hypoxia. And then,we have succeeded in developing novel hypoxia-sensitive fluorescent probes, MAR and
MASR, bearing an azo group which is known to have excellent properties as a
hypoxia-sensitive moiety. Because of an ultrafast conformational change around the
N=N bond, the probes are nonfluorescent under normoxia. However, under hypoxia, theazo group is reduced, and a strongly fluorescent rhodamine derivative is released.
We next applied these probes to living cells to monitor cellular hypoxia. Under hypoxia,
a time-dependent increase in fluorescence intensity was observed in A549 cells, whereas
almost no fluorescence enhancement inside cells was seen under normoxia. Besides, wefound that whereas MASR showed sensitivities to oxygen concentration for the detectionof only severe hypoxia, MAR features a higher sensitivity and can detect mild hypoxia, ascompared to Pimonidazole, which is a most commonly used hypoxia staining reagent.
By utilizing interesting different characteristic of probes in oxygen sensitivity, we thenalso tried to visualize the oxygen gradient in cultured cells under a cover glass using bothMAR and MASR, as it has been reported that mounting a thin quartz cover glass on top ofcultured cells can create an oxygen gradient. Strong fluorescence of both MAR and
MASR was observed from cells at the center of the cover glass, while only fluorescence ofMAR was detected for cells closer to the edge of the cover glass. Although it is still
difficult to precisely quantify the oxygen concentration, the combined use of the twoprobes allows the visualization of the oxygen-concentration gradient by means ofmulticolor imaging. Moreover, we showed that MAR could visualize retinal hypoxia in a
rat model of retinal artery occlusion. Thus, we believe MAR and MASR will bepractically useful tools for investigating a variety of hypoxia-related biologicalphenomena.

－360－
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Hypoxia

Hypoxia

Normoxia

Normoxia

3. Diced Electrophoresis Gel Assay for Screening Enzymes with Specified Activities
spotlights. ( J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 6002–6005.)
Functional annotation of proteins is an important task in post-genomic era. One of theuseful methods to study dynamic function of proteins is the use of small molecularfluorescent probes to directly visualize the function of proteins. For example, fluorescent
substrate molecules that are designed to change signals upon specific enzymatic reaction
can report their activity based on their turnover, and are useful to study the function of
enzymes in vitro, in cellulo, and in vivo. Taking advantage of high sensitivity offluorometric assay, we here developed a method of functional annotation of novel
enzymatic activities in living systems utilizing the fluorescent probe for specific enzymes
in combination with 2-dimentional electrophoretic separation of proteomes.
In general, by performing the fluorometric assay on electrophoretic gel, the protein spots
bearing the activity of interest can be detected with high sensitivity. On the other hand, inthe conventional system, the fluorescent product readily diffuses in the gel, making it
difficult to determine the precise location of the target protein. To circumvent this pitfall,
we took a simple but effective way, i.e. dicing the electrophoresis gel into small pieces thatare separately loaded into wells of multiwell plates. The fluorometric assay can theneasily identify wells containing active proteins. Although the idea is simple, it appears tobe new, and we have coined the term diced electrophoresis gel (DEG) assay. The method
not only enables fluorescent substrates to be used in zymography to achieve much higher
－361－
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sensitivity but also allows the use of various detection platforms, including LC−MS -based
analysis.
We applied DEG assay to detect 6 different classes of enzymes, and we could detect 0.1-10
ng of proteins based on their activities. Besides, peptide mass fingerprinting analysis of
the spot of activity could lead to the characterization of responsible enzymes. These
proof-of-concept studies confirmed the reliability of our method for functional proteomic
analysis. Next, to examine the practical utility of the method, we used it to identify
enzymes involved in metabolic inactivation of N-formylated chemotactic peptides which is
known as markers of infection or tissue damage, and cells exhibit immune responses via
activation of formyl peptide receptors. By utilizing DEG assay together with newly
developed fluorescent substrates that mimic the structure of neutrophil chemoattractants
N-formyl peptide, we could identify APEH as an enzymes involved in metabolic
inactivation of the chemoattractants. In this way, DEG assay would serve as an efficient,high-throughput tool for proteome-wide screening of specified biochemical activities via
the use of fluorescent substrates as probes.

APEH

－362－
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Laboratory of Protein Structural Biology
SHIMIZU, Toshiyuki. Professor, Structural Biology and X-Ray Crystallography
OHTO, Umeharu. Lecturer, Diffraction Structural Biology
TOMA, Sachiko. 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. Structural studies of proteins in innate immunity.
4. Structural studies of nuclear proteins and their complexes
5. Structural studies of proteins in signal transduction.
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 that recognize microbial
components and initiate subsequent immune responses. Ten members of the human TLR family(TLR1 to TLR10) have been identified to date. The extracellular domains have leucine rich repeats(LRRs) and are responsible for binding so-called “pathogen-associated molecular patterns”. TLR7
and TLR8 recognize ssRNA and initiate innate immune responses. Moreover, several small moleculecompounds have been identified as TLR7 and TLR8 activators. We determined the crystal structuresof unliganded and ligand-induced activated human TLR8 dimers. Ligand recognition was mediatedby a dimerization interface formed by two protomers. Upon ligand stimulation, the TLR8 dimer was
reorganized such that the two C-termini were brought into proximity. The loop between leucine-richrepeat 14 (LRR14) and LRR15 was cleaved; however the N- andC-terminal halves remained associated and contributed to ligand
recognition

anddimerization.

Ligandbinding

inducesreorganization of the TLR8 dimer, which enables downstream
signaling processes.

α-Tocopherol (vitamin E) transfer protein (α-TTP) regulates
the secretion of α-tocopherol from liver cells. Missense

－363－
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mutations of some arginine residues at the surface of α-TTP
cause severe vitamin E deficiency in humans, but the role ofthese residues is unclear. Here, we found that wild-type α-TTP
bound phosphatidylinositol phosphates (PIPs), whereas thearginine mutants did not. In addition, PIPs in the target
membrane promoted the intermembrane transfer of αtocopherol by α-TTP. The crystal structure of the α-TTP-PIPs
complex revealed that the disease-related arginine residues
interacted with phosphate groups of the PIPs and that the PIPs
binding caused the lid of the α-tocopherol-binding pocket to open. Thus, PIPs have a role inpromoting the release of a ligand from a lipid-transfer protein.
The nuclear receptor, vitamin D receptor (VDR), is a ligand-dependent transcription factor in
response to the active form of vitamin D, 1α,25-Dihydroxyvitamin D3 [1,25(OH)2D3] [1,2].
Generally, a nuclear receptor is activated when the ligand interacts with Activation Function-2 (AF2) helix H12 within the ligand binding domain (LBD). This, in turn, results in the recruitment of thecoactivator (CoA) onto the LBD surface, which lies in close proximity to AF-2. VDR regulates
calcium homeostasis, cell proliferation/differentiation, and the immune response, and its dysfunction
causes osteoporosis, cancer, and inflammation. Therefore, VDR-targeting drugs have been used forthe therapeutic treatment of these diseases. We developed four novel nonsecosteroids, TTYN-7, -8, 11, and -12, to help understand the structural mechanism underlying VDR activation by
nonsecosteroids. Transcriptional assays using human VDR revealed that TTYN-8/11 acted as a morepotent VDR ligand than TTYN-7/12 although all of the TTYNs had similar efficacy to the known
ligand, 1,25(OH)2D3. We also determined the crystal structure of rat VDR LBD (rVDR LBD) boundto a TTYN and a CoA peptide. All TTYNs
formed the same hydrogen bonds with theH6-7 loop and H10, but the diol moieties ofthese ligands changed the conformation of the
VDR, resulting in different hydrogen-bondnetworks depending on the potency of theligand. Furthermore, we performed mutation
analyses of the residues involved in theinteractions. This study shows that theefficacy of the novel TTYNs may depend on direct interactions with H6-7 loop and helix H5, andthat potency is regulated by the ligand-specific formation and rearrangement of interaction networks
between helices H3 and H5.

－364－
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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
We identified novel antibiotics “Kaikosin E” using silkworm bacteria infection model.
Kaikosin E has strong bactericidal activity (Table.1). We revealed that kaikosin E has novel
mechanism and potent therapeutic effect against mouse infection model. We are now trying
to develop this antibiotic for a human clinical.

Table. Strong bactericidal effect of Kaikosin E
Figure 1. Silkworms pre-injected with heat-killed Sakai cells show tolerance to
Sakai infection.
(Miyashita et al., J. Biol. Chem.)

－365－
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We succeeded to develop a novel diabetic animal model by using silkworm forevaluation of anti-diabetic drug for treatment of type II diabetes patients.
Silkworms fed with high glucose diet showed hyperglycemia, glucose intolerance,
and insulin resistance. Administration of pioglitazone, which is used fortreatment of type II diabetes in clinical, led to decrease in sugar level ofhemolymph of the silkworms. The diabetes animal model by using silkworm
might contribute to develop a new anti-diabetic drug for treatment of type II
diabetes.

－366－
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Laboratory of Molecular Pharmacokinetics
KUSUHARA, Hiroyuki. Professor, Membrane Transport (Kidney and Brain)
MAEDA, Kazuya. Associate Professor, Membrane Transport (Liver)
HAYASHI, Hisamitsu. Assistant Professor, Development of a novel therapy for transporter-relateddiseases
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
MRP2/4
OCTN1/2
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

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 drug

－367－
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interactions. 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 (4PB), 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 4PB on the patients with PFIC2.

Figure 3. Change in BSEP expression at the cell surface under intrahepatic cholestasis and
4PB-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 thetransporter-related diseases.
6. Clarification of the mechanisms underlying tissue-selective expression of transporters.
－368－
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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. Synchronized waves in the immature cerebral cortex
Correlated spiking activity prevails in immature cortical networks and is believed tocontribute to neuronal circuit maturation; however, its spatiotemporal organization is not
fully understood. Using wide-field calcium imaging from acute whole-brain slices of rat
pups on postnatal days 1-6, we found that correlated spikes were initiated in the anterior
part of the lateral entorhinal cortex and propagated anteriorly to the frontal cortex andposteriorly to the medial entorhinal cortex, forming traveling waves that engaged almost
the entire cortex. The waves were blocked by ionotropic glutamatergic receptor
antagonists but not by GABAergic receptor antagonists. During wave events,
glutamatergic and GABAergic synaptic inputs were balanced and induced UP state-like
depolarization. Magnified monitoring with cellular resolution revealed that the layer III
neurons were first activated when the waves were initiated. Consistent with this finding,layer III contained a larger number of neurons that were autonomously active, even undera blockade of synaptic transmission. During wave propagation, the layer III neurons
constituted a leading front of the wave. The waves did not enter the parasubiculum;
however, in some cases, they were reflected at the parasubicular border and propagatedback in the opposite direction. During this reflection process, the layer III neurons in the
medial entorhinal cortex maintained persistent activity. Thus, our data emphasize the roleof layer III in early network behaviors and provide insight into the circuit mechanisms
through which cerebral cortical networks maturate.
2. Role of repulsive guidance molecule a in mossy fiber sprouting.
Repulsive guidance molecule a (RGMa), which binds to its receptor neogenin, has been
－369－
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well determined as a repulsive axon guidance molecule. However, whether RGMa affects
the growth of hippocampal mossy fibers, the axons of dentate granule cells, has been
unknown. We found that the primary neurons in the hippocampus express both RGMa
and neogenin in the postnatal rats. To examine the role of RGMa in the mossy fiber
growth, the morphology of granule cells was clearly visualized by transfecting
membrane-targeted green fluorescent protein using a single-cell electroporation method
in cultured hippocampal slices. In the slice cultures, we found that intrinsic RGMa is
required to inhibit excess branching of the hippocampal mossy fibers. Furthermore,
hyperexcitability-induced aberrant branching of the mossy fibers in the cultured slices
was blocked by applying the recombinant RGMa protein. Therefore, our finding suggeststhat RGMa regulates the proper axonal branching of hippocampal mossy fibers.
3. Post-retrieval late process contributes to persistence of reactivated fear memories.
When a stabilized memory is retrieved, it can become labile again, and its maintenancerequires additional protein synthesis. Thus, this process is referred to as reconsolidation.
Previous findings suggest that the reconsolidation phase involves many of the same coremolecular features as the consolidation phase. However, no studies have explicated how
memory persists after retrieval. In this study, we tested whether persistence of retrieved
memory requires a late protein synthesis-dependent phase as the persistence of original
memory does. Anisomycin, a protein synthesis inhibitor, was infused into the basolateral
amygdala of mice 9.5 h after retrieval of contextual conditioned fear. Anisomycin
infusions attenuated fear memory after 7 days, but not after 2 days. In contrast, infusionsof anisomycin 5- or 24-h post-retrieval was ineffective. These findings indicate that
anisomycin attenuates the persistence of reactivated fear memory in a time-dependent
manner. These findings suggest that late protein synthesis is required for memory
persistence after retrieval.

－370－
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Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis
SANTA, Tomofumi. Associate Professor, Analytical Chemistry
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
immunosorbent assay and enzymatic assay methods such as Guthrie test or Beutler test.
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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.

－372－
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Laboratory of Clinical Pharmacokinetics
SUZUKI, Hiroshi. Professor, Clinical Pharmacokinetics/Dynamics
HISAKA, Akihiro. Project Associate Professor, Clinical Pharmacokinetics
TAKADA, Tappei. Lecturer, Clinical Pharmaceutical Sciences
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
YANAGIHARA, Yoshitsugu. Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences
YAMAMOTO, Takehito. Research Associate, Clinical Pharmaceutical Sciences
YAMANASHI, Yoshihide. 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 to only
one function at whole body level, because one to one simple correspondence is not common
in our body. It is also true that the understanding of the relationship between a drug and its
ultimate target is not sufficient to predict the pharmacological/toxicological effects. We
need to understand not only detailed molecular machinery of drug target, but also 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 in our body. This isa basic idea trying to understand “living body” as “system”. By further promoting thisidea to “system pharmacology”, we will be able to identify molecular targets which are
related to the pharmacological/toxicological output in clinical situation 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 onthese integrated understanding.
2. Elucidation of dynamic regulatory mechanisms of bone resorption / bone formation, andestablishment of new therapy for bone metabolic disease based on those integrated
understanding.
3. Establishment of the way to quantitative understanding and prediction of pharmacologicaland adverse effects of drugs directed against particular molecular target. Finally, these
outputs would be feedbacked to early drug development stages.

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4. Elucidation of molecular mechanisms related to adverse effects of drugs using large-scale“-omics“ analysis. Finally, the quantitative information would be applied to develop
strategies to prevent / treat the adverse effects.
5. Absolute quantification of factors determining the pharmacokinetic profiles of drugs andits 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 of dose regimens
in actual pharmacotherapy. Furthermore, we developed a new drug interaction severity
classification system (DISCS) which may be used to improve descriptions in the druglabeling with regard to DDIs by utilizing our in vivo-based prediction method.

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Laboratory of Pharmaceutical Regulatory Science
MATSUKI, Norio. Professor, Neuroscience, neuropharmacology (also Professor of the
Department of Chemical Pharmacology)
FUJIWARA, Yasuhiro. Affiliate Professor (also Strategic Oncology Bureau, National
Cancer Research Center)
ONO, Shunsuke. Associate Professor, pharmaceutical regulation
KUSAMA, Makiko. Assistant Professor (Lecturer from Feb 2013), clinicalpharmacokinetics, 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. Performance of pharmaceutical regulation in Japan
2. Drug safety and regulatory measures
3. Clinical development and drug pricing in Japan
4. Clinical evaluation on adverse drug reactions and adverse events
5. Decisions on indication changes during approval process
6. Regional differences in clinical development
A unique feature of this laboratory is training programs which aim to develop humanresources in pharmaceutical sectors. We hold 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.

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.

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◆ Graduate Program for Leaders in Life Innovation (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 isdevelopment of control release method of siRNA within cell by light stimulus.
1. Development of control release method of siRNA within cell by light stimulus
The photodegradable nanoparticles those internalized to cell were prepared fromtwo different monomers: PEG-Photo-Ac and DAB-Ac (Figure 1). To evaluate the formationand stability of the siRNA/DAB-Ac complex, we conducted an electrophoretic mobility
shift assay to determine how charge neutralization by complex formation affected siRNAmigration at various N/P ratios, usually used to evaluate the stability of complexes ofcationic compounds and nucleic acids. No retardation of siRNA was observed in theabsence of DAB-Ac (N/P = 0), whereas siRNA mobility decreased (as indicated by bandbroadening) with increasing N/P ratio. These findings indicate that a strongly boundcomplex between siRNA and DAB-Ac formed owing to the electrostatic interaction
between the positively charged aminegroups on the DAB-Ac and thenegatively charged phosphate groups ofthe siRNA. At N/P ratios of >24, a
small band for siRNA that was retarded
by DAB-Ac was observed at the origin
PEG-Photo-Acof the agarose gel, indicating that DABAc prevented siRNA mobility in the gel
when the N/P ratio was >24.
We evaluated the genesilencing ability of the siRNAcontaining nanoparticles by means of a
DAB-Acpolyamine
luciferase assay with SKOV3-Luc cells,
Figure 1 Chemical structures of monomers
a line of cultured human ovarian
NH 2

NH2

N

NH 2

N

H 2N

N

N

NH 2

N

H 2N

NH2

N

NH2

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Relative luminescence intensitywith UV/ without UV (%)

cancer cells that stably express a luciferase gene. Luciferase is continuously synthesizedwithin the cells and then distributed to cytosol, where it catalyzes the production of
luminescence from luciferin. The luminescence intensity is related to the quantity of theluciferase in the cell. Down-regulation of luciferase production decreases the quantity ofluciferase within cell which in turn results in a decrease in luminescence intensity.
After the siRNA-containing nanoparticles were internalized, we irradiated the cells
for 30 s and compared the luminescence intensity of irradiated and unirradiated cells (Figure 2).
UV
The relative luminescence intensity
120
had already decreased somewhat by 8
*
100
*
*
*
**
h after the irradiation, and by 16 h, it
80
had decreased to 77%. This result
60
indicates that siRNA down-regulated40
the production of luciferase within the20
cells. The intensity had recovered
0
-8
0
8
16
24
32
40
48
slightly by 24 h, owing to theTime (h)decreased
down-regulationofluciferase synthesis resulting fromdegradation of the siRNA by cellular Figure 2 Time-dependent changes in gene
RNases. The increase in luciferase knockdown of luciferase in SKOV3-Luc cells after
synthesis within the cell started at light stimulus. Errors are standard deviation of thearound 16 h after irradiation, mean and significance was determined usingsuggesting that gene expression was Student’s t-test against no irradiated cells.
controlled reversibly for several
hours after light stimulus. The light worked as the switch to activate siRNA activation
within the cells. Our results indicate that the nanoparticles are excellent carriers of not only
proteins and small molecules but also siRNA.
We succeeded in using photodegradable nanoparticles containing siRNA to silence
the Luc gene in cultured cells. siRNA encapsulated in the nanoparticles was internalized
into the cells and then released into the cytosol by light stimulus, where it showed sequencespecific gene silencing. Because the siRNA was physically trapped within the nanoparticles
by the mesh structure of the nanoparticles, we expect this photoactivation technique to be
applicable to other siRNAs regardless of their sequence. Because this technique allows for
spatiotemporal regulation of target gene expression within cells by means of a noninvasive
external stimulus (light for 30 s), we expect this technique to be useful for basic researchand clinical applications such as gene therapy for cancers, genetic disorders, and maculardegeneration.

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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, HitachiCo., Ltd., 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

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PBI’S AIM AND PURPOSES

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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.

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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 three graduate students from Graduate school of Pharmaceutical Sciences andand Interdisciplinary Information Studies, four Undergraduate (senior) students fromFaculty 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 15,500 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 (Gunma since 2013) using H.323 internet TV conference system
and also provided via the internet (video-on-demand e-learning system). IKUYAKUSEMINAR BASIC is also provided as the textbook with DVD to retrain pharmacists.

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東京大学大学院薬学系研究科

研 究 ・ 教 育 年 報
第 １８ 巻
平成 26 年９月 24 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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