研究・教育年報

研 究 ・ 教 育 年 報

第十九巻

第 19 巻（2014．1～2014．12）

二〇一四・一～二〇一四・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 19 巻（2014．1 ～ 2014．12）

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19巻は、東京大学大学院薬学系研究科・薬学部における平成26年（2014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26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。
2015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行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
同 26年４月

大学院修士課程に既存の４専攻を統合して薬科学専攻が設置される。
医薬政策学寄付講座が名称変更し、引き続き設置される。（平成27年３月まで）
大学院博士後期課程（修業年限３年）に既存の４専攻を統合して薬科学専攻が設置される。
薬学博士課程（修業年限４年）薬学専攻が設置される。
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。
医療薬学高度教育開発センターが医療薬学教育センターと改称される。

（iii）
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目

次

序
文
Ⅰ．概
況
1
1．平成26年の主な出来事....................................................................................................
.......................................................................................................
2．研究科・学部の概要
3...........................................................................................................................
3．現 勢12
Ⅱ．授業科目1．大学院 ........................................................................................................................... 27
2．学 部 ............................................................................................................................ 30
Ⅲ．各教室の研究業績概況
薬科学専攻
薬化学教室 ...................................................................................................................... 35
有機反応化学教室 ............................................................................................................ 46
有機合成化学教室 ............................................................................................................ 63
天然物化学教室 ............................................................................................................... 79
基礎有機化学教室 ............................................................................................................ 90
附属薬用植物園 ............................................................................................................... 101
生体分析化学教室 ............................................................................................................ 104
生命物理化学教室 ............................................................................................................ 112
衛生化学教室 .................................................................................................................. 119
生理化学教室 .................................................................................................................. 128
分子生物学教室 ............................................................................................................... 139
遺伝学教室 ...................................................................................................................... 147
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 ................................................ 170
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 ........................................................................................................ 194
協力講座（分子細胞生物学研究所)・生体化学 ................................................................... 201
分子薬物動態学教室 ........................................................................................................ 212
薬品作用学教室 ............................................................................................................... 229
臨床薬学教室 .................................................................................................................. 240
臨床分子解析学教室 ........................................................................................................ 248
協力講座（附属病院薬剤部)・臨床薬物動態学 ................................................................... 252
医薬品評価科学教室 ........................................................................................................ 263
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 .................................................................... 294
医薬品情報学寄付講座 ........................................................................................................ 299
疾患細胞生物学寄付講座 ..................................................................................................... 311
リーディング ...................................................................................................................... 317
医療薬学教育センター ........................................................................................................ 327
ワンストップ創薬共用ファシリティセンター ....................................................................... 330
Ⅳ．英文概要

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Ⅰ．概

況

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１．2014（平成26）年の主な出来事

１月・野々村恵子元特任研究員、山口良文助教、三浦正幸教授らが脳の発生時期におけるアポトー
シスの新たな役割を発見
・後藤由季子教授が平成26年度安田記念医学賞を受賞
・後藤由季子教授が第30回井上学術賞を受賞
・丸山剛元特任研究員、松沢厚特任准教授、一條秀憲教授らが、細胞死や免疫応答を調節する
新たな分子メカニズムを発見
・内山真伸教授が2013年度有機合成化学協会「日産化学・有機合成新反応／手法賞」を受賞

２月

・今村亮俊大学院生、関水和久教授及び秋光信佳准教授（アイソトープ総合センター、薬学系研究科兼担教員）らがウイルスと戦うための新たな自然免疫の仕組みを発見

３月

・垣内力准教授が平成26年日本細菌学会小林六造記念賞を受賞
・金津邦彦大学院生、岩坪威教授、富田泰輔准教授らがアルツハイマー病発症予防因子CALMの機能を解明・西田友明研究員、井田悠大大学院生、國信洋一郎特任研究員、金井求教授が位置選択的な新規トリフルオロチメル化反応を開発
・池谷裕二准教授らが記憶の脳回路痕跡を発見

４月

・内山真伸教授らが折り畳み・曲げ伸ばし可能な有機半導体メモリーの創製に成功
・前田和哉講師が2014年度ISSX Asia Pacific New Investigator Award を受賞
・小幡史明特任助教、三浦正幸教授らが局所的なネクローシス細胞が全身性の炎症応答と代謝異常を引き起こすことを発見

５月

・モサラネジャッド健太元大学院生、関根悠介元助教、一條秀憲教授らがウイルス感染応答を制御する新たな分子メカニズムを解明
・内山真伸教授、巳上幸一郎JSPS特別研究員らのグループがホウ素カチオンの創製に成功
・後藤由季子教授が第22回木原記念財団学術賞を受賞

６月

・脇本敏幸准教授、江上蓉子特任研究員、阿部郁朗教授らのグループが海綿動物由来細胞毒性物質の生合成遺伝子および生産菌の同定に成功

７月

・千原崇裕准教授、三浦正幸教授らが老いた個体の行動を左右する嗅覚神経の細胞死を同定
・竹尾浩史元大学院生、岩坪威教授、富田泰輔准教授らがアルツハイマー病治療薬候補yセクレ
ターゼ修飾薬の作動原理を解明
・林久允助教、直井壯太朗大学院生、楠原洋之教授らがこどもの肝臓病に有効な薬剤を発見

８月

・浦野泰照教授らが自然に明滅する蛍光色素の開発と超解像蛍光イメージングへの応用に成功

－1－
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・劉霆大学院生、山口良文助教、三浦正幸教授らが炎症性細胞死とサイトカイン分泌との関連を解明
９月

・齋藤康太助教、堅田利明教授らのグループが巨大分子であるコラーゲンの分泌について新たなメカニズムを解明
・小山隆太助教が日本神経科学学会奨励賞を受賞

１０月 ・佐久間知佐子特任研究員、千原崇裕准教授らが神経細胞の形づくりを調節する分子としてStrip
タンパク質を同定
１２月

・占部大介講師、小山隆太助教、相馬洋平特任研究員が平成27年度日本薬学会奨励賞を受賞
・松木則夫名誉教授が平成27年度日本薬学会賞を受賞
・濱本洋助教、関水和久教授らが新規抗生物質ライソシンの発見と作用機序の解明に成功
・倉永健史助教、井上将行教授らが新規抗生物質ライソシンEの全合成に成功

＜受

賞＞

・内山

真伸

教授（基礎有機化学）

2013年度有機合成化学協会「日産化学・有機合成新反応
／手法賞」

・垣内
・胡

力

媛

・前田

和哉

受賞（2014.1.30）

准教授（微生物薬品化学）

平成26年日本細菌学会小林六造記念賞受賞（2014.3.1）

Ｂ４（微生物薬品化学）

東京大学総長大賞

講師（分子薬物動態学）

2014年度ISSX Asia Pacific New Investigator Award受賞（2014.3.20）
受賞（2014.4.19）
・後藤

由季子

教授（分子生物学）

第22回木原記念財団学術賞

・小山

隆太

助教（薬品作用学）

平成26年度日本神経科学学会奨励賞

・占部

大介

講師（有機反応化学）

平成27年度日本薬学会奨励賞受賞（2014.12.2）

・小山

隆太

助教（薬品作用学）

平成27年度日本薬学会奨励賞受賞（2014.12.2）

・相馬

洋平

特任研究員（有機合成化学） 平成27年度日本薬学会奨励賞受賞（2014.12.2）

・松木

則夫

名誉教授（薬品作用学）

平成27年度日本薬学会賞受賞（2014.5.19）
受賞（2014.9.12）

受賞（2014.12.2）

－2－
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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。薬剤師教育の強化に向けて、平成26年度より医療薬学教育センターを設置した。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

－3－
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は「医薬品情報学」寄付講座を、さらに平成18年４月にはそれまでの「医薬経済学」寄付講座をさらに発展・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26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－３割である。
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４日間行われている。

－4－
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全学部の中で最もハードといわれる本学部の教育課程であるが、その意義を教員、学生ともに理解し、努力が続けられている。学生は４年次に前記した教室（協力教員の研究室を含む。）に学生の希望によって配属され、１年間、大学院学生とともに教員の直接指導のもとに卒業研究を行い研究の神髄を学ぶ。ほとんどの学生がこの経験を土台にして、実験の基礎トレーニングを身に着け大学院に進学することになる。講義の学生評価については、平成13年度から実施しており、その結果は、講義担当教員が講義を改善するための参考資料として活用されている。薬学教育におけるFaculty Developmentについては、日本薬学会教育部会によるプログラムにすでに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、卒業生のうち、国家試験を受験した者の合格率は、平成25年から
平成27年にかけて３年連続で100％に達した。
平成27年４月からは、東京大学全体のカリキュラム改革による新学事歴（４ターム制）の導入に伴い、授業時間を１コマ105分とした時間割再編成を実施のうえ、２か月で１単位の授業を完結するという新たなカリキュラムをスタートさせた。

◇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

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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、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、博士課程学生に対するResearch Assistantとしての雇用や、博士課程教育リーディングプログラムなどにより支援を行っている。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、本研究科博士課程（博士後期課
程50人）は、従来の４専攻を廃止し「薬科学専攻」を修士課程から接続する博士課程の専攻として課程

－6－
目次へ

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。
「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、修士課程を経て、本研究科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27年度現在では、10人がこのプログラムを履修している。
４年制博士課程（薬学博士課程）では、本研究科独自のカリキュラムとして、研究室と研究科内外の関連施設が連携し、各現場において社会のニーズに応え得る実践的な方法論と問題意識・主体性を習得することを目的とした「医療薬学実践研究」、「社会薬学実践研究」及び「創薬学実践研究」を当該課程学生向けの授業科目として開講している。

◇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

－7－
目次へ

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

－8－
目次へ

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「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もが多いが、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、見学旅行に参加するものが多い。
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。2015年については、全学交
換プログラムで、初めて、2名の学部生が英国・米国の大学に1年間留学する予定である。
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

－9－
目次へ

月）により実現した。また、2014年度後期に採択された、MEXTスーパーグローバル大学創成支援に係る戦略的パートナーシップ構築プロジェクトでは、薬学系研究科が英国ケンブリッジ大学プロジェク
トの学内責任部局となり、パートナーシップを構築するための活動を展開中である。
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、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。また、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。さらに、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。さらに、2014年８月に担当部局として、オランダ・ライデン大学との大学間学術交流協定（2009年８月締結）を更新した。
2015年４月には、担当部局としてタイ・チュラロンコン大学との大学間学術交流協定（1985年２月締結）を更新した。大学間協定は、大学全体としての組織が主導できる国際交流として基盤的役割を担うものであるが、本研究科とチュラロンコン大学とは長年に亘るJSPSの拠点大学方式による交流の経緯があり、チュラロンコン大学の研究者側に本研究科との交流に対する期待が大きい。

◇研究費
2004年４月より、国立大学は法人化して新たなスタートをきった。これにともない、文部科学省
から国立大学運営のために配分される予算は、使途自由な運営費交付金に統一された。これは研究科・学部運営の基盤をなすものであるが、光熱水料費に消費される額も大きく、研究費に十分に充当することが難しい状況である。そこで、研究者が科学研究費補助金を初めとする競争的資金を獲得することにより、多様で独創的な研究開発に継続的・発展的に取り組めている。（財務状況はP13～14参照）
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25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、２億５百万円となっている。

◇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

－10－
目次へ

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
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。

－11－
目次へ

3．現
3.現勢
◇組

勢
織（平成26年12月31日現在）◇組織（平成26年12月31日現在）

薬 科 学 専 攻

有機薬科学講座

薬化学
有機反応化学
有機合成化学
天然物化学
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
分子生物学
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）
医療薬学教育センター（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

部

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

－ 12 －
目次へ◇財政（平成21年度～25年度決算額）（単位：千円）事項人 件 費 （Ａ)
運営費交付金
施設整備費
外 部 資 金計（Ａ）＋（Ｂ）

合

平成21年度
811,468

平成22年度
805,127平成23年度
823,842

平成24年度
781,087

平成25年度
765,449

296,55903,070,446
4,178,473

286,75402,629,981
3,721,862

298,09702,992,329
4,114,268

306,76402,701,870
3,789,721

321,08702,664,836
3,751,372〔外部資金の内訳〕
・受託研究費（単位：千円）

事
受

託

項
研

究

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
10 126,146
6 158,955
5 240,441
4 187,085
7 116,130

・受託研究員費事
受

託（単位：千円）

項

研

究

員

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
9
4,059
8
3,518
3
1,624
10
4,870
13
5,953

・共同研究経費
事
共同（単位：千円）

項

研

究

経

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
43 241,134
37 227,046
58 164,587
55 148,200
50 179,432

・寄附金（単位：千円）事
寄項
附

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
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
金 129 378,760 108 332,224
77 206,838
77 211,874
73 228,198(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21年度
平成22年度
平成23年度
平成24年度
平成25年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
1
80,9002 134,700
2 152,200
2 138,000
1
83,6009 211,000
13 118,900
22 208,800
23 164,700
23 194,200
24 132,700
725,50025,000
380,2002
48,6004 131,900
5 205,300
6 198,700
329,7002
22,800566,8002
18,100330,30010
41,90013
61,50010
45,10010
41,900943,300
3
3,200
4
4,200
6
7,400
8
10,40013
19,10010
16,9007
11,40010
14,70016
25,80016
22,60078
58,60085
59,00089
63,70085
66,30079
75,2003
68,900342,8001
18,0007
40,200526,3003
22,5006
34,2008
52,18628
52,20027
38,10019
32,70021
32,70010
15,100
6
5,900
3
3,490
3
3,660
2
2,300
2
2,200
185 822,300 173 597,290 176 772,460 180 739,700 170 736,486

－13－
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
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）大学における医療人養成推進等委託事業

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

件

金額

件

金額

件

金額

件

件

金額

4

898,900 6

718,200

3

28,900 -

-

-

-

-

4,093

1

5,000 -

-

-

-

1

15,000 -

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1

609,000

1

540,500

2

505,340

-

-

-

-

-

-

-

-

1

24,395

-

-

1

2,500

1

2,500

1

2,500

1

1,125

-

-

4

14,5604

207,560

3

98,1903

96,673

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

文部科学省

研究開発施設供用等促進費補助金

文部科学省
日本学術振興会

先進的医療イノベーシ
ョン人材養成事業

二国間交流事業(単位：千円）

1

金額-

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)

4

365,793 4

227,3444

166,010

5

108,1177

316,712

科学技術振興機構

若手個人研究推進
事業（さきがけ）4

30,524 3

31,8503

57,195

3

76,310670,200

科学技術振興機構

先端計測分析新技
術・機器開発事業-

38,0902

35,113

2

53,1702

40,820

産学協同シーズイノベ
科学技術振興機構 ーション化事業（顕在化ステージ）

1,630 2

45,461 -

-

-

-

-

-

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

3

11,345

戦略的創造研究推
科学技術振興機構 進事業 （ERATO）

-

-

-

2

277,5301

377,2201

263,804

科学技術振興機構 先導的物質変換領域

-

-

-

-

-

-

1

11,7001

11,050

厚生労働省

厚生科学研究費補
助金

825,900 14

59,400 13

49,164 1230,439922,853

厚生労働省

がん研究助成金

1

1,700 -

-

-

-

-

-

-

-

3

158,600 3

146,0003

143,457

1

74,998 ---1

10,4501

10,2501

22,5001

25,220-1

13,0001

13,0001

10,4001

9,100

1,410,141 38

1,398,637

医薬基盤研究所

保険医療分野における基礎研究推進事業

1

1

農業・食品産業技術 ｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝ創出基礎
総合研究機構的研究推進事業
カイコによるヒト・動農林水産省

物用医薬品の開発委

-

託事業

合

計

26

1,498,047 41

1,310,948 40

1,606,379 33

－14－
目次へ

◇ 施 設 面 積 （平成26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26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26年5月1日現在）
蔵
和書

11,506

◇ 職
教

19

員

冊

洋

書

所
計

和

43,916

蔵

書

407

雑

誌

洋

書

種

数
計

465

872

計 事務職員 技術職員 小

計 合

数 （平成26年12月1日現在）
師助11

特定有期雇用教職員

33

数32,410授 准教授 講9

書教 特任教授 特任准教授 特任構師 特任助教 小

33

4

3

2

15

96

21

1

22

計

118

（特定）短時間勤務
有期雇用教職員

67

－15－
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22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度 平成26年度
定 員 80
80
80
80
80
３ 年
現 員 93 (24) [6] 89 (27) [2] 85 (17) [3] 83 (17) [3] 83 (18) [3]
定 員 72
72
72
72
72
薬科学科
(平20～)
現 員 78 (22) [2] 84 (21) [5] 79 (19) [2] 78 (16) [3] 76 (16) [3]
４年
定 員
8
8
8
8
8
現 員
8 (2)
8 (3) [1] 10 (8)
8 (3)
7 (2)
学部
定 員
8
8
8
8
8
薬学科
５年
現 員
7 (2)
8 (2)
8 (3) [1] 10 (8)
8 (3)
定 員
8
8
8
8
6年
現 員
7 (2)
8 (2)
8 (3) [1] 10 (8)定 員 168
176
176
176
176
計
現 員 186 (50) [8] 196 (55) [8] 190 (49) [6] 187 (47) [7] 184 (47) [6]
定 員 100
100
100
100
100
募集人員 100
100
100
100
100
１ 年
現 員 84 (17) [1] 101 (25) [4] 96 (21) [4] 93 (21) [2] 99 (20) [5]
定 員 86
100
100
100
100
修士
２ 年
募集人員 111
100
100
100
100
課程
現 員 106 (38) [3] 94 (20) [2] 111 (29) [8] 107 (27) [11] 101 (26) [8]
定 員 186
200
200
200
200
計
募集人員 211
200
200
200
200
現 員 190 (55) [4] 195 (45) [6] 207 (50) [12] 200 (48) [13] 200 (46) [13]
定 員 434350
50
50
募集人員 43
43
50
50
50
１ 年
現 員 55 (13) [4] 51 (13) [2] 39 (4) [2] 51 (7) [1] 55 (8) [2]
定 員 43
43
43
50
50
２ 年
募集人員 56
43
43
50
50
博士
現 員 60 (14) [3] 61 (15) [8] 57 (15) [6] 41 (5) [4] 57 (8) [8]
後期
定 員 43
43
43
43
50
課程
３ 年
募集人員 6256
43
43
50
現 員 69 (16) [8] 78 (18) [8] 73 (15) [8] 66 (17) [10] 53 (8) [8]
定 員 129
129
136
143
150
計
募集人員 161
142
136
143
150
現 員 184 (43) [15] 190 (46) [18] 169 (34) [16] 158 (29) [15] 165 (24) [18]
定 員
10
10
10
募集人員
10
10
10
１ 年
現 員
5 (2) [1] 4
0 [0] 2
0 [0]
10
10
定 員
２ 年
募集人員
10
10
薬学
現 員
5 (2) [1] 4
0 [0]
博士
定 員
10
10
課程
３ 年
募集人員
10
10
現 員
5 (2) [1] 4 (2) [1]
定 員
10
10
10
計
募集人員
10
10
10
現 員
5 (2) [1] 9 (2) [1] 10 (2) [1]
定 員 483
505
522
519
526
合
計
現 員 560 (148) [27] 581 (146) [32] 571 (135) [35] 554 (126) [29] 559 (119) [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

5
0
4
5

(2)

2
1 (1)
2
8 (4)

2 (1)
0
3
8 (6)

2 (1)
0
3
5 (1)

1
1 (1)
2
1

－ 16 －
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22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度 平成26年度

化

学

有

機

反

応

化

学

4

有

機

合

成

化

学

5

天

然

化

学

5

学

3

天

物

合

然

成

物

化

(1)

1

1

1

(1)

5

5

4

(1)

5

(1)

5

(1)

5

(2)

3

(2)

3

3

2

5

(2)

5

3

2

(1)

5

(1)

5

4

(1)

5

(1)
(2)

礎

有

機

化

学

2

薬

品

代

謝

化

学

5

(1)

5

(1)

3

生

体

分

析

化

学

5

(3)

5

(1)

5

(4)

5

生

命

物

理

化

学

3

(1)

5

4

(1)

2

(1)

5

蛋

白

物

学

(1)

5

(1)

3

造

生

2

(1)

2

4

(1)

衛

生

化

学

5

(1)

5

(1)

3

生

理

化

学

4

(3)

3

(2)

5

(1)

3

分子生物学 （平成25年度まで生体異物学）

5

5

(1)

遺

学

3

(2)

5

(3)

5

学

5

(3)

4

(2)

5

謝

学

5

(2)

5

(2)

5

5

(2)

5

3

(2)

2

2

(1)

2

3

(1)

5

(3)

2

(1)

5

5

(1)

4

(3)

5

4

(1)

5

(2)

5

伝

細

胞

情

蛋

白

微

生

物

薬

品

化

学

2

分

子

薬

物

動

態

学

4

学

2

学

2

薬

質

報

品

臨

代

作

用

床

薬

2

(1)
(1)

臨

床

分

子

解

析

学

2

2

2

医

薬

品

評

価

科

学

2

2

1

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

医 薬 品 情 報 学

2

医

薬

2

部

内

小

部
部

寄 付 講 座
学
医

学
学

合

用

植

薬

科

(1)

5

基

構

(1)

2

5

5

(3)

(2)

2

(1)

4

(2)

5

(1)

5

(1)

5

(2)

5

5

(2)

(2)

4

(1)

5

(1)

1
(1)

1

1

1

2

2
3

(2)

2

(1)

2

(1)

2

1

(1)

2

(1)

1

(1)

81 (23)87 (22)88 (26)80 (18)81 (17)

附 属 病 院 薬 剤 部

5

(1)

5

(3)

1

(1)

5

2

(1)

外

5

(1)

5

(3)

1

(1)

5

2

(1)

85 (18)83 (18)

政

小
計

策

学

計
計

(1)

86 (24)2(1)

92 (25)89 (27)※（）は女子で内数－ 17 －
目次へ最近４年間事項

平成 22 年度

卒
業者
78
進 入 学 等76
東京大学薬学系研究科修士課程
65
東京大学薬学系研究科薬学博士課程
東京大学大学院法学政治学研究科（法科大学院） 1
東京大学総合文化研究科修士課程
東京大学理学系研究科修士課程
東京大学工学系研究科修士課程
東京大学医学系研究科修士課程
2
東京大学新領域創成科学研究科修士課程
東京大学情報理工学系研究科修士課程
東京大学公共政策教育部専門職学位課程
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
神戸大学大学医学部学士入学
イェール大学1
トロント大学
東京大学薬学部薬学科学士入学1
筑波大学医学群学士入学
2
東京医科歯科大学医学部学士入学
2東京医科歯科大学医学部編入学
横浜市立大学医学部学士入学
1
千葉大学医学部学士入学
岡山大学医学部学士入学
九州大学医学部学士入学
東京大学薬学部研究生
東京大学医学部附属病院 薬剤部研修生
その他
就
職
1
アステラス製薬㈱
大正製薬㈱
中外製薬㈱
協和発酵キリン㈱公立昭和病院
浜松医科大学
厚生労働省
外務省
愛知県庁
㈱シーエーシー
森永乳業㈱
㈱電通
読売新聞社
東京海上日動火災保険㈱1
日特建設㈱日本経営システム㈱野村證券㈱バイエル薬品㈱三菱東京 UFJ 銀行
そ

の

他

1

(21)
(21)
(17)

学部卒業者進路状況
平成 23 年度

平成 24 年度

平成 25 年度

薬科学科

薬学科

薬科学科

薬学科

薬科学科

薬学科

84
82
68

7
4

(2)
(1)

78
75
63

8
3
1

76

(15)

8
1

71

(14)

3

(1)

(21)
(20)
(15)

(18)
(17)
(14)

(2)
(1)

(3)

1

(1)
1
1
1
1

(1)
1
3
3
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

3

(1)

1
1

(1)

3

(1)

(1)

1

(1)

5
1

(1)
(1)

1
1

7
1

(3)

1
1
1

(1)

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－ 18 －
目次へ最近５年間
現

職 （勤

務

先

非常勤講師勤務先一覧等） 平成22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度 平成26年度

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
京都大学
神戸大学
愛媛大学
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
帝京平成大学

3
22

3
22

1
2
1

1
2

1

1
1

2
20
1
1
2

2
20
1
1
2

2

2

1
1
2
1
1
1
1
2
2
1
1
1

1
1
2
1
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1

2
1

2

2
2
1
1

2
1

2
1

1
1
2

1
1
2

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

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
銀座７丁目クリニック
銀座肌クリニック武蔵国分寺公園クリニック

1
1
1
1

国立医薬品食品衛生研究所
理化学研究所
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

1

1

3
21
1
1
2

1
1
1
1

1
1
2
1
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1

1
1
1
2
1
1

－ 19 －
目次へ

独立行政法人国立病院機構
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
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㈱㈱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㈱㈱ライフサイエンスマネジメントアソシエイト
合

計

項

1
1

1
1

4

1
1
2

1
1
2

1
1

1
1

1
1

1
1
2
1
1

1
2
1
1
1
1
1
1
1

1
2
2
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
1

4
1
1

1
2
1
1
1
1
1
1
1

1
1

1
1
1
1

1
1
1

1
1
1

77

最近５年間
事

1
1

1
1

79

77

77

80

論文博士学位授与数一覧

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

18

15

23

18

15

学

5

3

3

2

1

業）

13

11

15

16

12

研究所等（国公立）

0

0

0

0

0

そ

0

1

5

0

2

授
勤

与
務

者

数

内

訳

先

大
研 究 所 （企の他

－ 20 －
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 22 年度 平成 23 年度 平成 24 年度 平成 25 年度 平成 26 年度
入 学 定 員志 願 者 数分 子 薬 学入 学 者 数充 足 率
入 学 定 員志 願 者 数機 能 薬 学入 学 者 数充 足 率
入 学 定 員志 願 者 数生 命 薬 学入 学 者 数充 足 率
入 学 定 員志 願 者 数統 合 薬 学入 学 者 数充 足 率
入 学 定 員
100 人
100 人
100 人
100 人
100 人
志 願 者 数
114 人
140 人
128 人
128 人
130 人
薬 科 学
入 学 者 数
85 人
105 人
98 人
93 人
99 人
充 足 率
85.00％
105.00％98.00％
93.00％
99.00％
入 学 定 員
100 人
100 人
100 人
100 人
100 人
志 願 者 数
114 人
140 人
128 人
128 人
130 人
計
倍
率
114.00％140.00％128.00％128.00％130.00％入 学 者 数
85 人
105 人
98 人
93 人
99 人
充 足 率
85.00％
105.00％98.00％
93.00％
99.00％
入 学 定 員13 人
13 人
志 願 者 数20 人
29 人
分 子 薬 学18 人
24 人
入 学 者 数充 足 率138.46％
184.62％
入 学 定 員11 人
11 人
志 願 者 数14 人
12 人
機 能 薬 学入 学 者 数
13 人
10 人
充 足 率
118.18％90.91％
入 学 定 員11 人
11 人
志 願 者 数22 人
15 人
生 命 薬 学入 学 者 数
19 人
13 人
充 足 率
172.73％118.18％
入 学 定 員8人
8人
志 願 者 数14 人
14 人
統 合 薬 学入 学 者 数
11 人
11 人
充 足 率
137.50％137.50％入 学 定 員
50 人
50 人
50 人
志 願 者 数
52 人
54 人
70 人
薬 科 学
入 学 者 数
42 人
51 人
55 人
充 足 率
84.00％
102.00％110.00％入 学 定 員
43 人
43 人
50 人
50 人
50 人
志 願 者 数
70 人
70 人
52 人
54 人
70 人
計
倍
率
162.79％162.79％104.00％108.00％140.00％入 学 者 数
61 人
58 人
42 人
51 人
55 人
充 足 率
141.86％134.88％84.00％
102.00％110.00％入 学 定 員
10 人
10 人
10 人
6人
8人
志 願 者 数9人
薬学
入 学 者 数
5人
4人
2人
充 足 率
50.00％
40.00％
20.00％
入 学 定 員
10 人
10 人
10 人
志 願 者 数
9人
6人
8人
計
倍
率
90.00％
60.00％
80.00％
入 学 者 数
5人
4人
2人
充 足 率
50.00％
40.00％
20.00％－ 21 －
目次へ平成２５年度
事修

了

大学院修了者進路状況 （修士課程）
平成 25 年度

項

統合薬学

薬科学

1(1)

98（23）

0

54(8)
48(5)
1(1)
1
1(1)
1
1(1)
1

者
【専攻別修了者】

研究・留学等【専攻別人数】東京大学大学院薬学系研究科
University of New South Wales
大阪大学
京都大学
名古屋大学
東京医科歯科大学 ( 編入学）
東京経済大学（入学）
就 職 等【専攻別人数】
アステラス製薬㈱イーピーエス㈱ＥＹアドバイザリー㈱( 独 ) 医薬品医療機器総合機構
宇部興産㈱エスアールディ㈱協和発酵キリン㈱㈱クニエ
グラクソ・スミスクライン㈱
経済産業省
国税庁
財務省
シミックホールディングス㈱ジョンソン・エンド・ジョンソン㈱住友生命保険相互会社
第一三共ヘルスケア㈱大鵬薬品工業㈱大正製薬㈱田辺三菱製薬㈱
中外製薬㈱
㈱ツムラ
東ソー㈱
㈱東洋新薬
東レ㈱
日清オイリオグループ㈱
日本化薬㈱
日本新薬㈱
日本たばこ産業㈱㈱ハイテック
三井物産㈱（株）Mizkan Holdings, Mizkan Jplus Holdings
文部科学省
楽天㈱
未定

1(1)

1(1)
※（

44(15)
1(1)
1
1(1)
2(1)
2
1
1
1
1(1)
1
1
1
2(1)
1
1
1(1)
1
1
1
5(2)
1
1
1
2(1)
1(1)
1
1
2(1)
1(1)
1(1)
1(1)
1(1)
1
2
）は女子で内数－ 22 －
目次へ平成２５年度
事修

了

大学院修了者進路状況 （博士後期課程）

項

分子薬学

者
【専攻別修了者】

19(2)

平成 25 年度
機能薬学
生命薬学
51(13)
12(4)
10(2)

統合薬学
10(5)

研究・留学等【専攻別人数】ETH Zurich
University of Geneva
Stanford University
US Food and Drug Administration（アメリカ食品医薬品局）
東京医科歯科大学
東京大学付属医科学研究所
名古屋大学環境医学研究所
北海道大学
就 職 等
【専攻別人数】Nature Japan K.K
University of Rajshahi
アイ・エム・エス・ジャパン㈱旭化成ファーマ㈱アステラス製薬㈱㈱エム・シー・アンド・ピー
大塚製薬㈱小野薬品工業㈱科学警察研究所
神奈川工科大学
北里大学
杏林製薬㈱協和発酵キリン㈱クラシエ製薬㈱慶応義塾大学（独）国立長寿医療研究センター
静岡県立大学
昭和電工㈱住友化学㈱生化学工業㈱第一三共株式会社㈱大日本住友製薬㈱大鵬薬品工業㈱田辺三菱製薬㈱中外製薬㈱中国海南大学
東京大学大学院薬学系研究科
東京大学アイソトープ総合センター㈱ナード研究所㈱日経ＢＰ
二宮中央薬局
バイエル薬品㈱富士レビオ㈱三井化学㈱ユーシービージャパン㈱理化学研究所
未定

5(1)
1
1
1

1

2

0

1
1(1)
1
1
1
14(1)

11(4)

8(2)

10(5)
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
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)
）は女子で内数－ 23 －
目次へ最近５年間

見学･研修訪問学校一覧

平成22年度 平成23年度 平成24年度 平成25年度 平成26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
群馬県立中央中等教育学校
愛知県東海市立名和中学校
愛知県半田市立亀崎中学校◎ 高 等 学 校
宮城県立仙台第一高等学校
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
山梨県立都留高等学校
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
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
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

○

〇
〇
○
○
○
○

○

○
○
○

〇
○
〇
○

中止
○

○
○

○

○

〇
〇
〇

○

○

○○
○
○

○

○
○

〇
〇
〇

○

〇
○

○
○
○

○
○
○

○
○
○
○
○

○
○

〇
○
〇
〇
〇
〇
〇

○
○
○
○
○
○

○
○

〇
〇

○

○

－ 24 －
目次へ最近５年間

官公庁インターシップ参加者数一覧

平成 22 年度
厚生労働省

0

0

経済産業省
文部科学省

平成 23 年度

3
0

1

左＝学部

右＝大学院

平成 24 年度

平成 25 年度

2

1

0

2

平成 26 年度
2

1

1

1

1

外務省

1
0

環境省

0

1

総務省

0

2

0

2

JAXA

1
※ 「0」は申請したが、不採用－ 25 －
目次へ

Ⅱ．授 業 科 目

目次へ平成２６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
職
名
教 授
教 授
教 授
准教授
講 師

教 員
氏
名
大和田智彦
井上 将行
金井
求
松永 茂樹
占部 大介

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

阿部 郁朗
船津 高志
嶋田 一夫
清水 敏之
橋本 祐一
脇本 敏幸
折原
裕
三田 智文
石川
稔
角田
誠
大澤 匡範
大戸 梅治
藤井 晋也

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

新井 洋由
堅田 利明
後藤由季子
三浦 正幸
一條 秀憲
村田 茂穂
関水 和久
井上純一郎
山本 一夫
北
潔
秋光 信佳
紺谷 圏二
千原 崇裕
八代田英樹
垣内
力
名黒
功

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

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

学期

単 位
講義 演習 実験･実習

夏

２

夏

２

夏

２

夏

２

備

考

－ 27 －
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
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
浦野 泰照
橋本 祐一
世永 雅弘
脇本 敏幸
花岡健二郎
石川
稔
藤井 晋也

冬

２

教 授
教 授
教 授
准教授
講 師
講 師
講 師

船津
嶋田
清水
三田
角田
大澤
大戸

冬

２

偶数年度開講

教 授
教 授
教 授
准教授

新井 洋由
堅田 利明
井上純一郎
紺谷 圏二

冬

２

奇数年度開講

教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
講 師

三浦 正幸
一條 秀憲
村田 茂穂
千原 崇裕
八代田英樹
名黒
功

冬

２

偶数年度開講

教 授
教 授
教 授
教 授
准教授

関水 和久
後藤由季子
山本 一夫
北
潔
垣内
力

冬

２

奇数年度開講

教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
講 師
講 師

楠原
池谷
富田
鈴木
岩坪
荒川
前田
高田

冬

２

偶数年度開講冬

２

奇数年度開講

集中

２

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

高志
一夫
敏之
智文
誠
匡範
梅治

洋之
裕二
泰輔
洋史
威
義弘
和哉
龍平

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

－ 28 －
目次へ

医薬品評価科学特論

クリニカルサイエンス特論

客員教授
准教授
講 師

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
清水 敬生
滝川
一
中村 秀文
畠
清彦
花井 陳雄
山口 正雄
渡邉 裕司
大友
邦
山下 英臣
鈴木
亮

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－ 29 －
目次へ平成２６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 27 年度進学者）
科

内

容

単位

担当教員

有 機 理 論 化 学

１
④⑥

井上
占部

有 機 化 学 Ⅰ

１
④⑥

大和田智彦

物 理 化 学 Ⅱ

１
④⑥

船津
角田

高志
誠

薬 品 分 析 化 学

１
④⑥

三田

智文

物 理 化 学 Ⅰ

１
④⑥

嶋田
大澤

一夫
匡範

薬

論

１
④⑥

教務委員会

薬物動態制御学Ⅰ

１
④⑥

楠原
前田

機 能 形 態 学

１④⑥

有機化学演習Ⅰ１
４６

物 理 化 学 Ⅲ

１④⑥

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

池谷・岩坪
富田・一條
名黒・三浦
千原
内山 真伸 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
他 なっているということを実感する演習を行う。
【水・４】
清水 敏之 蛋白質構造の階層性、様々な分子間相互作用、酵素の構造や酵素反応論について学びます。
【木・１】
村田・八代田 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
新井・田口
一條・名黒
【木・２・３・４】
後藤
池谷 裕二 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の作用を理解します。
【木・５】

学

目

概

将行
大介

洋之
和哉

【曜日・時限】
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】
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】
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的考え方と手法について講義します。
【月・３】
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】
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】
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】
薬物体内動態を規定する因子の解説と，その解析法に関する講義です。
【水・２】
薬物療法や病態を理解するための基礎知識として、各臓器の構造と機能（解剖学・生理学）を学びます。
【水・３】－ 30 －
目次へ○

第５学期（平成 26 年度進学者）
科

目

単位

微 生 物 学 ・
化 学 療 法 学

１
４６

薬

Ⅱ

１
④⑥

学

１
④⑥

有 機 化 学 Ⅱ

１④⑥

有 機 化 学 Ⅲ

１④⑥

有 機 化 学 Ⅳ

１
④⑥

放

学

１
④⑥

構 造 分 子 薬 学

１
４＊

免

学

１
４６

分 子 生 理 化 学

１４６

薬物動態制御学Ⅱ１４⑥

薬 学 実 習 Ⅰ

４④⑥

薬 学 実 習 Ⅱ

３
④⑥

理

病

学

理

射

化

疫

内

担当教員

容

【曜日・時限】
和久 大腸菌などの微生物を材料とした生化学・遺伝学の基本的力 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】
池谷 裕二 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】
富田 泰輔 細胞と組織の病理変化，臨床疾患の分類や，その病態，治岩坪
威 療について解説します。
【火・３】
金井
求 求核置換反応の範囲，α位カルボアニオン，合成における松永 茂樹 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】
内山 真伸 置換反応，脱離反応，付加反応などの化学反応論と有機電
他 子論を学びます。
【水・２】
阿部 郁朗 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
脇本 敏幸 を学びます。
【水・３】
和田洋一郎 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秋光 信佳 礎と応用，生物影響等について講義します。
【木・１】
嶋田 一夫 核磁気共鳴法やＸ線結晶構造解析法による，生体高分子の大澤 匡範 構造解析の基礎と実例を説明します。
清水 敏之
【木・２】
後藤由季子 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東伸昭 を，組織，細胞，分子のダイナミックな動きを通して理解
他 します。
【木・３】
堅田 利明 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紺谷 圏二 て，最新の知見を解説します。
仁科 博史
【金・２】
楠原 洋之 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
前田 和哉 ための研究手法について講義します。
【金・３】
合成・有機 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
薬化・反応 的合成反応の習得。
【月～金・午後】
天然・分析 生物有機化学基礎実験（天然有機化合物の抽出，単離，同解析・代謝 定及び生合成；吸光法及び蛍光法の基礎と応用，高速液体植物園
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】

関水
垣内－ 31 －
目次へ

薬 学 実 習 Ⅲ

４④⑥

薬学実務実習Ⅰ

１④⑥○

物化・動態 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
構造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】
医 学 部 薬物代謝酵素の遺伝子多型判定を通して，今後の医療を考附属病院 える上での遺伝子多型の意義やその解釈の仕方，さらには薬 剤 部 ヒトゲノム・遺伝子を対象とした研究を行う上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 26 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 ・
創 薬 化 学１④⑥

生 体 分 析 化 学

１
４６

内

担当教員

容

【曜日・時限】
求 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
泰照 学，複素環，天然物合成化学などの講義と、各種光機能性分子の設計・開発の基礎を、光化学・電気化学などの概説
を通じで学ぶケミカルバイオロジーに関する講義です。
【火・１】
新井 洋由 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 茂穂 ついて解説します。
八代田英樹
【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名黒功 いう観点を軸に、分子生物学、細胞生物学、病態生理学な他 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 祐一 を学びます。
【水・１】
内山 真伸 医薬品開発に必須の有機化学の講義で，有機反応化学，生井上 将行 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。
折原
裕
【水・３】
池谷 裕二 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・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】
浦野 泰照 医薬品の代謝および創薬化学の基礎を講義します。P-450を
花岡健二郎 中心に酵素誘導、遺伝多型、代謝反応様式、酵素反応機構
井上 英史 などを分子レベルで解説します。また医薬品の分子設計、化合物ライブラリー、リード化合物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
浦野

－ 32 －
目次へ

発 生 遺 伝 学１４６

生 物 統 計 学１４６

薬 学 実 習 Ⅳ

５④⑥

薬 学 実 習 Ⅴ

３④⑥

薬 学 特 別 講 義

１
４６

○

三浦
千原

正幸 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
崇裕 を講義します。
【金・２】
津谷喜一郎 医薬品の評価に使われる統計学的な方法と実験法に関する五十嵐 中 講義と演習です。
【金・３】
遺伝・衛生 (1) 生理化学実験
血糖値の調節（代謝生理学実験）
分子・生理
培養細胞の増殖応答（アイソトープ実験）
微生物(2) 分子生物学実験
培養細胞を用いた分子生物学の基礎実験(3) 遺伝学実験
モデル動物を用いた分子遺伝学の基礎実験(4) 微生物実験
微生物基礎実験，抗生物質，遺伝子操作の基礎実験【月～金・午後】
薬作・臨床 全身動物，摘出器官を用いた基礎薬理学実験。病理標本の細情・蛋白 観察，組織化学，細胞内シグナル伝達機構の解析，出芽酵母を用いた遺伝子実験。
【月～金・午後】
瀧本 禎之 ①生命・医療倫理学 ②薬害被害者の声 ③医学部標本室
花井 十伍 見学 を通じて薬学のあり方について学ぶ。
【第６学期・集中】

第７学期（平成 25 年度進学者）
科

目

単位

薬
事
法
特
許
法
医 薬 品 ・
医 療 ビ ジ ネ ス

1
４⑥
1
４６

がん細胞生物学1４６

医 薬 品 情 報 学1４⑥

衛 生 薬 学 ・公 衆 衛 生 学
医 療 薬 学 Ⅱ

１
４６
1
４⑥

製 剤 設 計 学

1４⑥

臨 床 医 学 概 論

1
４⑥

内

担当教員

容

【曜日・時限】
小野 俊介 薬事関連法規及び特許法の基本について学びます。
桝田 祥子
【月・１】
木村 廣道 企業や研究機関の経営とは何か，経営戦略論の基本を学桝田 祥子 び，医療・医薬産業の構造と特徴を解説します。
他【月・２】
一條 秀憲 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，
後藤由季子 とくに薬物療法に関する講義です。
他【月・３】
澤田 康文 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
堀里子 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
三木 晶子 て概説する。
他【月・４】
新井 洋由 環境物質の生体に与える影響について解説します。
【火・１】
鈴木 洋史 薬剤業務における臨床薬物動態学などの応用法，医薬品の高田 龍平 評価法などについて実例を交えて概説する。
他【火・２】
楠原 洋之 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
他 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】
富田 泰輔 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岩坪
威 しての薬剤師のあり方について理解を深めます。
他【火・４】－ 33 －
目次へ

医薬品評価科学

1４⑥

有機化学演習Ⅱ1
４６

臨 床 薬 理 学

1＊⑥

生 物 物 理 学

1４６

医 薬 経 済 学

1
４６

医

療

科

学

1
４６

創

薬

科

学

1
④＊

○

俊介 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
他 ラインについて，具体例に基づいて解説します。
【水・１】
井上 将行 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他 演習を行う。
【水・２】
楠原 洋之 疾患の病態生理から薬物動態，臨床薬理，臨床試験まで，
荒川 義弘 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他 ます。また，癌の診断，治療，臨床治験の実際を，臨床病
理，内科，外科，放射線科等の専門家から学び，病気としての癌の理解を目指します。
【木・２】
船津 高志 生体の階層性（分子から個体まで）と各階層について学び
嶋田 一夫 ます。
清水 敏之
【木・３】
津谷喜一郎 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
他 するための基本的な考え方と現状を学びます。
【木・４】
嶋田 一夫 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
金井求 析学などのオムニバス形式の講義です。
【金・１】
金井
求 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
池谷 裕二 を語ってもらいます。
他【金・２】

薬科学科第７～８学期（薬科学科）科

目

薬 学 卒 業 実 習

○

小野

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７～ 12 学期（薬学科）
科

目

単位

担当教員

薬 学 実 習 Ⅵ

14⑥

各

薬学実務実習Ⅱ４⑥

薬学実務実習Ⅲ

10⑥

薬学実務実習Ⅳ

10⑥

薬 学 卒 業 実 習

20
⑥

内

容

教

室 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。
三田 智文 病院実務実習・薬局実務実習に先立って，大学内で調剤お他 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。
草間真紀子 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他 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。
澤田 康文 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
堀里子 ようになるために，保険調剤，医薬品などの供給・管理，
三木 晶子 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。
各 教 室 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。

－ 34 －
目次へ

Ⅲ．各教室の研究業績概況

目次へ薬科学専攻目次へ◆ 薬化学教室 ◆教 授

大和田 智彦(おおわだ・ともひこ)

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

尾谷 優子（おたに・ゆうこ）

平成 12 年東京大学薬学部卒、平成 17 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：米国コロンビア大学化学科博士研究員、博士（薬学）研究の概要
薬化学教室の研究目標は新しい化学現象（構造）の発見と機能ある物質の創製（機能）のインテ
グレーション（融合）である。特に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
－35－
目次へ

（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

MeO
MeO

O
N

N

O

Boc

NOE

N
MeO
O

N

COOMe

OMe

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。

－36－
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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）
。

－37－
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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。
－38－
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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。

－39－
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Cl

Cl
12

C

C
A

B

H
CO2H

14 Cl

ModificationofB ring

A

Cl

B7

H
CO2H

N
O

CYM004(4)

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、
－40－
目次へ

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。

－41－
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＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 術 論 文(1) Conferring Subtype Selectivity to Modulatory Action of NO on Sensory TRP Channels
Daisuke Kozai, Reiko Sakaguchi, Tomohiko Ohwada and Yasuo Mori
Curr. neuropharmacol. 2014, 12, page 1. DOI: 10.2174/1570159X12666141009212356(2) Lysophosphatidylserine analogues differentially activate three LysoPS receptors
Akiharu Uwamizu, Asuka Inoue, Kensuke Suzuki, Michiyo Okudaira, Akira Shuto, Yuji Shinjo, Jun
Ishiguro, Kumiko Makide, Masaya Ikubo, Sho Nakamura, Sejin Jung, Misa Sayama, Yuko Otani,
Tomohiko Ohwada, and Junken Aoki
J. Biochem. first published online October 14, 2014 doi:10.1093/jb/mvu060(3) Robust Trans-Amide Helical Structure of Oligomers of Bicyclic Mimics of β-Proline: Impact ofPositional Switching of Bridgehead Substituent on Amide Cis-Trans Equilibrium.
Siyuan Wang; Yuko Otani; Xin Liu; Masatoshi Kawahata; Kentaro Yamaguchi; Tomohiko Ohwada
Journal of Organic Chemistry, 2014, 79 (11), 5287-5300.
(4) Acid-promoted Chemoselective Introduction of Amide Functionality onto Aromatic
Compounds Mediated by Isocyanate Cation Generated from Carbamate. Akinari Sumita, Hiroaki
Kurouchi, Yuko Otani, Tomohiko Ohwada
Chemistry - An Asian Journal, 2014, 9 (10), 2995-3004.
(5) Protonation Switching to Least Basic Heteroatom of Carbamate through Cationic Hydrogen
Bonding Promotes Formation of Isocyanate Cation
Hiroaki Kurouchi, Akinari Sumita, Yuko Otani, Tomohiko Ohwada
Chemistry - A European Journal, 2014, 20, 8682-8690.
(6) Trans-nitrosylation directs TRPA1 selectivity in N-nitrosamine activators
Daisuke Kozai, Yoji Kabasawa, Maximilian Ebert, Shigeki Kiyonaka, Firman, Yuko Otani,
Tomohiro Numata, Nobuaki Takahashi, Yasuo Mori, Tomohiko Ohwada
Molecular Pharmacology, 85, 175-185. doi:10.1124/mol.113.08886＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 会 発 表一般講演
第40回反応と合成の進歩シンポジウム （仙台）2014年11月10日-11日(1) 2O-04 口頭発表 二環性β-プロリンオリゴマーによる剛直なトランスアミドヘリックスの創製と規則構造化の評価
－42－
目次へ

○ 尾谷 優子，王 思遠，劉 シン，Diego A. Ocampo G. de V.，ザイ ルーハン，北尾 彰朗，川幡 正俊，山口 健太郎，大和田 智彦（東大院薬，東大分生研，徳島文理大香川薬）

CBI学会2014年大会 （タワーホール船堀）2014年10月28日-30日(2) Poster presentation P1-21 Binding Model Construction of GPCRs Specifically Activated by
Lysophosphatidylserine○ Misa Sayama (The University of Tokyo)

第58回日本薬学会関東支部大会 （昭和薬科大学・町田） 2014年10月4日(3) 口頭発表 F-01 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生細胞への応用○ フィルマン，中島 隆浩，猪股 悟，尾谷 優子，浦野 泰照, 佐藤 守俊，大和田 智彦（東大院薬，
東大院総合）(4) 口頭発表 B-02 オキシムの新規転位反応に見られる隣接基関与の一般性の研究○ 福田 朋也，寧 桜唐，尾谷 優子，大和田 智彦，川幡 正俊，山口 健太郎（東大院薬，徳島文理
大香川薬）(5) 口頭発表 F-10 リゾリン脂質受容体における疎水性ポケット構造の推定○ 佐山 美紗，ジョン セジン，中村 翔，井久保 仁也，尾谷 優子，上水 明治，井上 飛鳥，巻出 久美子，青木 淳賢，広川 貴次，大和田 智彦（東大院薬，東北大院薬，産総研）(6) 口頭発表 E-11 水中におけるS-トランスニトロソ化反応モデルの構築○ 猪股 悟，フィルマン，尾谷 優子，大和田 智彦（東大院薬）(7) ポスター発表 P-023 橋頭位置換二環性β-アミノ酸ミミックのアミド構造の一般性○ ザイ ルーハン，ディエゴ オカンポ，劉 シン，王 思遠，尾谷 優子，大和田 智彦（東大院薬）(8) ポスター発表 P-032 二環性β-アミノ酸ミミックのアミド結合の反応性○ ディエゴ オカンポ，ザイ ルーハン，劉 シン，王 思遠，尾谷 優子，大和田 智彦 （東大院薬）

第44回複素環化学討論会（札幌） 2014年9月10日-12日(9) ポスター発表 1P-62 ベックマン転位条件下で起きるオキシムの新規転位反応におけるハロニ
ウム中間体の安定化○ 寧 桜唐, 福田 朋也, 尾谷 優子, 大和田 智彦, 川幡 正俊, 山口 健太郎（東大院薬, 徳島文理香
川薬）

－43－
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(10) 口頭発表 2O-14 配座固定した内因性リゾリン脂質アナログの合成と3次元構造の特性○ ジョン セジン, 中村 翔, 佐山 美紗, 井久保 仁也, 尾谷 優子, 上水 明治, 井上 飛鳥, 巻出 久美子, 青木 淳賢, 広川 貴次, 大和田 智彦 (東大院薬、東北大院薬、産総研)

第25回基礎有機化学討論会（仙台） 2014年9月7日-9日(11) ポスター発表 1P125 オキシム新規転位反応に見られる隣接基関与の一般性の研究○ 福田 朋也、寧 桜唐、尾谷 優子、大和田 智彦、川幡 正俊、山口 健太郎（東大院薬・徳島文理
大香川薬）(12) 口頭発表 3C01 水素結合を利用したイソシアネートカチオンの生成および芳香環への官能基
選択的な分子間アミド基導入反応の開発○ 澄田 明成、黒内 寛明、尾谷 優子、大和田 智彦（東大院薬）

第12回次世代を担う有機化学シンポジウム 2014年5月23日-24日(13) 口頭発表 1-08 カチオン性水素結合を利用したカルバメートの効率的開裂反応とその芳香族
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）

日本薬学会第134年会 （熊本） 2014年3月27日-30日(14) 一般口頭発表 28R-am01 TRPA1チャネルを選択的に活性化できるトランスニトロシル化反応○大和田 智彦，樺澤 洋治，Firman，尾谷 優子，香西 大輔，Maximilian EBERT，清中 茂樹，沼田朋大，高橋 重成，森 泰生（東大院薬, 京大院工, 京大院地球環境）(15) 一般口頭発表 28Y-am03S ブレンステッド酸を用いた芳香環への効率的な２級・３級アミド基導入反応の開発○ 澄田 明成，黒内 寛明，尾谷 優子，大和田 智彦（東大院薬）(16) 一般口頭発表 28T-am10S オキシム新転位反応のためのテトラロンのペリ位置換基導入法の確立○ 福田 朋也，寧 桜唐，尾谷 優子，大和田 智彦，川幡 正俊， 山口 健太郎（ 東大院薬,徳島文理大香川薬）(17) 一般口頭発表 28T-am11S ベックマン転位条件下で起きるオキシムの新規転位反応におけるハロニウム中間体の安定化

－44－
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○ 寧 桜唐，福田 朋也，尾谷 優子，川幡 正俊，山口 健太郎， 大和田 智彦（東大院薬, 徳島文理大香川薬）(18) 一般口頭発表

28K-pm09

分子動力学計算を用いた架橋β− プロリンオリゴマーの規則構造化の評価○ 尾谷 優子，北尾 彰朗，大和田 智彦（東大院薬, 東大分生研）

国際学会講演Nitric Oxide - Nitrite/Nitrate Conference June 16-20, 2014, Cleveland. U.S.A.
(19) Poster presentation Development of Nitric Oxide Releasing Nitrosamines upon Visible-Light
Irradiation, Highly Retainable in Cells○ Firman, Takahiro Nakajima, Satoru Inomata, Yuko Otani, Yasuteru Urano, Moritoshi Sato,
Tomohiko Ohwada.
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

特記すべきこと(1) 日本薬学会第 134 年会（熊本）3 月 27 日-30 日で、当研究室の修士課程 1 年（現博士課程１年）の寧桜唐君が、優秀発表賞（口頭発表）に選ばれました。
(2) 修士課程の大学院生、佐山美紗さんが、CBI 学会 2014 年大会（情報計算化学生物学会主催、2014
年 10 月 28 日− 30 日、船堀） で Excellent Poster Award を受賞しました。
(3) 学生・院生を主な対象とした創薬人育成セミナーサマースクール（関東地区）(日本薬学会医薬品部会)を 2014 年 07 月 05 日に東京大学薬学部講堂で開催しました。学生・院生を中心に 100 名を超える多数の参加者がありました。

－45－
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◆ 有機反応化学教室 ◆
教 授

井上 将行

講 師

占部 大介

(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)(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を高度一般化するための反応・合成法・戦略の開発に取り組んでいる。さらに、自由自在に三次元構造を操れる有機合成化学を武器に、天然物が持たない化学的性質を付与した新機能分子や小型化されたタンパク質の創出を目指す。具体的には主に以下に挙げる課題について研究を行っている。
1. 全合成のための新しい反応・合成法・戦略の開発
多数の極性官能基を含む天然物の合成を計画する場合、官能基をどのように組み込むか、分子の酸化度をどのように上げるかという、合成の成否を左右する重要な問題に直面する。往々にして合成標的分子特有の三次元構造に起因する、反応性・化学選択性・立体選択性などの制御に問題が生じる。
それらを回避するために適切な保護基の利用が必須となり、一般に工程数が著しく増大する。
また従来法では、同じ炭素骨格に対して異なる官能基を持つ類縁体の合成には、異なる合成ルートを考案しなくてはならないという大きな課題も残されている。そこで我々は、ほとんど全ての有機

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化合物の根幹をなす反応性の低い C(sp3)–H 結合を標的とする直接変換反応に着目し、合成をより直截的に高効率化する新しい手法の開発に取り組んでいる。具体的には反応性の低い C(sp3)–H 結合を活性化するために、極めて反応性の高い電子不足なオキシルラジカルを利用することで、標的分子上の電子豊富な C(sp3)–H 結合から化学選択的に水素原子を引き抜き、生じる活性な炭素ラジカルを様々なラジカル受容体で捕捉して、標的分子に多様な炭素ユニットを導入することを計画した。
1-1. 光励起されたベンゾフェノンを用いた不活性 C(sp3)–H 結合の直接アルケニル化反応
2013 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、ピリジニル化を実現した。本年度は(E)-1,2-ビススルホニルエチレンをラジカル補足剤とする C(sp3)–H 結合の直接アルケ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。
アルケン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、さらなる分子変換の起点となるため有機合成化学の観点からアルケン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、アミド窒素位(1-1a)や、エーテルおよびアルコール酸素位(1-1b,c)、脂肪族メチン炭素(1-1d)など、電子豊富なC(sp3)–H結合に対して高い化学選択性を示した。
電子的環境の類似した2種のアルコール酸素位を有する1-1cにおいても、近傍の立体障害を利用する反応点の制御に成功したことは特筆に値する。以上のように本手法は、構造的に複雑な化合物に対しても高い化学選択性を示す、優れた炭素骨格構築法である。さらに、導入したスルホニルアル
ケン部位(1-2b)はアセトン共存下イソプロパノールとの光反応でプレニル基(1-3b)へ、エチル-2-イソ
シアノアセテートとのSchöllkopf-Barton-Zard反応でピロール基(1-4b)へと一工程で変換できた。

Scheme 1-1. Photochemically induced radical C(sp3)–H alkenylation using bis(phenylsulfonyl)ethylene andone-step conversion of sulfonylalkenes to prenyl and pyrrole derivatives.
－47－
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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を組み合わせ
れば、複雑な分子の斬新かつ実践的な合成戦略を立案することができる。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。
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、世界で初めての例となる複雑天然物 4-ヒドロキシジノウォール(2-1)の全合成およびリアノドール(2-47)の全合成を達成したので以下報告する。
2-1. 4-ヒドロキシジノウォールの全合成
4-ヒドロキシジノウォール(2-1) はニシキギ科の植物 Zinowiewia costaricensis より単離されたセスキテルペンであり、多様な低分子化合物を細胞外に排出する機能を有する P 糖タンパク質を阻害する活性を持つ。2-1 は高度に酸素官能基化された trans-デカリン(AB 環)とテトラヒドロフラン環(C 環)から成る
ジヒドロ-アガロフラン骨格(2-2)上に、3 つの連続する四置換炭素(C4,5,10 位)を含めた 9 つの不斉中心を有する。これまでに、酸化度の異なる炭素骨格を有する 400 種以上のジヒドロ--アガロフラ
ン類の類縁体が単離されている。それらは共通の骨格を持つにもかかわらず、抗腫瘍・抗炎症・免疫抑制・抗 HIV など、非常に多様な生物活性を有している。我々は多様な酸化度、立体化学を有す
るジヒドロ--アガロフランセスキテルペン類の網羅的合成法の確立を目指し、2-1 を最初の標的分子として設定し、その合成研究を行った。
2-1 の合成計画を Scheme 2-1 に示した。2-1 の AB 環を有するナフタレン誘導体 2-3 を出発物質とし、まず B 環に立体選択的に官能基を導入し、2-4 とする。2-1 の合成において最も困難が予想され
る C5,10 位の連続する四置換炭素は、2-4 の A 環の酸化的脱芳香環化と、続く Diels-Alder 反応によって構築することとした。2-5 からエポキシドの開環と分子内エーテル化によって C 環を構築して2-6 とした後、二重結合の位置選択的な酸化開裂を経て 2-7 を得る。2-7 から C6 位ヒドロキシ基の立体反転と、C1-2 二重結合のジヒドロキシ化により 2-8 へと導き、アシル化を経て 2-1 が全合成できると考えた。

－48－
目次へScheme 2-1. Synthetic plan of 2-1
まず B 環の官能基化を行った(Scheme 2-2)。2-3 から文献に従って合成した 2-9 に対し、エチレン
グリコール存在下、超原子価ヨウ素試薬を作用させ、エノン 2-10 を得た。2-10 のアセチル基を除去した後、ロジウム触媒と(S)-BINAP 存在下、イソプロペニルトリフルオロボレートを 1,4-付加させ、90%ee の光学純度で 2-12 を合成した。
2-12 の末端オレフィンをエポキシ化して 2-13 へと導いた後、C8 位へ立体選択的にヒドロキシ基を導入した。すなわち、2-13 をメタノール中超原子価ヨウ素試薬と t-BuOK で処理することで、C8 位に C7 位置換基と syn の立体配置を有するヒドロキシ基を持つ
2-16 を合成した。この反応では、まず嵩高い C7 位置換基と逆の面から C9 位ケトンの位がヨウ素化され 2-14 が生成する。これが分子内 SN2 反応によってエポキシド 2-15 となり、最後にエポキシ
ドの加メタノール分解によって 2-16 が得られたと考えた。

Scheme 2-2. Functionalization of B-ring (1)
続いて 2-16 のエポキシドを還元して 2-17 とした後、無水条件下で塩化水素を作用させ、三環性化合物 2-18 へと変換した(Scheme 2-3)。2-18 を塩酸水溶液で処理し、アセタールおよび MOM 基を
－49－
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除去して導いた 2-19 の三次元構造を利用して、C6 位ケトンを convex 面から立体選択的に還元し 2-20を得た。
2-20 のアセタールを触媒量の Sc(OTf)3 と量論量の Zn(OTf)2 により加水分解して 2-21 とし、C4 位ヒドロキシ基を TIPS 基で保護した。2-22 の C9 位ケトンの立体選択的な還元により 2-23 を得た後、C8,9 位をアセトニドとして保護し、2-24 へと導いた。以上により、B 環上に C6,7,8,9 位の 4
つの連続する不斉中心を導入し、B 環の構築を完了した。

MeO OMeHO
O

O

O

LiAlH4
Et2O

HO

OMOM

2-16
OMe
HO O
6

O
2-19

MeO OMe
HO

OH

NaBH4

O

1M HCl

OMOM

2-17
OMe
HO O
6

CH2Cl2/MeOH
0 °C

NaBH4
EtOH, -78 °C
95%
OTIPS
dr = 13:1

OH OH

HO
8

O

OMOM

2-18 (99% ee)
O

OTIPS

DMF
82%

2-23

THF/H2O
35 °C
84% (3 steps)
TIPSClimidazole

9

OH OH OH
2-21
2-methoxypropene(-)-CSA (cat.)

9

OH OH

2-22

O

4

OH OH
2-20

99%

2M HClCH2Cl2/CH3CN

OH

9

THF/EtOAc
0 °C;
recrystallization

Sc(OTf)3 (5 mol%)HO
Zn(OTf)2 (1.2 eq.)

9

O
HO

O

OMe

HO O

DMF
67% (2 steps)

O
O

9
8
7 6

OH OH OTIPS
2-24

Scheme 2-3. Functionalization of B-ring (2)2-24 から、2-1 の C5,10 位四置換炭素を構築した。2-24 の TIPS 基を除去した後、過ヨウ素酸ナト
リウムで処理すると、C6 位ヒドロキシ基の求核攻撃による A 環の酸化的脱芳香環化により、C5 位四置換炭素を有するエポキシド 2-26 が得られた(Scheme 2-4)。

OO

1. TBAF, THF
2. NaIO4
MeOH/H2O

O
O

O
O
6

OH
O
OH
I
O
O
2-25 OH

70% (2 steps)

5

OH HO
OH OH OTIPS
2-24

OH

O

O

2-26

Scheme 2-4. Construction of C5-tetrasubstituted carbon
次に Diels-Alder 反応による C10 位四級炭素構築を検討した(Table 2-1)。まず無溶媒条件下、過剰量のアクリル酸メチルと 2-26 を加熱したところ、2-27 が良好な収率で得られた(entry 1)。一方 2-26とニトロエチレンとの反応では、立体異性体の混合物 2-28 を中程度の収率で与えた(entry 2)。続いて後の A 環の官能基化を視野に入れ、プロピオール酸メチルをジエノフィルとして用いたところ、付加環化は無溶媒条件下で進行し、単一の位置異性体として 2-29 を与えた(entry 3)。より温和な条
－50－
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件をさらに探索したところ、5 等量のエチニル-p-トリルスルホンをジエノフィルとすることで、単一の付加体 2-30 が収率良く得られる事を見出した(entry 4)。本条件では大過剰のジエノフィルが必
要でない事、およびトシル基を後に除去する際の容易さから、2-30 を用いてその後の検討を行った。
Table 2-1. Diels-Alder reaction of 2-26
O
O

O

9

OH

10

dienophileO

Diels-Alderreaction

O

O

OH

X

10

O

O

2-26
entry

condition

1

CO2Me(excess)
neat, 80 °C

product2

condition

3

CO2Me(excess)
BHT (cat.)neat, 80 °C

O
O

OH

NO2
(10 eq.)toluene, reflux

entry

CO2Me
O

O
2-27: 78%

OH

O
O

OH

O
O

product

NO2

4

O

O
2-28: 39%
(4 isomers)

SO2tol(5 eq.)
toluene, 80 °C

CO2Me
O

O
2-29: 81%O

O

OH

SO2tolOO2-30: 78%

ジエン 2-26 とエチニル-p-トリルスルホンの Diels-Alder 反応により、2-30 が単一の生成物で得られた理由を以下のように考察した(Scheme 2-5)。2-26 および 2-30 の 1H NMR 解析から、いずれの化合物も B 環が twist-boat 配座であることが分かった。この配座では、H7 が A 環上面を立体的に遮蔽している。そのため、Diels-Alder 反応の遷移状態においてもジエンの上面に位置する H7 が親ジエンの接近を阻害することで、-面からのみ親ジエンが反応したと推測した。また、嵩高い p-トリル
スルホン基が H7 との立体障害避けるため、C2 位にスルホンを有する環化付加体が得られたと考えた。以上の立体・位置選択性発現機構に基づき、2-30 が単一の生成物として得られたと予想した。

Scheme 2-5. Rational of the selective formation of 2-30
－51－
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C5,10 位の 2 つの四置換炭素が構築できたので、続いて C 環および C4 位四置換炭素を構築した。
Diels-Alder 付加体 2-30 のアセトニドを CF3CO2H によって除去した後、安息香酸存在下、安息香酸
セシウムで処理することでエポキシドを開環して、テトラオール 2-31 とした(Scheme 2-6)。2-31 を酸性条件下トルエン中で加熱することで、C11 位ヒドロキシ基を脱離基としたエーテル環化を進行させ、C 環を有する 2-32 を合成した。2-32 の 2 つのヒドロキシ基の TBS 保護、C6 位ベンゾイル基の除去により 2-33 へと導いた。2-33 をメチルマグネシウムブロミドで処理すると、高いジアステレ
オ選択性で C4 位ケトンへのメチル基の付加が進行し、2-34 が得られた。以上により、C 環および
C4,5,10 位に連続する四置換炭素を構築した。

Scheme 2-6. Construction of C-ring and three consecutive tetrasubstituted carbons
2-34 から、二重結合の位置選択的な酸化開裂、およびスルホンと C3 位の 1 炭素ユニットの除去
により、2-1 の炭素骨格を有する 2-40 を合成した (Scheme 2-7)。ビニルスルホン存在下、2-34 のより電子豊富な二重結合のみをオゾンによって酸化開裂し、続いてジメチルスルフィドで還元処理する事により、C3 位にアルデヒドを有する 2-35 を得た。この際、C10 位のアルデヒドは 6 位ヒドロ
キシ基とヘミアセタールを形成した。2 つのアルデヒドが区別されている事を利用し、2-35 を Pinnick
酸化によってカルボン酸 2-36 とした。次いでナトリウムアマルガム還元によって 2-36 のスルホンを除去し、2-37 へと導いた。2-37 のカルボン酸から導いた Barton エステル 2-38 をラジカル反応に付し、2-39 を合成した。2-39 のヘミアセタールを還元的に開環して 2-40 を得た後、オレフィンの立体選択的なジヒドロキシ化と、ヘミアセタールとして保護された C6 位ケトンの還元により、4-ヒド
ロキシジノウォール(2-1)の骨格を有する 2-43 を合成した。最後に、複数存在するヒドロキシ基の反応性の差異を利用して、C1,2,6,15 位へアセチル基、C8,9 位へベンゾイル基を位置選択的に導入した。
これにより、既知化合物 2-9 から 36 工程にて 2-1 の全合成を完了した。

－52－
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OTBS
TBSO

SO2tolO3CH2Cl2-78 °C; SMe2

HO
TBSO
Na/Hg
SO2tol pH 7 buffer TBSO
10O
CH2Cl2
3
OR2
R1
70%
6
O OH
O OH
O
O HO
N
2-35: R1 = H
2-37: R2 = H

TBSO
TBSO
O

O
OH
OH
2-34
NaClO2, NaH2PO4
2-methyl-2-butene
t-BuOH/H2O, 0 °C
59% (2 steps)

AIBN (cat.)
Ph3SnHbenzene, 80 °C
56% (2 steps)

OH

HO
TBSO
TBSO
O

TBSO
TBSO

LiBH4

O

S
EDCI•HCl
CH2Cl2

2-36: R1 = OH

OH

THF, reflux
97%

2-39
TBSO
TBSO
O
O
OH

TBSO
OsO4, pyridine
dioxane
TBSO

OH
OH
OH

43% (2 steps)
OH

2-41

O
OH
2-42

OH

S

OH

O
OH
2-40
LiBH4
(CHCl2)2
reflux36%

1. Ac2O, DMAP, CH2Cl2
2. TBA, THF, 56% (2 steps)
3. Bz2O, DMAP, CH2Cl2, 51%
4. Ac2O, DMAP, CH2Cl2, 86%N

2-38: R2 =H2O2, K2CO3(NH4)6Mo7·4H2O
n-Bu4NCl, THF
50 °C

OH

ZO
ZO
8

15

OY
OX

9

1

6

4

O
OY

2

OY

OH

2-43: X = H, Y = H, Z = TBS
2-44: X = H, Y = Ac, Z = TBS
2-45: X = H, Y = Ac, Z = H
2-46: X = H, Y = Ac, Z = Bz
2-1: X = Ac, Y = Ac, Z = Bz

Scheme 2-7. Total synthesis of 2-1
2-2. リアノドール全合成
植物アルカロイドである(+)-リアノジン(2-48)は細胞内カルシウ
ムチャネルの一種であるリアノジン受容体と選択的に結合し、濃度依存的にチャネルの開閉を制御する。2-48 は複雑に縮環した 5 環性骨格上に、5 個のヒドロキシ基、ヘミアセタール、ピロールカルボン酸エステルを有する。さらに 11 個の連続した不斉中心が存在し、その内 8 個が四置換炭素である。この極度に官能基が密集した構造のため、その全合成は有機合成化学上、極めて挑戦的な課題である。我々は類縁天然物の網羅的合成を見据えた 2-48 の効率的合成経路の確立を目指し、その全合成研究を行った。2-48 の分子骨格に内在する C2 対称性に着目した二方向同時官能基変換を合成戦略とし、独自に見出した渡環アルドー
ル反応、過酸素化を経るオレフィンのケトン化および-アルコキシ-橋頭位ラジカルによる C－C 結合形成を鍵反応としてリアノドール(2-47 = 2-48 の加水分解化合物)の全合成を達成した。
Scheme 2-7 に本合成の全工程を示した。市販の 2-49 と 2-50 を出発物質とし脱芳香環化を伴う
Diels-Alder 反応、続く電解反応による脱炭酸を経て C2 対称性を有するビシクロ[2.2.2]オクテン 2-51へと導いた。2-51 を Corey-Chaykovsky エポキシ化、アンモニアを用いたエポキシドの開環に続く、Tiffeneau-Demjanov 転位に付すことで環拡大を行い、Rubottom 酸化によってヒドロキシ基を導入し、2-52 とした。2-52 を触媒量の TfOH で処理すると、渡環型アルドール反応による C4, C12 位間 C－C
－53－
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結合が形成した。続くアセトニド保護、アルコールの酸化、Rubottom 酸化で、C2, C6 位にヒドロキ
シ基を立体選択的に導入した。生じたヒドロキシ基を MOM 基で保護し、C2 対称性化合物 2-53 を合成した。以上のように対称化合物を中間体として設定することで、官能基変換に要する工程数の大幅な削減に成功した。

Scheme 2-8. Total synthesis of ryanodol
続いて 2-53 のオレフィン部位に Isayama-Mukaiyama 過酸素化と Kornblum-DeLaMare 転位を組み合わせた新規ケトン化反応を施し、C15 位にケトンを形成した。その結果、分子骨格を非対称化できた。続く、ベンジルアルコールの求核付加による渡環型 C15 位アセタール形成、生じた C11 位ヒ
ドロキシ基のチオ炭酸エステル化により、ラジカル前駆体 2-54 を得た。2-54 をラジカル反応の条件に供すると、C11 位に生じた-アルコキシ-橋頭位ラジカル 2-55 がアリルトリブチルスズで捕捉され、立体的に極めて混みいった C11 位に 2-56 の四置換炭素を構築できた。
続いて、ヒドロキシ基の脱保護、酸化、末端オレフィンの内部オレフィンへの異性化を含む 4 工
程で合成した 2-57 の C6 位ケトンに対し、5 炭素ユニットを位置・立体選択的に求核付加した後、閉環メタセシス反応に付すことで、C 環を構築し 2-58 とした。2-58 の C2, 6 位ヒドロキシ基を TMS基で保護した後、ヒドロホウ素化-酸化による C 環の官能基化を行った。その結果、嵩高い C6 位
TMS 基を避け、ヒドロホウ素化が進行し、C9 位メチル基と C10 位ヒドロキシ基が一挙に立体選択的に構築された。生じた C10 位ヒドロキシ基を位置選択的にベンジル保護し、C2 位ヒドロキシ基
－54－
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を酸化することで、1,2-ジケトン 2-59 を合成した。2-59 に対し、無水塩化セリウム存在下、イソプ
ロペニルリチウムを作用させることで C2 位ケトンへ位置・立体選択的にイソプロペニル基を付加した。続いて、C6 位 TMS 基とアセトニドを、それぞれ TAS-F と酸処理により除去し、テトラオー
ルとし、NaBH(OAc)3 を作用させることで、ヒドロキシ基の配向を利用した C3 位ケトンの立体選択的還元が進行し、ペンタオール 2-60 を得た。2-60 を接触水素化に付すことでリアノドール(2-47)の全合成を達成した。
我々は独自の合成戦略、
新反応を駆使してリアノドールの全合成を35工程で達成した。
すなわち、リアノドール(2-47)に内在する対称性を利用した二方向同時官能基変換反応により効率的に高酸化度3環性化合物2-53を構築した。2-53のオレフィン部位の過酸素化を経て非対称化しC15位ヘミアセ
タールを構築した。C11位橋頭位ラジカルを利用するアリル化とC6位ケトンへの位置・立体選択的な求核付加反応により、立体選択的にC6, 11位四置換炭素を構築した。閉環メタセシス反応とヒドロホウ素化-酸化によりC9, 10位不斉中心を導入しながらC環部を構築した。最後にC2位へのイソプ
ロペニル基の導入、C3位ケトンの立体選択的ヒドリド還元を経てリアノドール(2-47)の全合成を達成した。本成果をもって我々は複雑天然物合成における合成戦略の重要性およびその戦略を実現可能とするための新反応開発の必要性を広く示せたと考えている。今後は本合成戦略を、リアノジン(2-48)を含む類縁化合物の網羅的全合成へと展開させる。
3. 天然物類縁体の網羅的全合成と機能解析
3-1. ライソシンE
近年、抗MRSA (メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)薬バンコマイシンに対しても耐性菌の出現が報告され、新規な作用機序を有する抗生物質の開発が世界的な課題となっている。ライソシンE (3-1a,
Figure 1)は、土壌細菌Lysobacter sp.の培養上清から単離・構造決定された新規抗菌環状ペプチド系天然物である。エステル結合により環化した12残基のアミノ酸からなる37員環骨格を持ち、1つのNメチルアミド、4種類のD-アミノ酸、脂肪酸鎖を構造的特徴として有する。3-1aはMRSAに対して最小発育阻止濃度(MIC) 4 µg/mLの増殖阻害活性を示し、さらに黄色ブドウ球菌感染マウスに対してバ
ンコマイシン(ED50 = 5.8 mg/kg)以上の治癒活性(ED50 = 0.5 mg/kg)を示す。現在までに、3-1aは黄色ブ
ドウ球菌の細胞膜に存在するメナキノン(3-2, Figure 1)を新規な作用標的とし、細胞膜破壊活性を有することが明らかにされている。3-2は微生物の電子伝達系に必須な補酵素であるが、ヒトの電子伝達系ではユビキノン(3-3, Figure 3-1)が利用される。すなわち、3-1aは、3-2を作用標的とすることで細菌細胞膜への選択性を示す、これまで報告例のない作用機構を有する。我々は、3-1aを基盤とした新規抗菌剤の確立を目指し、3-1aおよび類縁体の網羅的全合成および構造機能相関研究を行った。

－55－
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L-Glu
O

D-Gln

D-Trp

H2N

NH

HO

O
HN

D-Arg

O O

NH

H
N

HN
NH

ester

O

NH
L-Leu

L-Thr
NH

O

HN

HO

lysocin E (3-1a)

MeO
n–1

HO

HN

N-Me-D-Phe N-methyl amide
Gly

O

O O
NH

O

O
menaquinone-n (3-2, bacteria)

O

O
N

L-Thr
O
OH

O

L-Ser

NH

O
n–1

NH HN

O
H2N

L-Ile

O

O
HN

branched chain
D-Arg

MeO
O
ubiquinone-n (3-3, human)NH
H2N

Figure 3-1. Structures of lysocin E (3-1a), menaquinone (3-2) and ubiquinone (3-3).
3-1aの全合成をScheme 3に示した。Wang樹脂に担持したグルタミン酸から、Fmoc基の除去および縮合を繰り返し、各構成アミノ酸を順次連結し、固相担持オクタペプチド3-6を得た。その際、フラグメント3-5との縮合は、C位エピ化を抑制するため室温で行った。得られた3-6の2級ヒドロキシ基のエステル化はジクロロメタン/DMF = 9/1の混合溶媒中、Fmoc-L-Thr-OH 5等量、DIC/DMAP を用いた。ノナペプチド3-7から再びマイクロウェーブ加熱条件下Fmoc固相合成法により3残基伸長し、直鎖ドデカペプチド3-8を合成した。3-8に対して、ジクロロメタン中モルホリン存在下Pd(PPh3)4を触媒量作用させてアリル基の除去を進行させ、環化前駆体3-9を合成した。3-9に対し、PyBOPを作用させたところ目的とする分子内環化反応が進行し、37員環マクロラクタム3-10を与えた。固相担持ペプチド3-10を95%TFA水溶液で処理することで樹脂からの切り出しと、側鎖の脱保護を同時に行った。得られた粗ペプチドを逆相HPLCで精製し、3-1aをグルタミン酸担持Wang樹脂から25工程総収率8.0%で全合成した。また、本合成においてフラグメント3-5aおよび3-4aに代え、3-5bおよび3-4cをそれぞれ用いることで、側鎖構造エピ体(3-1b)、N-デメチル体(3-1c)を合成した。さらに3-1aの全合成に用いた各フラグメントの鏡像異性体を用い、3-1aの鏡像異性体であるent-3-1aを合成した。

－56－
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O

O

O

O

1. 20% piperidine/DMF
2. Fmoc-D-Arg(Pbf)-OH,
HBTU, HOBt, i-Pr2NEt, DMF

R1

R1

O

HO

OAllyl

H
N

O Y Z
HO
NH O
3. 20% piperidine/DMF
3-5a:
Y
=
OTBS, Z = H
H
FmocHN
4. Fmoc-L-Leu-OH
PbfHN
N
3-5b: Y = H, Z = OTBS
HBTU,
HOBt,
i-Pr
NEt,
DMF
NH
2
O
5. 20% piperidine/DMF
ONH
6. 3-4a or 3-4c, HBTU, HOBt
R1 = Wang resin
HOi-Pr2NEt, DMF
NHN
7. 20% piperidine/DMF
O
X
O HN
8. Fmoc-Gly-OH
N t-BuOO O
HBTU, HOBt, i-Pr2NEt, DMF
YNHZ
9. 20% piperidine/DMF
OH
O HN
FmocN
10. Fmoc-L-Ser(t-Bu)-OHOOXHBTU, HOBt, i-Pr2NEt, DMF
HN
11. 20% piperidine/DMF
3-4a: X = Me
3-6a: X = Me, Y = OTBS, Z = H
NH
12.
Fmoc-D-Arg(Pbf)-OH,
3-4c: X = H
3-6b: X = Me, Y = H, Z = OTBS PbfHN
HBTU, HOBt, i-Pr2NEt, DMF
3-6c: X = H, Y = OTBS, Z = H
13. 20% piperidine/DMF
14. 3-5a or 3-5c, HBTU, HOBt
Fmoc-L-Thr(t-Bu)-OH, DIC
TrtHN
O
O
i-Pr2NEt, DMF
DMAP, DMF/CH2Cl2 = 1/9
1 OR(2 cycles)
NBoc
1. 20% piperidine/DMF
OAllylO
2. Fmoc-L-Ile-OH, HBTUO
H2NO
HOBt, i-Pr2NEt, DMF
R1 O
NH O
O
HN
H
3. 20% piperidine/DMF
OR2
FmocHN
Ot-Bu
PbfHN
N
4. Fmoc-D-Trp(Boc)-OHNH
HNO
HBTU, HOBt, i-Pr2NEt, DMF
NH O
O
O
NH
O
H
5. 20% piperidine/DMF
O
PbfHN
N
HN
Ot-Bu 6. Fmoc-D-Gln(Trt)-OH
NH
NH
NH
HBTU, HOBt, i-Pr2NEt, DMF
NH
O
X
O
O HN
O
7. 20% piperidine/DMF
t-BuO
N
O O
O
Y
NH
NH
NH
Z
O
O HN
X
O HN
N t-BuO
O
O O
Y
HN
NH
Z
O HN
NH
3-7a-cPbfHN
O
3-8c: R2 = CH2CHCH2PyBOP
Pd(PPh3)4HN
2,4,6-collidine
morpholineNH2
3-9c: R = H
CH2Cl2/DMF = 9/1
CH2Cl2PbfHN
O

OAllyl

NR5

R6HN
R1 O

O
HN
NH

H
N

O O
HN

H2N

NH
O

NH

O
HN

O

O
NH HN

O

O
OR4

NH

H2N

HO

O
NH HN

O
R3HN

O

O

NH

H
N

O O
HN

NH
O

NH

O
O

O
NH

NH

NH

O

X
N

O

R4O

O

HN
O O

NH
O

HN

Y

O
OH

NH
Me
N HO

O

HN
O O

NH

Z

O

HO

HN
O

O

HN

HN
R3HN

NH

ent-3-1aNH
H2N

3-10c: R1 = Wang resin, R3 =Pbf, R4 = t-Bu, R5 = Boc, R6 = Trt, Y, Z = OTBS, H
95% TFA/H2O

3-1a-c: R1,3-6 = H, Y, Z = OH, H

Scheme 3-1. Total syntheses of 3-1a, epimeric (3-1b) and demethylated (3-1c) analogues.
合成した 3-1a および類縁体 (ent-3-1a, 3-1b, 3-1c)の抗菌活性試験を黄色ブドウ球菌に対して行った。3-1a を含む合成した 4 種類の類縁体の抗菌活性評価により、i) 鏡像異性体 ent-3-1a (MIC = 4µg/mL)が 3-1a (MIC = 4 µg/mL)と同等の抗菌活性を有すること、ii) 側鎖構造のヒドロキシ基の立体
化学は抗菌活性に影響しないこと(3-1b: MIC = 8 µg/mL)、iii) マクロラクタム中の N-メチルアミドが抗菌活性に重要であること(3-1c: MIC = 32 µg/mL)を明らかにした。鏡像異性体 ent-3-1a が 3-1a と同等の抗菌活性を有することは、アキラルな 3-2 を標的分子とする抗菌活性発現メカニズムを支持するものである。現在 3-1a 類縁体のさらなる構造機能相関の解明を目指した研究を推進している。
－57－
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3-2. ノビラミドBおよびD
ペプチド系天然物の中には-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。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、-不飽和アミノ酸部位の効率的な調製が必要となる。
我々は不飽和アミノ酸含有ペプチドの高効率的合成法の開発を行い、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る収束的不飽和アミノ酸合法を開発した。本法を用い、カプサイシン受容体の長期アンタゴニスト活性を有し、その構造中に
不飽和アミノ酸を含むペプチド系天然物であるノビラミド B (3-14)の全合成に成功した(Scheme 3-2)。
Scheme 3-2. Total synthesis of nobilamide B (3-14).

本法はペプチド固相合成法にも適用可能であり、ノビラミド B 天然類縁体である環状デプシペ
プチド天然物ノビラミド D (3-18)の全合成も達成し、その有用性が示された(Scheme 3-3)。
Scheme 3-3. Total synthesis of nobilamide D (3-18).

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。これらの業績は国際的に高い評価を得ており、2014年には、Mukaiyama Award
－58－
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および長瀬研究振興賞を受賞し、英国国立化学会フェローに選出された。The Chemical RecordのEditorial Board、Natural Product ReportsおよびOrganic Chemistry FrontiersのAdvisory Boardを務めている。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、東京工業大学の集中講義を担当し、有機合成化学協会関東支部「若手研究者のためのセミナー」を主催した。
占部講師はラジカル反応や環化付加反応を利用した独自性の高い炭素環連結法の開発と、複雑な構造を有する天然有機化合物の全合成研究を行っている。今年度は、これまでに開発した方法論を基にして、リアノドールおよび4-ヒドロキシジノウォールの全く異なる2種類の化合物の全合成を完了させた。これらの研究成果が国内外で高く評価され、Thieme Chemistry Journal Award 2014および
日本薬学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 および II の一部、薬学科学生を対象とした実務実習事前学習を担当した。また、研究室に所属する学部、大学院学生の実験指導を行った。
倉永助教は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。今年度は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、新規抗生物質ライ
ソシンの合成・作用機序解明研究を行っている。ライソ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。また前年度より引き続き不飽和アミノ酸ペプチドの合成研究を行い、Staudinger反応を鍵反応としてノビラミドBおよびDの全合成を達成し、論文発表を行った。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および応用展開を担当した。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結合を網羅的にアルケニル化できる手法を確立した。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。(2) 官能基密集型天然物であるリアノ
ドールの全合成を達成した。教育面では有機反応化学教室担当の薬学実習Ｉ(学部3年生対象)を担当した。フェニルアラニンの合成を通して、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)

Y. Yokokura, Y. Isobe, S. Matsueda, R. Iwamoto, T. Goto, T. Yoshioka, D. Urabe, M. Inoue, H. Arai, M.
Arita, "Identification of 14,20-Dihydroxy-docosahexaenoic Acid as a Novel Anti-inflammatory
Metabolite," J. Biochem. 2014, 156, 315-321.

2)

E. O. Balogun, D. K. Inaoka, T. Shiba, Y. Kido, C. Tsuge, T. Nara, T. Aoki, T. Honma, A. Tanaka, M.
Inoue, S. Matsuoka, P. A. M. Michels, K. Kita, S. Harada, "Molecular Basis for the Reverse Reaction of
African Human Trypanosomes Glycerol Kinase," Mol. Microbiol. 2014, 94, 1315-1329.

3)

H. Todoroki, M. Iwatsu, D. Urabe, M. Inoue, "Total Synthesis of (-)-4-Hydroxyzinowol," J. Org. Chem.
2014, 79, 8835-8849.
－59－
目次へ

4)

Y. Amaoka, M. Nagatomo, M. Watanabe, K. Tao, S. Kamijo, M. Inoue, "Photochemically Induced
Radical Alkenylation of C(sp3)-H Bonds," Chem. Sci. 2014, 5, 4339-4345.

5)

T. Yamashita, H. Matoba, T. Kuranaga, M. Inoue, "Total Syntheses of Nobilamides B and D: Applicationof Traceless Staudinger Ligation," Tetrahedron 2014, 70, 7746-7752.

6)

K. Hagiwara, D. Urabe, M. Inoue, "Studies in Symmetry-driven Synthesis of Ryanodol: Application of
Nucleophilic Alkynylation for Regio- and Stereoselective Desymmetrization," Tetrahedron Lett. 2014,
55, 3817-3819.

7)

M. Nagatomo, M. Koshimizu, K. Masuda, T. Tabuchi, D. Urabe, M. Inoue, "Total Synthesis of
Ryanodol," J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5916-5919.

8)

T. Kubota, M. Arita, Y. Isobe, R. Iwamoto, T. Goto, T. Yoshioka, D. Urabe, M. Inoue, H. Arai,"Eicosapentaenoic Acid Is Converted via ω-3 Epoxygenation to the Anti-inflammatory Metabolite
12-Hydroxy-17,18-epoxyeicosatetraenoic Acid," FASEB J. 2014, 28, 586-593.

9)

H. Itoh, S. Matsutaka, T. Kuranaga, M. Inoue, "Control of the Cytotoxicity of Dansylated
Polytheonamide mimic, an Artificial Peptide Ion Channel, by Modification of the N-Terminal Structure,"
Tetrahedron Lett. 2014, 55, 728-731.

10) H. Itoh, M. Inoue, "Antibody-mediated Functional Control of a Dansylated Polytheonamide Mimic,"
Chem. Commun. 2014, 50, 939-941.

総 説・著 書1)

T. Kuranaga, Y. Sesoko, M. Inoue, "Cu-Mediated Enamide Formation in the Total Synthesis of Complex
Peptide Natural Products," Nat. Prod. Rep. 2014, 31, 514-532.

2)

M. Inoue, "Chemical Construction and Structural Permutation of Neurotoxic Natural Product,
Antillatoxin: Importance of the Three-dimensional Structure of the Bulky Side Chain," Proc. Jpn. Acad.,Ser. B 2014, 90, 56-66.

3)

M. Inoue, “A Special Issue on Total Synthesis,” Chem. Rec. 2014, 14, 579.

4)

井上将行, “失敗をオリジナリティーにつなげる戦略,”

東大エグゼクティブ・マネジメント デザインする思考力 (東大 EMP 横山禎徳 編),
東京大学出版, pp 205-242 (2014).
5)

W.H. Brown, B.L. Iverson, C.S. Foote, E.V. Anslyn 著 , 村 上 正 治

監 訳 , 井上将行, 王

子田彰夫, 大井貴史, 桑野良一, 忍久保洋, 浜地格, 松田建児, 山口茂弘, 山子茂 訳, ブラウン

有機化学（上）, 東京化学同人 (2014).
6)

W.H. Brown, B.L. Iverson, C.S. Foote, E.V. Anslyn 著 , 村 上 正 治

監 訳 , 井上将行, 王

子田彰夫, 大井貴史, 桑野良一, 忍久保洋, 浜地格, 松田建児, 山口茂弘, 山子茂 訳, ブラウン

有機化学（下）, 東京化学同人 (2014).

7) 占部大介 "レペニンの全合成" 月刊化学 2014, 69, 61-62.
受 賞
1)

井上将行, Mukaiyama Award 2014 年

2)井上将行, 長瀬振興会賞 2014 年
－60－
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3)

占部大介, 日本薬学会奨励賞 2015 年

4)占部大介, Thieme Chemistry Journal Award 20145)天岡佑紀(博士課程 3 年), “光反応を利用する C(sp3)–H 結合アルケニル化反応の開発”
日本薬学会第 134 年会学生優秀発表賞

6)

浅羽太郎(博士課程 1 年), “クロトホルボロンの全合成研究”
日本薬学会第 134 年会学生優秀発表賞

7)

加治拓哉(修士課程 2 年), “カイコシン類の網羅的全合成”
日本薬学会第 134 年会学生優秀発表賞

8)

坂田光命(修士課程 2 年), “バトラコトキシンの全合成研究”
日本薬学会第 134 年会学生優秀発表賞

9)

萩原浩一(修士課程 1 年), “プベルリン C の全合成研究”
日本薬学会第 134 年会学生優秀発表賞

10) 早田敦(修士課程 1 年), “ポリセオナミドを基盤とした機能性分子の合成と機能制御”
日本薬学会第 134 年会学生優秀発表賞
11) 小清水正樹(博士課程 1 年), “リアノドールの全合成”
第 12 回次世代を担う有機化学シンポジウム優秀発表賞
12) 小清水正樹(博士課程 1 年), “リアノドールの全合成”
第 31 回有機合成化学セミナーポスター賞
13) 的場博亮(修士課程 2 年), “ノビラミド B および D の全合成”
第 58 回日本薬学会関東支部大会優秀発表者賞
14) 枡田健吾(博士課程 2 年), “(+)-リアノジンの不斉全合成”
第 56 回天然有機化合物討論会奨励賞
15) 浅羽太郎(博士課程 2 年), “クロトホルボロンの全合成”
第 40 回反応と合成の進歩シンポジウム優秀発表賞
16) 浅羽太郎(博士課程 2 年), “Total Synthesis of Crotophorbolone”
4th Junior International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (JICCEOCA-4)
Best Poster Presentation Award17) 松井勇樹(修士課程 1 年), “脱カルボニル化を伴う 3 成分ラジカル-極性交差型反応の開発”
第 68 回有機合成化学協会関東支部シンポジウム若手講演賞

招 待 講 演1)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," XVI NOST-Organic
Chemistry Conference, Agra, India, April 5, 2014.

2)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," IGER International
Symposium on Chemical Science in Asia: Facilitating Singapore-Japan Scientific Interchange, Nagoya,Japan, May 27, 2014.

3)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," 24th French-Japanese
Symposium on Medicinal and Fine Chemistry, Lyon, France, September 15, 2014.

4)

井上将行, “薬を創る化学,” EMP プログラム, 東京大学, 東京, 2014 年 1 月 24 日, 2014 年 5 月 30
－61－
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日
5)

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,” 第 47 回有機金属若手の会, 休
暇村大久野島, 広島, 2014 年 9 月 3 日

6)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,” 第 31 回有機合成化学セミナー,
休暇村志賀島, 福岡, 2014 年 9 月 19 日

7)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, 2014 年 10 月 9 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,” 有機合成化学協会中国四国支部パネル討論会（愛媛）, 愛媛, 2014 年 11 月 21 日

9)占部大介, "橋頭位ラジカルを用いた高酸化度テルぺノイドの全合成研究," 明治薬科大学,東京,
2014 年 9 月 26 日

10) 占部大介, "橋 頭 位 ラ ジ カ ル を 用 い た 高 酸 化 度 テ ル ぺ ノ イ ド の 全 合 成 研 究 ," 第 49 回天
然物化学談話会奨励賞受賞講演,倉敷,2014 年 7 月 2 日
11) D. Urabe, "Total Synthesis of 19-Hydroxysarmentogenin," The International Startup Symposium of
Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (III), Hsinchu, Taiwan, April 19-21, 201412) 占部大介, "ウアバゲニンの全合成," 日本薬学会第 134 年会シンポジウム有機合成の若い力,熊本, 2014 年 3 月 28 日

－62－
目次へ

◆ 有機合成化学教室 ◆教 授

金井 求（かない・もとむ）

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

准教授

松永 茂樹（まつなが・しげき）

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

助 教

生長 幸之助（おいさき・こうのすけ）

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

助 教

清水 洋平（しみず・ようへい）

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

研究の概要
近年の生物科学の進歩により多くの創薬ターゲットの分子機構が解明されてきている一方で、優れた薬理作用が期待できる分子であっても複雑な構造を持つために合成コストが高くなり、医薬品の開発候補から除外されてしまうことがある。
分子構造の多様性は本来無限であるにもかかわらず、合成技術の問題から医薬候補になる分子構造は限定されているからである。我々は、このような創薬の現状に対し、「触媒」をキーワードとして医薬品開発に貢献するべく研究に取り組んでいる。
まず第一に、複雑な構造を持つ分子を短工程かつ地球環境を汚染せずに合成できる革新的な新規触媒を開発し、合成技術の問題で排除されてきた分子をも医薬候補物質として利用可能にすることを目指している。これまでの多くの合成法では、反応性の高い官能基がある場合、意図しない反応により触媒の活性が失われることを避けるため官能基を保護する手法を取ってきた結果、合成効率が著しく低下している。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ピロロインドロンの構築
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い、2013 年にカチオン性の Cp*Co(III)錯体が優れた触媒活性を示すことを見いだした。2014 年にはさらなる応用として、Cp*Rh(III)錯体と Cp*Co(III)錯体の反応特性を比較する目的でアルキンとの反応について検討した。Fagnou らの報告では Cp*Rh(III)錯体を用いるとインドールの単純な C-H アル
ケニル化反応のみが進行するのに対し、Cp*Co(III)錯体では興味深い違いが観測された。すなわち、
C-H アルケニル化後の中間体として想定されるアルケニル Co 種が、通常、求電子性が低いと考えられているカルバモイル基に対して付加し、ピロロインドロンを与えた。反応条件を精査し、単純なアルケニル化と環化それぞれに対する最適化を行った。なお本反応では KOAc の添加が必須であり、indolyl-Co 種を発生させる際にカルボキシレートが重要な役割をしていることが示唆された。

2. ヘテロ複核シッフ塩基触媒系による regiodivergent なアジリジン開環による γ−アミノ酸合成法の開発
光学活性な γ−アミノ酸は中枢神経系に作用する生物活性化合物の設計／合成において特に重要なビルディングブロックである。我々は、以前に、メソアジリジンのマロン酸エステルによる開環反応による触媒的な非対称化に成功し、光学活性な環状 γ−アミノ酸の有用合成法として報告している(JACS, 2011, 133, 5791)。より広汎な光学活性 γ-アミノ酸の触媒的不斉合成法への展開を目指し、メソ体ではなく、異なる置換基をもつラセミ体アジリジンを基質として適用することに取組んだ。
以前に報告したメソアジリジンのマロン酸エステルによる開環反応で用いた触媒系、反応条件では１０%以下の低い化学収率にとどまってしまうことがわかった。２核性シッフ塩基配位子を用いて希土類金属の組み合わせをスクリーニングした結果、塩基部として最も Brønsted 塩基性の高い
La(OiPr)3、ルイス酸部としてルイス酸性が Sc についで２番目に高い Y(OTf)3 を使用することが反応性と選択性の両面から最適であった。ルイス酸部によるアジリジンの活性化と塩基部によるエノラート種の発生の両方があって初めて本反応が進行する。
適切な２核性シッフ塩基配位子を利用して、同一分子内に酸性／塩基性という相反する性質をもつ２つの金属源を適切に位置制御して配置する
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ことが重要であり、本触媒を利用することで高い収率、選択性で目的物を得ることに成功した。

3. 側鎖ヒドロキシル基の酸素酸化を起点とするセリン選択的なペプチド鎖切断反応の開発
化学的手法によるペプチド鎖切断法の拡張は、タンパク質構造決定のみに留まらず、その生理機能の人工制御という観点からも重要である。しかしペプチド鎖の変換を行う人工触媒には、配位性基質に対する失活耐性に加え、条件の穏和さ、極少量の廃棄物、水系溶媒への適用可能性など様々な特性が求められ、その開発難度は高い。この背景のもと我々は、非酵素的な人工触媒反応によりペプチド鎖を残基選択的に切断する手法の開発に取り組んだ。2012 年にアミン酸素酸化触媒として報告した条件をさらに発展させる方針にて検討を行ったところ、Cu/keto-ABNO/NOx/O2 系を室温・水系溶媒にて用いることで、ヒドロキシメチル基の酸素酸化を起点とするセリン残基選択的なペプ
チド鎖切断が進行することを見いだすことが出来た。本系は短鎖～長鎖ペプチド、またネイティブタンパク質（ユビキチン：76 残基）においても適用可能であり、人工系としては驚異的な化学選択性を示すことがわかった。

4. ルテニウム(II)光触媒-銅(I)触媒協働系によるフルオレンの C-H 酸素酸化
フルオレノンは様々な生物活性化合物および発光・導電有機材料中の構造に含まれる重要骨格の一つである。9H-フルオレンの C-H 酸化による合成経路がその供給法の一つであるが、既報の条件
は環境負荷の高い酸化剤の使用や、酸素酸化であっても高温・強塩基性を要請し、官能基許容性に
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乏しい条件であった。光レドックス触媒を活用する条件がこの問題を解決するとの着想から検討を行い、最終的に可視光照射下、ルテニウム(II)ビピリジル光触媒と一価銅を協働させる条件にて 9Hフルオレンの C-H 酸素酸化を進行させることに成功した。本条件は高い官能基許容性を示し、既報
条件では共存できないエステルやアルデヒドなども冒さずに酸化を行うことができた。

R1
R3

R2

O2, visible lightRu(bpy)3Cl2•6H2O (cat.)Cu(MeCN)4OTf (cat.)

O

R1

R3

R2

High FG tolerance

16 examples
R = CHO, NHAc, OPiv, ester, amide, etc. 41% ~ quant.

5. アレンの 3 分子間オキシアリール化反応
アレンは複数の反応点を有する特徴的な構造を有しており、その修飾反応は様々な生成物を与えうるため、合成化学上有用なビルディングブロックとして様々な研究が進められている。特に炭素鎖の伸長とヘテロ原子の導入を行える反応は、分子の複雑度を一挙に高めることができ、効率の高い変換方法である。我々はこのような変換反応として、様々な分子の重要構成要素である酸素原子の導入を行えるアレンの 3 分子間オキシアリール化反応の開発を行った。
アレンが有する π 電子と親和性の高い銅触媒を用いることで、アレン・アリールボロン酸・TEMPO
を用いた目的の反応が良好に進行することを見出した。本反応は様々なアレンやアリールボロン酸に適用可能であった。また、複数の反応点を有するアレンを用いた反応で問題になりうる位置選択
性や E/Z 選択性については、本反応条件下では高い選択性で制御可能であり、従来報告されていたパラジウム触媒によるオキシアリール化反応と比べても有用性は高い。

6. インドール骨格の構築を伴うカルボニル化合物の触媒的不斉アリル化反応
インドール骨格は多様な生物活性物質に含まれる重要な構造単位であり、その効率的な構築方法の開発は精力的に行われている。なかでも、インドール骨格の構築とさらなる炭素鎖伸長を同時に行うことができる手法の開発は複雑な分子骨格を一挙に構築可能とするため、インドール骨格を含む分子の合成を効率化できると期待される。
我々はアニリド部位とアレン部位を同一分子中に有する基質を用いることで、環化反応の進行と同時に求核的アリル金属種が生成し、これが求電子剤と反応することでさらなる炭素鎖伸長が可能になると考えた。検討の結果、一価銅触媒存在下にインドール骨格の構築が速やかに進行し、系中で生じたアリル銅は、カルボニル化合物と反応し望みの 2-2-ヒドロキシエチルインドールの合成に
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成功した。本反応においては銅触媒のリガンドとしてキラル不斉ジホスフィンリガンドを用いることで、高いエナンチオ選択性にて目的物を与えることがわかっており、他の手法では合成が困難であったキラル 2-2-ヒドロキシエチルインドール骨格の簡便な合成法として有用である。また、本反応では求電子剤としてアルデヒドのみならずケトンも利用可能であり、基質一般性の広い手法であることを確認した。

7. 鉄触媒を用いたイソテトロン酸合成
イソテトロン酸は様々な生物活性を示す化合物であり、また比較的官能基が密集している構造ゆえに合成中間体としても重要な化合物である。合成法に関する報告も多数存在するが、その多くは単純なイソテトロン酸合成にとどまっており、生物活性物質の合成に有利な官能基を有したイソテトロン酸合成は報告がなかった。我々は環状ヘミアセタールとピルビン酸誘導体を原料として用いることで、側鎖に酸素官能基を有したイソテトロン酸の合成が行えると考えた。
種々検討の結果、鉄触媒と 2-メルカプトピリジンの組み合わせを用いることで、側鎖に酸素官能基を有したイソテトロン酸の合成に成功した。様々な環状ヘミアセタールが利用可能であり、糖の一種であるエリトロースを用いることで、側鎖に 3 つのアルコール部位を有したイソテトロン酸の合成を 1 工程で行うことができた。また、本反応は 2-メルカプトピリジンの代わりにキラルリン酸
触媒を用いることでエナンチオ選択性の制御も実現でき、多様なイソテトロン酸誘導体の不斉合成に利用可能である。

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8. 六員環ヘテロ芳香環の２位選択的なトリフルオロメチル化反応
芳香環やヘテロ芳香環にトリフルオロメチル基を有する化合物は、体内で酵素により代謝される部位のブロックや標的タンパク質と強く結合できるようになることが期待できるため、医薬品として非常に注目されている。ピリジンやキノリンの N-オキシドを Lewis 酸であるボラン BF2CF3 で活性化することにより、ピリジンやキノリン誘導体の２位選択的なトリフルオロメチル化に成功した。
本反応は高い官能基許容性を有しており、グラムスケールでも良好に反応が進行する。また、キニーネの２位選択的なトリフルオロメチル化も進行することから、医薬品などの複雑な構造をもつ有機化合物の位置選択的なトリフルオロメチル化に対しても本反応は有効であると考えられる。

HO

N

MeO
N
O

K2CO3 (20 mol%)CsF (3.0 equiv)+ Me3SiCF3(3.0 equiv) ethyl acetate, 25 °C, 1 h MeOH, 50 °C, 5 h
60 °C, 24 h

BF2CF3
HO

N

MeO
N
CF3
75%

9. ピリジン N-オキシド-BF2CF3 錯体の蛍光特性
ピリジン N-オキシド-BF2CF3 錯体が、溶液のみならず固体でも強く蛍光発光することを見出した。
π 共役系を拡張することで、蛍光色を大幅に変化させることができ、溶媒の極性をかえることによる蛍光色の変化（ソルバトクロミズム）も観測できた。これらの錯体は、酸素や水、熱に対して極めて安定であることから、有機機能性材料として高いポテンシャルをもっていると考えられる。

10. パラジウム触媒による C-H フルオロシリル化反応の開発：シラフルオレン等価体の合成
従来の C-H 結合のシリル化では、ヒドロシランやジシランがシリル源として用いられてきた。新しいシリル化剤として、アミノシリルボランを考えた。芳香環のシリル化を検討したところ、シリル化反応が位置選択的に進行することを見出した。
得られた生成物は蛍光を示し、興味深いことに、対応する構造をもつシラフルオレンに比べ、蛍光量子収率が大幅に向上するという興味深い現象を見出だすことができた。

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11. パラジウム触媒による C-H シリル化およびゲルマニウム化反応の開発
シリル基は、クロスカップリング反応や酸化反応により、炭素－炭素結合の構築や水酸基への変換ができるため、有用である。キレート型配向基を用いることにより、分子間での C(sp2)-H およびC(sp3)-H シリル化反応が進行することを見出した。アルキル鎖内部での C(sp3)-H シリル化を初めて進行させることができた。また、本反応条件下では対応するゲルマニウム化反応も進行した。これは、C(sp2)-H の直截的なゲルマニウム化の初めての例である。

12. 銅触媒による C(sp3)-H アルコキシ化反応の開発
銅触媒および酸化剤存在下、アルコールを基質として用いることにより、これまでほとんど例のなかったヘテロ芳香族化合物の C(sp3)-H 結合の分子内および分子間での直截的なアルコキシ化反応の開発に成功した。本反応は、アルキル鎖末端および内部のうちベンジル位で選択的に進行した。

13. 銅触媒による C-H アミド化・アセトキシ化反応の開発
銅触媒および銀酸化剤存在下、キレート配向基を用いることにより、分子内での C(sp3)-H アミド化反応が進行することを見出した。本反応は、アルキル鎖末端のメチル基のみならず、内部のベンジル位でも進行した。反応条件をかえることにより、C(sp2)-H アミド化が進行した。従来、同様の反応はパラジウム触媒による例が報告されているものの、第一周期遷移金属触媒での報告はなく、銅触媒を用いた初めての例である。速度論的同位体効果の実験結果より、C-H 結合活性化が本反応の律速段階であることが分かった。また同様の基質に対して酢酸銅(II)および酢酸銀を量論量作用させたところ、C(sp3)-H および C(sp2)-H 結合のアセトキシ化反応が進行することも見出した。
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14. アルツハイマー病治療を志向したアミロイド β に対する酸素化触媒の開発
触媒を用いた酸素化改変によりアルツハイマー病の原因となるアミロイドβ（A）を無毒化する
治療戦略を検討した。Aに光触媒であるリボフラビンを添加し、生理条件下（pH 7.4, 37˚C）可視光を照射したところ、His, Tyr, Met 残基において経時的に酸素化反応が進行した。本酸素化 A はネ
イティブの A と比べて、凝集性及び神経毒性が顕著に低下していた。また、酸素化 A はネイ
ティブ A の凝集を阻害する活性も有していた。さらに、Aβ 選択的な酸素化を指向し、フラビン分子に対し、高 A親和性ペプチドである D-[KLVF(4-phenyl)F] を結合した触媒を合成した。本触媒はリボフラビンそのものと比較して、Aβ を選択的に酸素化することができ、細胞存在下での酸素化反応において Aβ の毒性を低減することにも成功した。

15. cyclo-[KLVFF]を基盤とした Aβ に対する低分子型凝集阻害剤
Aのアミノ酸配列のうち Lys16–Leu17–Val18–Phe19–Phe20 (KLVFF) 領域は Aの凝集において重要なストランドを構成し、その部分ペプチドフラグメント、KLVFF は弱いながら全長 Aに対する凝集阻害活性を有する。本ペンタペプチドを環化誘導化した cyclo-[KLVFF]が KLVFF と比べて強い凝集阻害活性を有することを見出した。また、そのエナンチオマーである cyclo-D-[KLVFF]も同等の阻害活性を示すことに着目し、構造活性相関を種々検討した結果、環状 KLVFF 誘導体においては主鎖のアミド結合よりむしろ Leu2、Phe4、Phe5 における 3 つ側鎖構造とそれらの空間配置が活性
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発現に大きく寄与していることが示唆された。さらに、これら 3 つの官能基を適切に配置した低分子化合物 1 においても凝集阻害活性が保持されることを見出し、アミロイドの凝集阻害剤としては
初めて、ペプチドをもとに論理的デザインにより非ペプチド化・低分子化することに成功した。

16. 中性水溶液中におけるアスパラギン選択的なペプチド結合切断法
温和な条件下アミノ酸選択的にペプチド結合を切断できる反応系の開発を目指している。本研究の起点として、取り扱い容易な反応剤を使用して、中性水溶液中 37˚C にて反応を行うことを指向し、
ヨードベンゼンジアセテートによるアスパラギン残基選択的なペプチド鎖切断反応を検討した。結果、アスパラギン残基側鎖におけるホフマン転位を足がかりに、N-アシルウレア中間体の形成および加水分解が進行し、Aβ オリゴペプチドは２つのフラグメントへと切断された。さらに基質一般性を検討したところ、N 末端アミノ基を保護した一連のオリゴペプチドにおいて、高収率・高位置選択的に切断反応が進行し、D アミノ酸やジスルフィド結合を有する基質においても機能した。酵素
消化が難しい酸化 Aβ オリゴペプチドに対して本手法を適応し、構造解析を進めることにも成功し
た。

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
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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 2014 年には、26 報が国際誌に学術論文として報告され、特許出願 16 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 16 件、国外 7 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。

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学 術 論 文(1) “Attenuation of the Aggregation and Neurotoxicity of Amyloid-β Peptides by Catalytic
Photooxygenation” Atsuhiko Taniguchi, Daisuke Sasaki, Azusa Shiohara, Takeshi Iwatsubo, Taisuke
Tomita, Youhei Sohma, Motomu Kanai, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1382-1385.
(2) “Synthesis of Pyridine N-Oxide-BF2CF3 Complexes and Their Fluorescence Properties”, Tomoaki
Nishida, Aiko Fukazawa, Eriko Yamaguchi, Hiroya Oshima, Shigehiro Yamaguchi, Motomu Kanai,
Yoichiro Kuninobu, Chem. Asian J. 2014, 9, 1026-1030.
(3) “Copper-Catalyzed Benzylic C(sp3)-H Alkoxylation of Heterocyclic Compounds”, Noriaki Takemura,
Yoichiro Kuninobu, Motomu Kanai,Org. Biomol. Chem. 2014, 12, 2528-2532.
(4) “Asparagine-Selective Cleavage of Peptide Bonds through Hypervalent Iodine-Mediated Hofmann
Rearrangement in Neutral Aqueous Solution”, Kana Tanabe, Atsuhiko Taniguchi, Takuya Matsumoto,Kounosuke Oisaki, Youhei Sohma, Motomu Kanai, Chem. Sci. 2014, 5, 2747-2753.
(5) “Palladium-Catalyzed C-H Fluorosilylation of 2-Phenylpyridines: Synthesis of Silafluorene
Equivalents”, Qing Xiao, Xiangtai Meng, Motomu Kanai, Yoichiro Kuninobu, Angew. Chem. Int. Ed.
2014, 53, 3168-3172.
(6) “Copper-Catalyzed Intramolecular C(sp3)-H and C(sp2)-H Amidation by Oxidative Cyclization”, Zhen
Wang, Jizhi Ni, Yoichiro Kuninobu, Motomu Kanai, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 3496-3499.
(7) “Regioselective Trifluoromethylation of N-Heteroaromatic Compounds using BF2CF3 Activator”,
Tomoaki Nishida, Haruka Ida, Yoichiro Kuninobu, Motomu Kanai, Nat. Commun. 2014, 5, 3387-3392.
(8) “Palladium-Catalyzed C–H Silylation and Germanylation of Benzamides and Carboxyamides”, Kyalo
Stephen Kanyiva, Yoichiro Kuninobu, Motomu Kanai, Org. Lett. 2014, 16, 1968-1971.
(9) “Serine-selective aerobic cleavage of peptides and a protein using water-soluble copper-organoradical
conjugate”, Yohei Seki, Kana Tanabe, Daisuke Sasaki, Youhei Sohma, Kounosuke Oisaki, Motomu
Kanai, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6501-6505.
(10) “Rational Design and Identification of Non-Peptidic Aggregation Inhibitor of Amyloid-β Based on a
Pharmacophore Motif Obtained from cyclo[-Lys-Leu-Val-Phe-Phe-]”, Tadamasa Arai, Takushi Araya,
Daisuke Sasaki, Atsuhiko Taniguchi, Takeshi Sato, Youhei Sohma, Motomu Kanai, Angew. Chem. Int.
Ed. 2014, 53, 8236-8239.
(11) “Molybdenum-Mediated Desurfurization of Thiols and Disulfides”, Zhen Wang, Yoichiro Kuninobu,
Motomu Kanai, Synlett 2014, 25, 1869-1872.
(12) “Chemoselective aerobic photo-oxidation of 9H-fluorenes for the synthesis of 9-fluorenones”
Masahiro Kojima, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai, Tetrahedron Lett. 2014, 55, 4736-4738.
(13) “Copper-Mediated Direct C(sp3)–H and C(sp2)–H Acetoxylation”, Zhen Wang, Yoichiro Kuninobu,
Motomu Kanai, Org. Lett. 2014, 16, 4790-4793.
(14) “A Cyclic KLVFF-Derived Peptide Aggregation Inhibitor Induces the Formation of Less Toxic
Off-Pathway Amyloid-β Oligomers”, Tadamasa Arai, Daisuke Sasaki, Takushi Araya, Takeshi Sato,
Youhei Sohma, Motomu Kanai, ChemBioChem 2014, 15, 2577-2583.
(15) “Regiodivergent Kinetic Resolution of Terminal and Internal rac-Aziridines with Malonates underDinuclear Schiff Base Catalysis”, Yingjie Xu, Keiichi Kaneko, Motomu Kanai, Masakatsu Shibasaki,
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Shigeki Matsunaga, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9190-9194.
(16) “Pyrroloindolone Synthesis via a Cp*CoIII-Catalyzed Redox-Neutral Directed C-H
Alkenylation/Annulation Sequence” Hideya Ikemoto, Tatsuhiko Yoshino, Ken Sakata, Shigeki
Matsunaga, Motomu Kanai, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5424-5431.
(17) “Air-Stable Carbonyl(pentamethylcyclopentadienyl)cobalt Diiodide Complex as a Precursor for
Cationic (Pentamethylcyclopentadienyl)cobalt(III) Catalysis: Application for Directed C-2 Selective
C-H Amidation of Indoles” Bo Sun, Tatsuhiko Yoshino, Shigeki Matsunaga, Motomu Kanai, Adv.
Synth. Catal. 2014, 356, 1491-1495.
(18) “Cobalt-Catalyzed C4-Selective Direct Alkylation of Quinolines” Shohei Yamamoto, Yutaka Saga,
Takashi Andou, Shigeki Matsunaga, Motomu Kanai Adv. Synth. Catal. 2014, 356, 401-405.
(19) “Enantioselective Synthesis of Spirooxindoles via Direct Catalytic Asymmetric Aldol-Type Reactionof Isothiocyanato Oxindoles” Shota Kato, Motomu Kanai, Shigeki Matsunaga, Heterocycles 2014, 88,
475-491.
(20) “Recent advances in cooperative bimetallic asymmetric catalysis: dinuclear Schiff base complexes”
Masakatsu Shibasaki, Shigeki Matsunaga, Chem. Commun. 2014, 50, 1044-2878.
(21) “Chemoselective Aerobic Oxidation Catalyzed by a Metal/Stable Organoradical Redox Conjugate”
Yohei Seki, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai, Tetrahedron Lett. 2014, 55, 3738-3746.
(22) “Reaction mediated artificial cell termination: control of vesicle viability using Rh(I)-catalyzedhydrogenation” Hirokazu Komatsu, Yuki Daimon, Kohsaku Kawakami, Motomu Kanai, Jonathan P.
Hill, Katsuhiko Ariga, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 16454-16457.
(23) “Copper-Catalyzed Regio- and Stereoselective Intermolecular Three-Component Oxyarylation ofAllenes” Taisuke Itoh, Yohei Shimizu, Motomu Kanai, Org. Lett. 2014, 16, 2736-2739.
(24) “Catalytic enantioselective synthesis of 2-(2-hydroxyethyl)indole scaffolds via consecutive
intramolecular amido-cupration of allenes and asymmetric addition of carbonyl compounds” Prasanna
Kumara Chikkade, Yohei Shimizu, Motomu Kanai, Chem. Sci. 2014, 5, 1585-1590.
(25) “A Catalytic C-C Bond-Formation with Minimal Use of Protecting Groups: Construction of
Functionalized Isotetronic Acid Derivatives” Yohei Shimizu, Koji Yasuda, Motomu Kanai,
Heterocycles 2014, 88, 919-927.
(26) “Recent progress in copper-catalyzed difunctionalization of unactivated carbon-carbon multiple
bonds” Yohei Shimizu, Motomu Kanai, Tetrahedron Lett. 2014, 55, 3727-3737.
(27) “「ブログ」は合成化学研究をどう変えるか”, 生長幸之助, 有機合成化学協会誌, 2014, 72,
74-78.
(28) “アミンの穏和な酸素酸化反応および環境調和型酸化カップリングを進行させる銅/keto-ABNO触媒系” 生長幸之助、園部敏亮、金井求, 和光純薬時報, 2014, 82, 2-5.
(29) ”アルツハイマー病の原因物質の正体？―脳に存在するアミロイド繊維の三次元構造―” 相馬洋平, 化学, 2014, 69, 64-65.
(30) “アミロイドβペプチドの凝集を標的とした創薬化学” 相馬洋平, 谷口敦彦, 金井求, 化学工業, 2014, 65, 837-841.

－74－
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受 賞 関 連
生長幸之助

優秀発表賞（学術）（日本化学会第 94 春季年会）

相馬洋平

日本薬学会奨励賞

田辺佳奈

優秀発表賞（学術）（日本化学会第 94 春季年会）

鈴木雄大

優秀ポスター発表賞（第 4 回 CSJ 化学フェスタ）

小島正寛

学生優秀発表賞（日本薬学会第 134 年会）

森田雄也

学生優秀発表賞（日本薬学会第 134 年会）

関陽平

学生優秀口頭発表賞（第 12 回次世代を担う有機化学シンポジウム）
ポスター賞（日本ケミカルバイオロジー学会 第 9 回年会）

池本英也

学生優秀発表賞（日本薬学会第 134 年会）

清水裕介

ポスター賞（第 7 回有機触媒シンポジウム）

篠田清道

優秀ポスター発表賞（第 4 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)
國信洋一郎 科学技術振興機構
戦略的創造研究推進事業(CREST)
元素戦略を基軸とする物質・材料の革新的機能の創出 (2011 年 10 月～2017 年 3 月)

特
(1)

許

國信洋一郎、金井求、肖卿、特願 2014-008359、「フルオロシリル基を有する化合物及びその製造方法」2014 年 1 月 21 日出願(2)國信洋一郎、金井求、西田友明、PCT/JP2014/051137、「ピリジン N-オキシド-ボラン錯体」
2014 年 1 月 21 日出願(3)國信洋一郎、金井求、井田悠、西光海、特願 2014-015211、「ビピリジル化合物」2014 年 1
月 30 日出願(4)

金井求、相馬洋平、田辺佳奈、特願 2014-046681、「カスケードアミド切断反応による機能性分子逐次徐放システム」、2014 年 3 月 10 日出願(5)

金井求、相馬洋平、新井唯正、新谷卓士、特願 2014-112179、「アミド化合物及びこれを含
－75－
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有する医薬」、2014 年 5 月 30 日出願(6)

金井求、川島茂裕、山次健三、朱海燕、天本義史、特願 2014-115494、「生体内の酵素機能と置き換えられる人工触媒システム」、2014 年 6 月 4 日出願(7)

金井求、相馬洋平、谷口敦彦、佐々木大輔、PCT/JP2014/65749、「生体内の酵素機能と置き換えられる人工触媒システム」、2014 年 6 月 13 日出願(8)

金井求、相馬洋平、谷口敦彦、清水裕介、特願 2014-145736、「ベンゾチアゾール化合物及びこれを含有する医薬」2014 年 7 月 16 日出願(9)金井求、松永茂樹、特願 2014-196358、「アルコール類の製造方法」、2014 年 9 月 26 日出願(10)

金井求、相馬洋平、新井唯正、新谷卓士、PCT/JP2014/082521、「アミド化合物及びこれを含有する医薬」、2014 年 12 月 9 日出願(11)Kanai, M.; Sohma, Y.; Arai, Y.; Sasaki, D.; Kobayashi, Y. “Cyclic peptide and pharmaceuticalproduct containing same for inhibition of amyloid β aggregation.” PCT Int. Appl. (2014) WO
2014103481 A1 20140703.

(12)

Sugiyama, A.; Doi, H.; Kodama, T.; Inoue, T.; Mizohata, E.; Kawato, T.; Meshizuka, T.; Kanai, M.;
Shimizu, Y.; Yamamoto, T. "Biotin alterant, streptavidin mutants, and uses thereof" PCT Int. Appl.
(2014) WO 2014129446 A1 20140828.

(13)

Kanai, M.; Komatsu, H. "Fluorescent imaging reagent for acetylation in cells and visualization of
intracellular acetylation using the reagent" PCT Int. Appl. (2014) WO 2014057999 A1 20140417.

(14)

Kuninobu, Y.; Kanai, M.; Nishida, T. "Nitrogenated aromatic compound-N-oxide-borane
complexes and fluorescent agents containing them" PCT Int. Appl. (2014) WO 2014132704 A1
20140904.

(15)

Kanai, M.; Sohma, Y.; Taniguchi, A.; Sasaki, D. "Aβ peptide oxidant, and use thereof" PCT Int.
Appl. (2014) WO 2014200091 A1 20141218.

書

籍

なし

招待講演、依頼講演等
金井 求
2014/1/17

住友化学 健康・農業関連事業研究所、宝塚、「触媒にどこまでできるのか：有機合成化学と生命科学の融合を目指して」

2014/3/27

第 94 回日本化学会春季年会、有機合成化学を起点とするものづくり戦略、名古屋大学、「触媒にどこまでできるのか」

2014/4/24

Dept. of Chemistry and Biochemistry, UCLA, “Merging Organic Synthesis and Life
Science by Catalysis”

2014/4/25

Dept. of Chemistry and Biochemistry, University of Texas at Austin, “Merging Organic
Synthesis and Life Science by Catalysis”
－76－
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2014/4/28

Dept. of Chemistry, Vanderbilt University, “Merging Organic Synthesis and Life
Science by Catalysis”

2014/6/27

第 9 回理研シンポジウム、理研、和光、「触媒にどこまでできるのか」

松永茂樹
2014/1/30

新学術領域「分子活性化」 公開シンポジウム,「求核的 Co 活性種を活用した複素環 C-H 官能基化」

2014/2/3

阪大基礎工研究会：金属新機能場の開拓を目指して 「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〜」

2014/4/24

持田製薬 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〜」

2014/5/10

慶応有機化学若手シンポジウム, 「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〜」

2014/10/16

第４回 CSJ フェスタ 2014 企画シンポジウム「キラル多核錯体の設計と触媒的不斉合成への応用」

2014/10/27

2nd International Conference on Organometallics and Catalysis,「High Valent Cationic
Cp*Co(III)-Catalysis」

2014/10/31

島津製作所 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〜」

2014/11/6

三井化学 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〜」

生長幸之助
2014/7/2

Stony Brook University New York, “Radical-Conjugated Redox Catalysis: the Powerful
Chemoselectivity and Reactivity”

2014/9/6

有機分子触媒若手セミナー「有機ラジカルの精密設計が拓く新規選択的酸化反応」

國信洋一郎
2014/7/11“Rhenium-Catalyzed Synthesis of Iminoisoindolinones and Polyimide Analogues via
C-H Bond Functionalization”
JST・CREST Symposium “Element Strategy Initiative for Organometallic Chemistryand Homogeneous Catalysis” as a Pre-symposium of ICOMC 2014 in Fukuoka,
Fukuoka, Japan

2014/10/10「機能性分子合成を志向した新規 C-H 結合変換反応の開発」
第１回次世代の有機化学・広島シンポジウム、広島大学

2014/12/2「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～医薬品合成を志向した新反応開発～」
アステラス製薬筑波研究センター講演会、アステラス製薬筑波研究センター

2014/12/14-17“Development of Novel C-H Bond Transformations Directed Towards Organic
－77－
目次へ

Functional Materials”
8th Singapore International Chemical Conference (SICC-8)
National University of Singapore (NUS), Singapore
2014/12/27“Development of Novel C-H Bond Transformations Directed Towards The Synthesis of
Organic Functional Molecules”
2014 Taiwan-Japan Symposium of Frontier Research on Applications of Organometallics
and Atomic Layers
National Taipei University of Technology, Taipei, Taiwan

相馬洋平
2014/7

アミロイドの凝集を標的とした創薬志向研究、第 49 回天然物化学談話会（岡山）川島茂裕
2014/3「薬剤感受性分裂酵母は新たな有用なモデル生物になり得るか？」2013 年度国立
遺伝学研究所研究会「単細胞システムの細胞構築・運動・増殖機構の研究」

プレスリリース
含窒素複素環の位置選択的トリフルオロメチル化反応 (JST, 2014/3/14)

－78－
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◆ 天然物化学教室 ◆
教

授

阿部

郁朗（あべ・いくろう）

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

准教授

静岡県立大学薬学部准教授、薬学博士

脇本

敏幸（わきもと・としゆき）

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

助

教

淡川

孝義（あわかわ・たかよし）

平成 18 年東京大学卒、平成 23 年同大学大学院農学生命科学研究科博士課程修了
博士（農学）(当該年度研修出向中)

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

助

教

森

貴裕（もり・たかひろ）

平成 22 年静岡県立大学卒、平成 24 年東京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
－79－
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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。
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—共生微生物系の化学防御機構
Calyculin生合成遺伝子クラスターの上流にコードされるリン酸基転移酵素CalQの機能解析を行った結果、calyculin AおよびCのリン酸基部分に一分子のリン酸基を付加し、ピロホスフェート体
phosphocalyculin AおよびCを与えることが分かった。しかしながら、これまでにphosphocalyculin類の単離例はなかったため、海綿抽出物を再度精査した。過去の報告例では、採集後の生海綿あるいは凍結保存した海綿を用いて各種有機溶媒による抽出を行っていた。しかしながら、これらの方法では様々な溶媒や緩衝液を用いてもcalyculin類が主要代謝産物として検出されるのみであった。一方、興味深いことに、採集後の生の海綿を液体窒素中で瞬間的に凍結後、凍結乾燥した試料をメタノールで抽出すると、主要代謝産物はphosphocalyculin AおよびCであることが明らかとなった。Phosphocalyculin Aはcalyculin Aよりも約1,000倍細胞毒性が低下しており、calyculin Aのプロドラッグ体であることが示唆された。実際に、海綿 D. calyx より粗酵素液を調製し、phosphocalyculin類との反応を行うと、数分以内にcalyculin類へと変換された。また、海綿を２分間ナイフで切り刻み、その後のcalyculin Aへの生物変換過程を解析した結果、この反応が海綿組織の傷害によって瞬時に進行することが明らかになった。以上の結果は、化学防御物質の前駆体として蓄えられたphosphocalycuin Aが、外部から何らかの刺激や攻撃が加わった際に直ちに脱リン酸化され強力な細胞毒性物質であるcalyculin Aに変換される「activated chemical defense」機構を支持している（図１）
。

－80－
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図１ 海綿Discodermia calyxのactivated chemical defense機構
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) に由来するメロテルペノイド
はとりわけ大きな構造多様性を有するのみならず、特異な分子構造を有するものも少なくない。
当研究室ではこれまでに、DMOA 由来メロテルペノイドのうち terretonin、austinol、andrastin Aの生合成研究を行い、これら化合物群の構造多様性を生み出す分子基盤の一端を明らかにしてきた。本年は、新たに特異な分子内架橋構造を有する anditomin に着目し、その生合成の全容解明を目指した。
Anditomin ならびにその生合成前駆体である andilesin 類は特異な分子内架橋構造を有する化合物であり、その生成機構には長らく興味が持たれてきたが、anditomin 生合成遺伝子や生合成酵
素は一切明らかにされていなかった。まず、anditomin を生産する Emericella variecolor のドラフ
トゲノムシーケンス解析を実施し、anditomin 推定生合成遺伝子クラスターを見出した。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、本クラスターのコードする各酵素の機能ひいては anditomin の全生合成経路を明らかにするに至った。
興味深いことに、anditomin の分子内架橋構造は旧来 Diels-Alder 反応を経て合成されると推定されてきたが、実際にはこのユニークな骨格はジオキシゲナーゼ AndA による骨格転位反応を経て合成されることを明らかにした。

－81－
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図２

Anditomin の全生合成経路

３．糸状菌由来Ⅲ型ポリケタイド合成酵素CsyBの構造機能解析
ポリケタイド化合物は、植物、微生物等、様々な生物から単離される、医薬品資源としても重要な化合物群である。このポリケタイド化合物の基本骨格構築を担うのがポリケタイド合成酵素（PKS）であり、C2 のアセチルユニットの伸長反応を触媒する。Ⅲ型ポリケタイド合成酵素は分子量約 40kDa のホモダイマー酵素であり、植物、微生物に広く分布している酵素群である。例えば、カルコン合成酵素（CHS）は、１分子の p-coumaroyl-CoA を受け入れ、3 分子の malonyl-CoAを縮合し、naringenin chalcone を生産する酵素である。その他にも様々な芳香族化合物の CoA エ
ステルや、脂肪酸の CoA エステルを受け入れるⅢ型 PKS が同定、機能解析が行われている。
糸状菌 Aspergillus oryzae 由来 CsyB は、fatty acyl-CoA、malonyl-CoA、acetoacetyl-CoA から 3acyl-4-hydroxy-6-alkyl--pyrone（AcAP）骨格を形成するⅢ型 PKS である。上述のように一般的なⅢ型 PKS は開始基質に、複数回 malonyl-CoA の脱炭酸を伴った縮合反応を触媒するのに対し、本酵素は、malonyl-CoA の脱炭酸を伴った縮合に加え、acetoacetyl-CoA とアルキルジケタイド中間体の縮合も触媒する。このような反応を触媒するⅢ型 PKS は初めての例であり、その詳細な反応メカニズムの解明を目的として X 線結晶構造解析に着手した。結果、CsyB の野生型を 1.7 Åの分解能で全体構造の取得に成功した。詳細な活性部位の解析の結果、CsyB の活性部位には、他のⅢ型 PKS において保存されている F375 が Ile に置換され、主鎖の向きが変化したことにより他のⅢ型 PKS には見られない、深さ約 8 Å の新規疎水性ポケットが存在していた。この新規
ポケットの役割を検討すべく、変異体実験を行った結果、興味深いことに、I375W 変異体では完全に活性が消失したのに対し、I375F 変異体においては基質特異性の拡張が見出された。さらに、両変異体の結晶構造を取得し、その活性部位を観察したところ、I375W での新規ポケット消失とI375F での拡大が明らかとなり、CsyB はこの新規ポケットを利用し２分子のアルキル鎖の縮合反応を触媒することが判明した。これらの結果を基に、CsyB における AcAP 骨格形成メカニズムを提唱した。Ⅲ型 PKS において、２つ目のポケットを利用した触媒反応は初めての例であり、さらなるⅢ型 PKS の触媒多様性、構造多様性に興味が持たれる。
－82－
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O

O
CoAS

CoAS

CH 3

R

O

O

1 x CoAS

CH 3
OH

O
OH

R

O

O
R

R

OH

I375W
C278

C278

C278

L274

L274

I253

I375

I253

F375

H310
H377
C155

I253

W375
H310

H310
A254

H377
C155

N343

図３

O

C 3-C7 3-acyl-4-hydroxy-6-alkyl--pyrone
R = n-C2-C6

I375F
L274

O
R

C3-C18 fatty acyl-diketide-CoA
R = n-C2-C17

WT

O

O

CoAS

C3-C18 fatty acyl-CoA
R = n-C2-C17

A254

O

C2-C18 3-acetyl-4-hydroxy-6-alkyl--pyrone
R = n-C1 -C17

malonyl-CoA

CoAS

O

CH 3

acetoacetyl-CoA

acetyl-CoA

O

A254

N343

H377
C155
N343

CsyB が触媒する反応と活性部位構造教育の概要
天然物化学教室では、薬学部の講義として、｢有機化学 IV｣と｢天然物化学」を担当している。「有機化学 IV」では、薬学における有機化学の基礎として、天然物を中心とした生体物質の化学、生
物活性、生合成を講義している。この中には、生体物質の分離精製法や、スペクトル解析による構
造決定法、生合成研究法、植物バイオテクノロジーの基礎など天然物化学研究の最新の研究法も含まれている。天然物化学の教育は、ともすれば個々の化合物に個別的な、また記述的なものになりがちであるが、生合成的な分類体系を先ず理解させることにより、多様な構造からなる天然物を、
医薬品資源となるケミカルプールとして把握しやすくする工夫を凝らしている。「天然物化学」の講義では、局方収載の天然薬物を中心に、世界各国で伝統薬として用いられる薬用植物、また、近年生物活性天然物のソースとして研究の進展が注目されている海洋天然物、等を取り上げ、構造と生物活性、生合成、医薬資源としての評価等、医薬品資源としての天然物の重要性の理解を図っている。
大学院の講義では、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
－83－
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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 6 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、また、2013 年 8 月より松田侑大助教、2014 年 4 月より森貴裕助教が新たに着任した。

｢天然物化学｣という学問分野は、自然界に存在する天然有機化合物の単離構造決定、生物活性、
構造活性相関、全合成、生合成、化学生態学、起源生物の分類・進化等々広範な学際領域にわたる
総合科学である。薬学系における天然物化学は、歴史的には、天然薬物の有効成分の解明、医薬品開発のための新リード化合物の探索を中心として発展してきた。現在においても新規リード化合物探索において天然物が重要なケミカルプールとして期待されているのは、天然物の示す構造多様性、
またそれによってもたらされる生物活性の多様性に由来している。当教室では、天然物化学のカバ
ーする領域の中でも、天然物の構造多様性をもたらす「生合成」に焦点を絞り、生合成経路の確立、生合成酵素の機能解明・発現制御、生合成酵素の機能改変、生合成酵素遺伝子による微生物・植物の二次代謝工学を目標に、より先鋭化した研究を展開してきた。
具体的な研究テーマは、研究の概要の項に記したとおりであるが、いずれも天然物の基本炭素骨格を構築する生合成酵素の機能解析が鍵となる研究である。研究開始当初、これらの酵素遺伝子に関する研究は国際的にもほとんど例がなく、遺伝子の探索に苦労したが、最近では多種の天然物生
産生物種のゲノム配列情報が明らかにされ、新規生合成酵素遺伝子のクローニングは比較的容易になり、当該年度においても新規生合成酵素遺伝子の取得、そのコードする酵素タンパクの精密な機能解析を達成した。研究成果は、いずれも国際学術誌に掲載され、また、国際学会の招待講演としても発表され、高い評価を得ている。この間公表した研究成果は、薬学領域のみならず理学系、農
－84－
目次へ

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, Toshiyuki Wakimoto, Takahiro Mori, Takayoshi Awakawa, Ikuro Abe: Complete
biosynthetic pathway of anditomin: Nature’s sophisticated synthetic route to a complex fungal
meroterpenoid. J. Am. Chem. Soc., 136, 15326-15336 (2014).
2) Toshiyuki Wakimoto, Yoko Egami, Yu Nakashima, Yukihiko Wakimoto, Takahiro Mori, Takayoshi
Awakawa, Takuya Ito, Hiromichi Kenmoku, Yoshinori Asakawa, Jörn Piel, Ikuro Abe: Calyculin
biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by a sponge symbiont. Nat. Chem. Biol., 10,
648–655 (2014).
3) Takayoshi Awakawa, Lihan Zhang, Toshiyuki Wakimoto, Shotaro Hoshino, Takahiro Mori, Takuya
Ito, Jun Ishikawa, Martin E Tanner, Ikuro Abe: A methyltransferase initiates terpene cyclization inteleocidin B biosynthesis. J. Am. Chem. Soc., 136, 9910-9913 (2014).
4) Micheal C. Wilson, Tetsushi Mori, Christian Rückert, Agustinus R. Uria, Maximilian J Helf, Kentaro
Takada, Christine Gernert, Ursula A. E. Steffens, Nina Heycke, Susanne Schmitt, Christian Rinke,
Eric J. N. Helfrich, Alexander O. Brachmann, Cristian Gurgui, Toshiyuki Wakimoto, Matthias
Kracht, Max Crüsemann, Ute Hentschel, Ikuro Abe, Shigeki Matsunaga, Jörn Kalinowski, Haruko
Takeyama, Jörn Piel: An environmental bacterial taxon with a large and distinct metabolic repertoire.

Nature, 506, 58-62 (2014).
5) Karen Co Tan, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Lipodiscamides A–C, new cytotoxic lipopeptides
from Discodermia kiiensis. Org. Lett., 16, 3256-3259 (2014).
6) Xiao‐Long Yang, Takayoshi Awakawa, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Three acyltetronic acidderivatives: Noncanonical cryptic polyketides from Aspergillus niger identified by genome mining.

ChemBioChem, 15, 1578-1583 (2014).
7) Hiroki Tajima, Toshiyuki Wakimoto, Kentaro Takada, Yuji Ise, Ikuro Abe: Revised structure of
cyclolithistide A, a cyclic depsipeptide from the marine sponge Discodermia japonica. J. Nat. Prod.,77, 154-158 (2014).
－85－
目次へ

8) Yoko Egami, Toshiyuki Wakimoto, Ikuro Abe: Phosphocalyculin C as a pyrophosphate protoxin of
calyculin C in the marine sponge Discodermia calyx. Bioorg. Med. Chem. Lett., 24, 5150-5153(2014).
9) Dengfeng Yang, Takahiro Mori, Takashi Matsui, Makoto Hashimoto, Hiroyuki Morita, Isao Fujii,
Ikuro Abe: Expression, purification and crystallization of a fungal type III polyketide synthase that
produces the csypyrones. Acta Cryst. Sec. F. Struct. Biol. Cryst. Commun., 70, 730-733 (2014).
10) Lihan Zhang, Jing Chen, Takahiro Mori, Yan Yan, Wen Liu, Ikuro Abe: Crystallization andpreliminary X-ray diffraction analysis of AntE, a crotonyl-CoA carboxylase/reductase from

Streptomyces sp. NRRL 2288. Acta Cryst. Sec. F. Struct. Biol. Cryst. Commun., 70, 734-737(2014).

総説・著書・教科書・特許
著書
1)

Yudai Matsuda, Ikuro Abe: Meroterpenoids. In Biosynthesis and Molecular Genetics of Fungal

Secondary Metabolites, Springer, Chapter 13, pp. 289-301 (2014).
2)

Ikuro Abe: The oxidosqualene cyclases: One substrate, diverse products. In Natural Products:

Discourse, Diversity and Design, Wiley, Chapter 16, pp. 297-316 (2014).
3)

阿部郁朗: 生合成工学による創薬、ファルマシア、第 50 号、509-511 (2014)4)

淡川孝義、森貴裕、阿部郁朗: 植物ポリケタイド合成酵素の機能制御による非天然型化合物
生産、生物工学会誌、第 92 号、420-423 (2014)

招待講演
1)

阿部

郁朗：2014.3.28.「メロテルペノイド生合成マシナリーの解明と制御」日本薬学会第134 回年会シンポジウム：天然物化学の新潮流と将来への展望（熊本）2)阿部

郁朗：2014.3.30.「メロテルペノイド生合成アセンブリーラインの解明と制御」日本化学会第 94 春季年会、特別企画：バイオインフォマティクスを駆使した生物活性天然物の供給への挑戦（名古屋）3)

阿部 郁朗：2014.5.28. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” 9th International
－86－
目次へ

Symposium on Chromatography of Natural Product (Lublin, Poland)4)阿部郁 朗 ： 2014.6.3. “Biosynthesis of fungal meroterpenoids” 97th Canadian Chemistry

Conference and Exhibition (Vancouver, Canada)5)

阿部

郁朗：2014.6.12. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” University of

British Columbia (Vancouver, Canada)6)

阿部郁朗：2014.6.16. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” Simon Fraser

University (Vancouver, Canada)7)

阿部

郁朗：2014.6.23. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” University ofAlberta (Edmonton, Canada)8)

阿部

郁朗：2014.6.25. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” University ofCalgary (Calgary, Canada)
9)

阿部 郁朗：2014.7.2.「天然物の生合成工学」第 49 回天然物化学談話会（岡山）10) 阿部 郁朗：2014.7.8.「天然薬物の生合成工学」慶応大学理工学部大学院特別講義（横浜）11) 阿部

郁朗：2014.9.15. “Calyculin biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by asponge symbiont” International Symposium on Marine Biotechnology and Ocean Cnservation(Jakarta, Indonesia)12) 阿部

郁朗：2014.10.23. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” 2014 Fall

Annual Convention of Pharmaceutical Society of Korea (Gyeongju, Korea)
13) 阿部 郁朗：2014.10.30. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” China-JapanKorea-joint-International Symposium (Shenyang, China)14) 阿部

郁朗：2014.11.23. “Calyculin biogenesis from a pyrophosphate protoxin produced by asponge symbiont” Flinders University (Adelaide, Australia)
15) 阿部

郁朗：2014.12.6.「メロテルペノイド生合成アセンブリーラインの解明と制御」文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」生合成マシナリー第８回公開シンポジウム（東京）16) 阿部

郁朗：2014.12.8.「糸状菌由来複雑骨格天然物の生合成マシナリーの解明と制御」東
－87－
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京大学生物生産工学研究センターシンポジウム（東京）17) 阿 部郁 朗 ： 2014.12.18. “Engineered biosynthesis of medicinal natural products” Jinan

University (Guangzhou, China)18) 脇本

敏幸：2014.7.14.「多様な天然物を生産する海綿共生バクテリア」 静岡大学農学部公開講演会（静岡）
19) 脇本

敏幸：2014.9.14.「海綿由来生物活性物質の生合成に関する研究」日本生薬学会第 61

年会 学術貢献賞受賞講演（福岡）20) 脇本

敏幸：2014.12.5.「Calyculin A 生合成機構の解析」文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」生合成マシナリー第８回公開シンポジウム（東京）21) 脇本 敏幸：2014.11.5.「Calyculin A の生合成研究」第 20 回天然薬物の開発と応用シンポジ
ウム（東京）
22) 松田侑大：2014.11.5.「構造多様性に富む糸状菌メロテルペノイド生合成における分子基盤の解明」第 20 回天然薬物の開発と応用シンポジウム 日本薬学会生薬天然物部会奨励研究賞受賞講演（東京）

国際交流、及び社会への貢献
1)

阿部 郁朗：日本薬学会

2) 阿部 郁朗：日本生薬学会

生薬天然物化学部会常任世話人、庶務幹事
評議員、財務理事

3) 阿部 郁朗：植物化学シンポジウム（植物化学研究会）
4) 阿部 郁朗：天然有機化合物討論会
5)阿部郁朗：酵素工学研究会

6) 阿部 郁朗：厚生労働省
7) 阿部 郁朗：公益財団法人世話人、代表世話人

役員（委員）

薬事・食品衛生審議会臨時委員
薬理研究会

評議員

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
－88－
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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
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

－89－
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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、博士（薬学）講 師宮本 和範（みやもとかずのり）

平成 14 年徳島大学薬学部卒、平成 16 年同大大学院薬学研究科博士前期課程修了
前職：徳島大学大学院薬科学教育部 助教、博士（薬学）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、博士（理学）

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。

－90－
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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．擬分子内反応によるアルキンの初のトランス選択的ジボリル化反応の開発
ビニルボロン酸誘導体は医薬品や機能性分子のビルディングブロックとして非常に有用であり、その構造の多様化を指向した新たな合成法の開発は喫緊の課題です。なかでも二重結合の両端それぞれにホウ素を有する1,2-ジボリルオレフィン類は特に重要ですが、これまで、二重結合にシス型にホウ素が置換した 1,2-ジボリルオレフィンの合成法のみが知られており、トランス体の効率的な合成法は存在しませんでした。私達は、ボリルアニオン（等価体）のアルキンへの付加により、トランス型の置換様式が可能になると考え、研究に着手しました。まず、アルコキシドで活性化したジボロンと内部アルキンの、分子間での付加反応を検討しましたが、反応は全く進行しなかったた
め、内部アルキンにアルコキシドを導入し、擬分子内的にジボロンを活性化することでボリルアニ
オン等価体の三重結合への付加を実現しました（図１）。本手法と鈴木－宮浦クロスカップリング反応を組み合わせることで、4 置換オレフィンを高い立体選択性をもって合成することも可能です。
また、本反応で得られるオキサボロロール骨格は、それ自体が生理活性物質として近年注目を集めているファーマコフォアであり、本手法は様々な置換様式を有するオキサボロロール化合物を迅速に供給する強力な手法でもあります。本反応は反応形式を精密にデザインすることによって、通常不安定なボリルアニオンの発生とそのアルキンへの求核付加を可能にし、アルキンのトランス選択
－91－
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的なジボリル化反応を達成した初めての例であり、今後の創薬への貢献が期待されます。

図１ 擬分子内反応によるアルキンのトランス選択的ジボリル化反応
３．ハロゲン－亜鉛交換反応を基軸とする芳香族ハライドのパーフルオロアルキル化反応の開発
有機含フッ素化合物の代表的な応用例としては医薬・農薬・機能性分子が挙げられます。そのため、これまでトリフルオロメチル基をはじめとする低フッ素化アルキル基やフッ素原子の有機分子への導入法が精力的に開発されてきました。私たちは、それらと比較してこれまで合成化学的に未成熟であった有機分子への「パーフルオロアルキル基」の導入法を発展させるべく研究に取り組んでおります。一般に、パーフルオロアルキル金属種は極めて不安定であり、従来用いられてきたパーフルオロアルキルリチウム/マグネシウム試薬を用いる反応には、
極低温下条件が要求されておりました。私たちは亜鉛に注目し、①ジアルキル亜鉛とハロゲン化パーフルオロアルキルのハロゲン－亜鉛交換反応により、パーフルオロアルキル基－亜鉛結合を生成すること、②亜鉛の配位子として、中性有機 Lewis 塩基であるN,N'-ジメチルプロピレン尿素を用いることを鍵として、室温から120˚C 下でも安定なパーフルオロアルキル亜鉛錯体を創製しました。本錯体は、触媒量のヨウ化銅(10 mol%) の存在下、種々のハロゲン化アリールとのクロスカップリング反応により、目的のパー
フルオロアルキル化芳香族化合物を中程度から高収率で与えることを見出しました。さらに、本錯体が「アルゴン雰囲気・室温・遮光条件下」にて、少なくとも３ヶ月は活性を損ねず安定に存在し、調製直後と同等の収率でカップリング反応を進行させることも併せて確認しております。この錯体の安定性は、密度汎関数法を用いた理論計算によっても裏付けられ、今後、パーフルオロアルキル基を導入するツールとして、試薬化を検討しています。
FG
X
Et 2ZnRF –I, DMPU
Halogen-Zinc
Exchange

Et

CuI (cat.)R F Zn

DMPU
DMPU

FG
RF

Cross-coupling

R F–Zinc Complex

図２ 芳香族ハライドのパーフルオロアルキル化反応の開発

－92－
目次へ

４．18π 芳香族ベンジフタロシアニン：芳香族性を調節可能な機能性近赤外色素の開発
フタロシアニンは 4 つのイソインドリンユニットから構成される人工の分子であり、その骨格はHückel 則を満たす平面環状の 18π 芳香族構造を有し、可視領域から近赤外領域にかけて非常に強い吸光と蛍光を示すため、分子レベルでの基礎物性から、機能性色素としての応用まで盛んに研究がなされています。一方で、1 つのイソインドリンユニットをベンゼン環で置換したフタロシアニ
ン類縁体であるベンジフタロシアニンの研究例は少なく、芳香族性を含めた電子的構造はいまだに解明されていませんでした。そこで私たちは、ベンゼン環の代わりにレゾルシノールを導入したベンジフタロシアニンを設計・合成し、詳細に解析しました。その結果、本ベンジフタロシアニンがレゾルシノール上の化学反応・互変異性、すなわち 6π と 18π 芳香族の交換によってその光学的特性を変化させることを見出し、特に 18π 型芳香族を取るときに近赤外領域に大きな吸収を示すことを見出しました。この現象を利用して、新たな環境応答型近赤外色素の開発に取り組んでおりま
す。

HO

O

HO

OH

N

NH

N

N

N

N

N

N

N

N

N

H
N

N

Phenol form

Quinoidal form

DMF

H
N

ethanol

CHCl3- toluene

図３ ベンジフタロシアニン型機能性近赤外色素の開発

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
－93－
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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「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。
「ケミカルバイオロジー特論」では、計算化学を概説し、医薬化学を指向した基礎有機
化学と構造有機化学について講義している。
研究室内では、「原子・電子レベルで現象を理解し、分子の自在構築によって物質を科学する」という研究目標を達成すべく、人材育成を行なっている。すなわち、有機化学・物理化学・計算化学
等の幅広い教養とともに自らが考える力を併せ持つ必要がある。日々の研究においては一人一人とのディスカッションを密に行ない，研究テーマから各種実験技術の習得等、綿密な教育を心がけているのと同時に、自由な発想に基づく各自のアイデアを重視している。当教室におけるセミナーでは、研究報告および文献紹介を定期的に行ない、研究の理解・プレゼンテーション及び議論する能力の習得に力を入れている。セミナーにおいては学年に関係なく活発な議論が行なわれることが当教室のセミナーの特長である。さらに研究室外においても積極的に研究室メンバーが関連学会・シンポジウムに参加することを奨励し、国内外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 月より徳島大学から宮本和範講師が着任し、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、博士課程の学生５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。

－94－
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＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
学 術 論 文1.

trans-Diborylation of Alkynes: Pseudo-Intramolecular Strategy Utilizing Propargylic Alcohol Unit
Yuki Nagashima, Keiichi Hirano,* Ryo Takita, and Masanobu Uchiyama*J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 8532-8535.

2.

18π Tautomeric Benziphthalocyanine: A Functional Near-IR Dye with Tunable Aromaticity
Naoyuki Toriumi, Atsuya Muranaka,* Keiichi Hirano, Kengo Yoshida, Daisuke Hashizume, andMasanobu Uchiyama*
Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 7814-7818.

3.

A two-coordinate boron cation featuring C–B(+)–C bonding
Yoshiaki Shoji,* Naoki Tanaka, Koichiro Mikami, Masanobu Uchiyama, and Takanori Fukushima
Nature Chem., 2014, 6, 498-503.

4.

Non-volatile Organic Memory with Sub-millimetre Bending RadiusRichard Hahnkee Kim,* Hae Jin Kim,* Insung Bae, Sun Kak Hwang, Dhinesh Babu Velusamy, Suk
Man Cho, Kazuto Takaishi, Tsuyoshi Muto, Daisuke Hashizume, Masanobu Uchiyama, Pascal Andre,
Fabrice Mathevet, Benoit Heinrich, Tetsuya Aoyama, Dae-Eun Kim, Hyungsuk Lee, Jean-Charles
Ribierre, and Cheolmin Park
Nature Commun., 2014, 5, 3583.

5.

Unraveling the Electronic Structure of Azolehemiporphyrazines: Direct Spectroscopic Observation ofMagnetic Dipole Allowed Nature of the Lowest π-π* Transition of 20π-Electron Porphyrinoids
Atsuya Muranaka,* Shino Ohira, Naoyuki Toriumi, Machiko Hirayama, Fumiko Kyotani, Yukie Mori,
Daisuke Hashizume, and Masanobu Uchiyama*
J. Phys. Chem. A, 2014, 118, 4415-4424.

6.

Structural Effects in Lithiocuprate Chemistry: the Elucidation of Reactive Pentametallic Complexes
Philip J. Harford, Andrew J. Peel, Joseph P. Taylor, Shinsuke Komagawa, Paul R. Raithby, Thomas P.
Robinson, Masanobu Uchiyama,* and Andrew E. H. Wheatley*
Chem. Eur. J., 2014, 20, 3908-3912.

7.

Synthesis and Properties of Palladium(II) Complexes of Aromatic Hemiporphyrazines
Atsuya Muranaka,* Fumiko Kyotani, Xingmei Ouyang, Daisuke Hashizume, and Masanobu
Uchiyama*
J. Porphyrins Phthalocyanines, 2014, 18, 869-874.

8.

Helical π-Systems of Bidipyrrin-Metal Complexes
Hiromitsu Maeda,* Takuma Nishimura, Akira Tsujii, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama, andAtsuya Muranaka
Chem. Lett., 2014, 43, 1078-1080.

9.

Binaphthyl-based Chiral Macrocyclophanes with Variously Sized Cavities: Dn-Symmetrical Structure
Constructed from Unidirectionally-Inclined Rod Segments
Kazuto Takaishi,* Tatsuya Yabe, Masanobu Uchiyama and Akihiro Yokoyama*
－95－
目次へ

Tetrahedron, 2014, 70, 730-734.
10. Diastereoselective Deprotonative Metalation of Chiral Ferrocene Derived Acetals and Esters Using
Mixed Lithium-Cadmium and Lithium-Zinc Combinations
Gandrath Dayaker, Aare Sreeshailam, D. Venkata Ramana, Floris Chevallier, Thierry Roisnel, Shinsuke
Komagawa, Ryo Takita, Masanobu Uchiyama,* Palakodety Radha Krishna,* and Florence Mongin,*
Tetrahedron, 2014, 70, 2102-2117.
11. Thin Reduced Graphene Oxide Interlayer with a Conjugated Block Copolymer for High PerformanceNon-volatile Ferroelectric Polymer Memory
Dhinesh Babu Velusamy, Richard Hahnkee Kim, Kazuto Takaishi, Tsuyoshi Muto, Daisuke Hashizume,
Soyoon Lee, Masanobu Uchiyama, Tetsuya Aoyama, Jean-Charles Ribierre, and Cheolmin Park*
Org. Electron., 2014, 15, 2719–2727.
12. Influence of the Grain Orientation on the Charge Transport Properties of Organic Field-EffectTransistors
J. C. Ribierre,* Y. Yokota, M. Sato, A. Ishizuka, T. Tanaka, S. Watanabe, M. Matsumoto, A. Muranaka,
S. Matsumoto,* M. Uchiyama, and T. Aoyama*
RSC Adv., 2014, 4, 36729-36737.
13. Photophysical, Amplified Spontaneous Emission and Charge Transport Properties of Oligofluorene
Derivatives in Thin Films
E.Y. Choi, L. Mazur, L. Mager, M. Gwon, D. Pitrat, J.C. Mulatier, C. Monnereau, A. Fort, A.J. Attias,
K. Dorkenoo, J. E. Kwon, Y. Xiao, K. Matczyszyn, M. Samoc, D.-W. Kim, A. Nakao, B. Heinrich, D.
Hashizume, M. Uchiyama, S. Y. Park, F. Mathevet, T. Aoyama, C. Andraud, J. W. Wu, A. Barsella, andJ. C. Ribierre*
Phys. Chem. Chem. Phys., 2014, 16, 16941-16956.
14. Titanium-induced Charge of Si(001) Surface Dependent on Local Configuration
K. Shudo,* T. Aoki, S. Ohno, K. Yamazaki, F. Nakayama, M. Tanaka, T. Okuda, A. Harasawa, I.
Matsuda, T. Kakizaki, and M. Uchiyama
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom., 2014, 192, 35-39.
15. In Situ KPFM Imaging of Local Photovoltaic Characteristics on Structured Organic Photovoltaic
Devices
Satoshi Watanabe,* Yasumasa Fukuchi, Masako Fukasawa, Takafumi Sassa, Atsushi Kimoto, Yusuke
Tajima, Masanobu Uchiyama, Takashi Yamashita, Mutsuyoshi Matsumoto, and Tetsuya Aoyama*
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6, 1481–1487.
16. Molecular Motion Induced by Multivibronic Excitation on Semiconductor Surface
Tatsuya Momose, Ken-ichi Shudo,* Hannes Raebiger, Shin-ya Ohno, Takeshi Kitajima, Masanobu
Uchiyama, Takanori Suzuki, and Masatoshi Tanaka
J. Phys. Chem. C, 2014, 117, 1554–1559.

－96－
目次へ

総 説・著 書
1.

The Development of C-C Cross-Coupling Reaction of Monocarba-closo-dodecaborate Anion for the
Synthesis of Functional Molecules
Junichiro Kanazawa,* Ryo Takita, and Masanobu Uchiyama*
YAKUGAKU ZASSHI, 2014, 134, 783-788 (Invited Review).

2.

Design, Synthesis, and Structure-activity Relationship Study of Organoantimony Compounds that
Induce the Expression of Perlecan in Vascular Endothelial Cells
Hiroyuki Naka, Ryo Takita, Toshiyuki Kaji,* and Masanobu Uchiyama
YAKUGAKU ZASSHI, 2014, 134, 789-7958 (Invited Review).

3.

New Avenues in the Directed Deprotometallation of Aromatics: Recent Advances in Directed Cupration
Philip J. Harford, Andrew J. Peel, Floris Chevallier, Ryo Takita, Florence Mongin*, Masanobu
Uchiyama,* and Andrew E. H. Wheatley*
Dalton Trans., 2014, 43, 14181-14203.

4.

New Formulas for Zincate Chemistry: Synergistic Effect and Synthetic Applications of Hetero-bimetal
Ate Complexes
Masanobu Uchiyama* and Chao Wang*"Organo-di-Metallic Compounds (or Reagents): Synergistic Effects and Synthetic Applications"
Zhenfeng Xi (Ed.), Topics in Organometallic Chemistry (BOOK), 2014, 47, 159-203.

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
学 会 発 表招待講演
1.

愛知学院大学薬学部講演会, 2014 年 4 月 23 日, 名古屋, 愛知学院大学, 元素の特性を活かした有機化学・物質科学・生命科学, 内山 真伸.

2.

第 25 回 日本微量元素学会, 2014 年 7 月 3 日, 岡山 岡山大学, 元素化学で拓く 新反応・新機能・新材料, 内山 真伸.

3.

日本プロセス化学会 2014 サマーシンポジウム, 2014 年 8 月 1 日, 千葉, タワーホール船堀,
理論計算と元素化学のインテグレーション反応開発・機能創製, 内山 真伸.

4.

関西学院大学講演会, 2014 年 9 月 4 日, 三田 関西学院大学, 元素の特性を活かした反応開発・物質創製・機能探索, 内山 真伸.

5.

第 106 回 有機合成シンポジウム, 2014 年 11 月 7 日, 早稲田 早稲田大学, 理論計算と合成
化学のインテグレーション反応開発／新材料創製, 内山 真伸（受賞講演）.

6.

京都府立医科大学医薬品化学特別講演会, 2014 年 11 月 17 日, 京都 京都府立医科大学, 元
素の特性を活かした反応開発・物質創製・機能探索, 内山 真伸.

7.

京都大学工学部講演会, 2014 年 11 月 18 日, 京都 京都大学, 元素の特性を活かした反応開発・物質創製・機能探索, 内山 真伸.

－97－
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8.

JT 医薬総合研究所 講演会, 2014 年 12 月 18 日, 高槻 JT 医薬総合研究所, 理論計算と元素
化学のインテグレーション物質創製・新反応開発, 内山 真伸.

9.

宇部興産株式会社社内講演会, 2014 年 1 月 30 日, 山口, 海洋産ポリエーテル系天然物の合成研究, 斉藤 竜男.

10. 第 46 回山口大学応用分子生命科学常盤台コロキアム, 2014 年 1 月 31 日, 山口, 海洋産ポリエーテル系天然物の合成研究, 斉藤 竜男.

一般講演
1.

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.

2.

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.

3.

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.

4.

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.

5.

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.

6.

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, 内山 真伸.

7.

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.

8.

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.

9.

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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10. 4th International Conference on Hypervalent Iodine Chemistry, 7 月 4 日 , ヒ ル ト ン 成 田 ,Iodoarene-catalyzed oxidative transformations using molecular oxygen
Kazunori Miyamoto, Yuuta Sakai, Junpei Yamashita, Masahito Ochiai.
11. 第 40 回反応と合成の進歩シンポジウム, 11 月 11 日, 東北大学 川内萩ホール, ジアリール
ハロガン（III）の SN1 型加溶媒分解反応を活用した三価の超原子価ハロガン置換基の脱離能の評価 (徳島大院薬, 理研, 東大院薬, 和大シス工) 宮本和範, 中西和郎, 林聡子, 落合正仁,
内山真伸.
12. 第 40 回反応と合成の進歩シンポジウム, 11 月 10 日, 東北大学 川内萩ホール, ボリルアニ
オン等価体の設計と新反応開 －ボリル亜鉛アート錯体によるホウ素化反応と擬分子内 transジボリル化反応－ (東大院薬, 理研) 平野圭一, 永島佑貴, 滝田良, 内山真伸.
13. 第 17 回 ヨウ素学会シンポジウム, 2014 年 9 月 19 日, 千葉大学, 末端酸化剤として酸素を利用する、アリール -λ3- ヨーダンによる触媒的 Hofmann 転移反応 (東大院薬, 徳島大院薬)宮本和範, 酒井祐太, 山下準平, 内山真伸.
14. 第 40 回反応と合成の進歩シンポジウム, 11 月 10 日, 東北大学 川内萩ホール, 単一分子でカラフル表示が可能な π 共役系色素化合物の合成と応用 (岡山大薬, 理研, 東大院薬) 神野伸一郎, 白崎良尚, 谷岡卓, 村中厚哉, 内山真伸, 澤田大介, 榎本秀一.
15. 第 61 回有機金属化学討論会, 2014 年 9 月 23 日〜 9 月 25 日, 福岡, カルボランアニオンのクロスカップリング反応の開発と機能創出 (理研・東大院薬) 滝田 良, 大塚麻衣, 金澤純一
朗, 内山 真伸.
16. 第 61 回有機金属化学討論会, 2014 年 9 月 23 日〜 9 月 25 日, 福岡, 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 (東大院薬) 南宏樹, 王超, 内山 真伸.
17. 第 4 回 CSJ 化学フェスタ 2014, 2014 年 10 月 14 日〜 10 月 16 日, 東京, 有機亜鉛試薬を用いたパーフルオロアリール基求核置換反応の開発（東大院薬, 理研）倉内大介, 平野圭一,
加藤久乃, 内山真伸.
18. 第 4 回 CSJ 化学フェスタ 2014, 2014 年 10 月 14 日〜 10 月 16 日, 東京, DFT 計算を用いた触媒移動型連鎖縮合重合の理論解析と分子内触媒移動能（東大院薬, 神奈川大院工, 理研）
増本優衣, 巳上幸一郎, 水越祥英, 佐藤玄, 野嶋雅貴, 横澤勉, 内山真伸.
19. 第 4 回 CSJ 化学フェスタ 2014, 2014 年 10 月 14 日〜 10 月 16 日, 東京, アルミニウム
試薬を用いる C–O 結合切断によるクロスカップリング反応の開発（東大院薬）小川博之, 王超, 内山真伸.
20. 第 4 回 CSJ 化学フェスタ 2014, 2014 年 10 月 14 日〜 10 月 16 日, 東京, 酸素を末端酸化剤とする触媒的 Glycol 開裂反応：ヨードアレーン触媒反応の新展開（東大院薬）山下準平,
宮本和範, 落合正仁, 内山真伸.
21. 第 4 回 CSJ 化学フェスタ 2014, 2014 年 10 月 14 日〜 10 月 16 日, 東京, 新たな含フッ素芳香族化合物創製を指向したパーフルオロアルキルオレフィン化反応の開発（東大院薬）原田康平, 平野圭一, 内山真伸.

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22. 第 106 回有機合成シンポジウム, 2014 年 11 月 6 日〜 11 月 7 日, 早稲田, ボリルアニオ
ン等価体の設計と新反応開発 －ボリル亜鉛アート錯体によるホウ素化反応と擬分子内 transジボリル化反応－, (理研・東大院薬) 滝田 良, 永島佑貴, 平野圭一, 内山 真伸.
23. Michinoku International Symposium on Porphyrins, Phthalocyanines and Functional π Molecules(MISPPF), Zao, Japan, 2014 年

10 月

13 日 〜

16 日 , Electronic Structure of

Azolehemiporphyrazine, A. Muranaka, S. Ohira, N. Toriumi, M. Hirayama, F. Kyotani, Y. Mori, D.
Hashizume, M. Uchiyama．
24. International Symposium on the Synthesis and Application of Curved Organic π-Molecules andMaterials (CURO-π), Uji, Japan, 2014 年 10 月 19 日 〜 21 日 , In-plane Aromaticity of[8]Cycloparaphenylene Dication: A Magnetic Circular Dichroism and Theoretical Study, A. Muranaka,
N. Toriumi, E. Kayahara, S. Yamago, M. Uchiyama．
25. IME Boron XV, Prague, Czech Republic, 2014 年 8 月 24 日〜 28 日, TRANS-DIBORYLATIONOF ALKYNES: PSEUDO-INTRAMOLECULAR STRATEGY UTILIZING A PROPARGYLIC
ALCOHOL UNIT, K. Hirano, Y. Nagashima, R. Takita, M. Uchiyama．
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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。
アジアの伝統医療ではしばしば薬用キノコ（薬用菌類）が使われる。近年、それらの多様な薬理活性が明らかにされ、担子菌門と子嚢菌門に属する菌類は特異な構造の代謝産物と薬理活性により注目されてきた。たとえば、抗腫瘍薬として使われる Lentinula edodes より得られる抗腫瘍薬レンチ
ナンや Schizophylum commune より得られるシゾフィランなどが挙げられる。
一方、真菌感染症は世界中に蔓延し、抗生物質、サリチル酸、脂肪酸由来の抗菌剤などが使われてきたが、耐性獲得による効力の低下や副作用などにより、使えるものが少なくなってきている。
将来的に使える抗菌剤の減少が予測されるため、新しいタイプの抗菌剤の発見が望まれている。
46 種の培養菌糸体の菌糸抽出物と培地抽出物をディスク法にて Microsporum canis、 Candida

albicans、 Trichophyton rubrum に対する抗菌活性を指標としてスクリーニングし、ヒジリタケ（Lignosus rhinoceros）、トサカサナギタケ（Isaria sp.）、クロガネマンネンタケ（Ganoderma mastporum）に活性が認められたので、大量培養の後、抗菌活性を指標として活性化合物の探索を行った。
大量培養したヒジリタケ培養物の培地抽出物に活性が認められたので、M. canis、 C. albicans、 T.

rubrum に対する活性を指標に精製を進め、化合物 1、2 を単離した。ＮＭＲ、ＭＳの解析により化
合物 1、2 をそれぞれ 3,5-dimethoxybenzaldehyde、 2-chloro-3,5-dimethoxybenzaldehyde と決定した。
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大量培養したトサカサナギタケ培養物の培地抽出物に活性が認められたので、 M. canis 、 C.

albicans に対する活性を指標に精製を進め、ほぼ単一の化合物を得たが、複数のコンフォーメーシ
ョンをとる大環状の化合物と推定され、メチル化、アセチル化、閉環などの誘導体化を試みたが構造決定には至らなかった。
大量培養したクロガネマンネンタケ培養物の菌糸体抽出物に活性が認められたので、M. canis に対する活性を指標に精製を進め、benzoic acid、ergosterol-peroxide を単離した。
その他現在進行中の研究課題としては、トリカブト培養根によるジテルペンアルカロイドの生合成、とくに N -アルキル基の由来について明らかにするべく、安定同位体標識した前駆体候補化合物を投与し、その取り込みをＮＭＲを用いて解析している。また、植物培養組織による抗菌化合物の生産に関しても新たな知見が得られつつある。

教育の概要
学部学生の講義として、天然物化学、医療科学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。

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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。
2014 年度も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。

－103－
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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。2014 年の主な研究業績を以下に示す。
１．DNA マイクロアレイ上でのサンドイッチハイブリダイゼーションを用いた miRNA の高感度定量法の開発【背景と目的】MicroRNA(miRNA)はタンパク質をコードしない、長さが約 22 塩基の小さな RNA である。miRNA
は、増殖、心臓発生、アポトーシスなどの生理的プロセスにおいて重要な役割を果たしている。
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miRNA は、初期の前駆体である pri-mRNA として合成され、Drosha によって約 70 塩基の pre-miRNAと呼ばれる前期体となる。そして、pre-miRNA が切断されて成熟した約 22 塩基の miRNA となる。
この miRNA が標的となる mRNA の 3’非翻訳領域に結合することにより翻訳が抑制されタンパク
質の合成量が減少する。したがって miRNA の発現レベルの変化は、様々な疾患と関連している。
また、miRNA は内在性の RNAase による分解から保護される形で血液中に存在する。そして、ある miRNA の発現レベルが、がん患者の血清中で異常になっていることが知られている。そのため、血清中を循環する miRNA が、がんやその他のヒトの疾患の新規な診断および治療のための標的となるのではないかと期待されている。
miRNA を定量するために、現在では 3 つの主要な技術、すなわち、定量 RT-PCR、ディープシ
ークエンシングと DNA マイクロアレイ技術が用いられている。 定量 RT-PCR は広いダイナミッ
クレンジを有し、ディープシーケンシングは、未知の miRNA を同定することができるという利点を有するが、核酸の増幅過程で固有のバイアスをもたらす欠点がある。一方、DNA マイクロアレイ技術は、核酸を増幅することなく miRNA を定量することができ、高いスループットと経済的であるという利点を有している。本研究は、DNA マイクロアレイ技術を改良して、血液中の miRNA を迅速かつ高感度に検出する方法を開発することを目指した。
【方法】
本 研 究 で 開 発 し た サ ン ド イ ッ チ ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 法 （ Ligase-Assisted Sandwich
Hybridization (LASH) assay）による miRNA の定量を図 1 に示す。まず、標的 miRNA の一部に相補的である C プローブを、ACA
反復配列およびポリエチレング
リコールリンカーを介してガラ
ス表面に固定する。この柔軟なリンカーは、ガラス基板上に固定化された DNA プローブへの標的ヌクレオチドの効率的なハイブリダイゼーションのために必要である。標的 miRNA、D プロー
ブ、及び C プローブは、図 1 に示すように相互にハイブリダイ

図１ LASH 法 (A) 原理図、 (B) インクジェットでスポットしたドロップレットの明視野像 (C) D プローブの蛍光像
スケールは 400 µm (B)、100 µm (C)ズして三者複合体を形成する。
この三者複合体の解離を防ぐために、T4 DNA リガーゼによって共有結合させる。D プローブは、蛍光標識されており、miRNA の 3 '側半分に相補的な配列を有するステム・ループ構造をしている。 D プローブのステム・ループ構造は、長い pre-miRNA との結合を防ぎ、成熟した miRNA のみが結合するようにしている。さらに重要なことは、D プローブがステム・ ループ構造をしていないと、miRNA は D プローブに連結することが出来ない。その場合、miRNA は C プローブと Dプローブが連結した後に、複合体から離れ、別の C プローブ、D プローブとハイブリダイズする可能性がある。その場合、同じ miRNA が複数回カウントされることになり好ましくない。従って、ステム・ループ構造は LASH 法にとって重要な働きをしている。

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【結果】
まず、試料中の miRNA の濃度と蛍光信号の関係を調べた。図 2 に示すように、10 amol から
10 fmol（30 fM から 30 pM）の miRNA の量（濃度）と結合した D プローブ間に線形性がみられ、
100 fmol で飽和した。対照実験として miR-143 のパッセンジャー鎖を用いたところ、結合は見られなかった。また、T4 DNA リガーゼを用いないと D プローブの結合は 1/50,000 以下になった。この結果は、ライゲーション反応が LASH 法において重要な役割を果たしていることを示している。
次に、ヒトの血液に含まれる miR-143, miR-21, miR-16 and miR-92a を LASH 法を用いて定量し、qRT-PCR を用いて定量した結果と比較した（図 3）。その結果、両者に良い相関が見られた。
この結果は、LASH 法により miRNA の量を、簡便かつ迅速に測定できることを示している。

図２ miRNA の定量 (A) 使用した D プ
ローブ (B) 試料中の miRNA と D プローブの蛍光との関係

図３ ヒト血液に含まれる miRNA の LASH 法
および定量 RT-PCR による定量

２．細胞内小器官の構成因子を同定するための液滴を用いたマイクロ流体デバイスの開発【背景と目的】
細胞内には、時空間・状況に応じて様々な構造体が形成される。このような構造体の多くは、生理的機能および、構造体が集合・離散するメカニズムが明らかになっておらず、構成因子の網羅的な同定が望まれている。通常構成因子の同定は、細胞抽出液から免疫共沈法、あるいは
プルダウン法により構造体を単離し、それを質量分析に供することで行われる。ところが単離の過程は、標的構造体の性質に合わせた条件検討や工夫が必要なため、その最適化に多大な時
間と労力を要する。また技術的な問題として、洗浄操作の過程で弱結合性の因子が解離してしまうことが避けられない。本研究ではこれらの諸問題を解決する手法として、微小サイズの液滴を用いた、蛍光を指標とした細胞内構造体の分離・回収手法及び、液滴中の生体分子分析手
－106－
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法を開発することを目的とした。液滴内に構造体を封入することで、操作中に複合体が解離した場合でも、回収した液滴中の分子の分析を行うことにより構造体の構成因子を特定することが可能であると考えた。
【方法及び結果】

A

1. W/O 型液滴を用いた生体分子分析技術の開発
1.1 標的構造体の液滴内封入の確認
本分離回収システムでは、蛍光標識された細胞内構造体を液滴に封入し、蛍光を指標とした分離回収を行うことで、標的を含む

B

液滴を選択的に回収し、その内容物の分析を行う。液滴の作製にはマイクロ流体デバイスを使用することで、均一径の液滴の高速作製を実現した。
YFP で蛍光標識したヒト人工染色体(HAC)を用い、液滴への構造体封入の検討を行った。HAC を保持すCる細胞(図４A)から細胞抽出液を調製し、液滴を作製したところ、液滴内に HAC の蛍光を観察することができた(図４B)。この液滴の内容物を用いて PCR を行ったところ、HAC のマーカー配列である BAC B3 の配列が増幅されたことから、標的構造体をインタクト

図４ 蛍光性 HAC 封入液滴を用いた
PCR 反応の結果な状態で液滴内に封入できたことを確認した(図４C)。
1.2 液滴内に封入したタンパク質の質量分析
液滴を用いたタンパク質の分析のモデル実験として、
GFP 溶液を封入した W/O(Water-in Oil)型液滴を用いてSDS-PAGE を行ったところ、GFP の分子量に一致する位置にバンドが確認された(図５)。検出されたタンパク質を

図５ W/O 型液滴の SDS-PAGE 結果

トリプシンによりペプチド断片に切断、MALDI-TOF-MS 法により解析した。その結果、得られたペプチド断片のスペクトルは GFP の推定ペプチドスペクトルによく一致した。
液滴作製時に用いる油溶液には数種の界面活性剤が混合されているが、これらの結果から油溶液の成分は液滴内の分子に影響を与えず、核酸・タンパク質の分析が可能であると確認された。
2．W/O/W 型液滴分離回収デバイスの開発
前節の実験において、液滴を用いて生体分子の分析が可能であることが確認された。しかし、
タンパク質分析においては分析に十分なサンプル量が必要である。顕微鏡下で W/O 型液滴の蛍光を確認し、マイクロマニピュレータ等を用いて手動で回収するという手法は多大な時間を要するため、タンパク質を分析対象とすることが困難であると考えられる。そこで蛍光に基づいた液滴の自動分離回収を目指し、新たに W/O 型液滴を W/O/W (Water-in-Oil-in-Water) 型に変換し、分離回収を行う新規なデバイスを開発した(図６下段)。分離回収には、温度依存的にゾル-ゲル転移を起こす高分子(Mebiol gel)によるソーティングシステムを用いた。 液滴作製デ

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バイスを用いて作製した W/O 型液滴から W/O/W 型液滴をゲルによる剪断で作製する。液滴は蛍光検出部を通過し、蛍光が検出されない場合は流路抵抗の小さい廃棄側の流路へと流入する。
蛍光が検出された場合は、廃棄流路へ赤外レーザーが照射され、流路内の温度が上昇、Mebiol
gel がゲル化し、廃棄流路の流路抵抗が上昇するため、蛍光性の液滴は回収側の流路へと流入する。このデバイスを用いて GFP を含む液滴を分離回収したところ、ソーティング前に全体の50%程度であった GFP 封入液滴の割合は、ソーティング後には 90%まで上昇した(図７)。この結果から、本システムの分離回収の精度は非常に高いものであると言える。

図７ ソーティング前(上)と後(下)の液滴の顕微鏡像

図６ W/O/W 型液滴分離回収システム【結論】
液滴を用いた新規な細胞内構造体の分析システムを開発した。本システムを用いて、液滴内に封入した細胞内構造体から核酸・タンパク質の分析が可能であることを、HAC を封入した液滴を鋳型とした PCR 反応および、GFP を封入した液滴の質量分析法により確認した。
HAC は大きさがおよそ 0.5 µm と非常に小さい構造体であり、これまで十分な解析を行うことが困難であったが、本手法を用いることで、HAC を回収し、さらに詳細な分析を行うことができる可能性が示された。また、細胞内のタンパク質分析において必要と考えられる高速な分離回収法の構築を目指し、W/O/W 型液滴を用いた高効率な分離回収システムを開発した。

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、

－108－
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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、学部学生が日本薬学会第 134 年会において１件の優秀発表賞、大学院生が、第 12 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（PPF）2014 において１件の若手研究者奨励賞を受賞している。
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 年より、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 年より最先端研究開発支援プログラム（研究代表者：片岡一則、期間 2010 年～2014年）の研究分担者として、マイクロ RNA によるガンの早期診断法を開発している。ガンのバイオマーカーとして期待される miRNA を高感度に検出する LASH（ligase-assisted sandwich
hybridization）法を開発した。さらに、2014 年より革新的イノベーション創出プログラム（COI
STREAM）（研究代表者：片岡一則、期間 2013 年～2021 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引き続き開発している。
これらの研究資金を得て、一分子生物物理学、分析科学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。

－109－
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学

術

論

文

1) Taro Ueno, and Takashi Funatsu. Label-free quantification of microRNAs using ligase-assisted
sandwich hybridization on a DNA microarray. PLoS ONE. 9: e90920 (2014). doi:
10.1371/journal.pone.0090920
2) Makoto Tsunoda, Yanting Song, and Takashi Funatsu. Amino acids analysis using in loop
derivatization with 4-fluoro-7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole. Current Analytical Chemistry 10:349-354 (2014). doi: 10.2174/1573411010999131219102447
3) Shin-nosuke Uno, Mako Kamiya, Toshitada Yoshihara, Ko Sugawara, Kohki Okabe, Mehmet C.
Tarhan, Hiroyuki Fujita, Takashi Funatsu, Yashushi Okada, Seiji Tobita, and Yasuteru Urano. A
spontaneously blinking fluorophore based on intramolecular spirocyclization for live-cellsuper-resolution imaging. Nat. Chem. 6: 681-689 (2014). doi: 10.1038/nchem.2002
4) Takao Ono, Ryo Iizuka, Takanori Akagi, Takashi Funatsu, and Takanori Ichiki. Opticalobservation of deep bulk damage in amorphous perfluorocarbon films produced by UV photons
emitted from low-pressure argon plasma. J. Photopoly. Sci. Technol. 27: 393-398 (2014). doi:
10.2494/photopolymer.27.393
5) Muneki Isokawa, Takashi Funatsu, and Makoto Tsunoda. Efficient separation and sensitive
detection of biothiols by hydrophilic interaction liquid chromatography with fluorescence
detection

after

derivatization

with

4-aminosulfonyl-7-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole.

Chromatography 35: 169-172 (2014). doi: 10.15583/jpchrom.2014.018
6) Muneki Isokawa, Takashi Funatsu, and Makoto Tsunaoda. Evaluation of the effects of sample
dilution and volume in hydrophobic interaction liquid chromatography. Chromatographia 77:
1553-1556 (2014). doi: 10.1007/s10337-014-2748-z
7) Yumiko Kono, Hideaki Iizuka, Muneki Isokawa, Makoto Tsunoda, Hideaki Ichiba, Kiyomi
Sadamoto, and Takeshi Fukushima. HPLC-fluorescence determination of thiol compounds inthe serum of human male and female subjects using HILIC-mode column. Biomed. Chromatogr.
28: 589-593 (2014). doi: 10.1002/bmc.3086
8) Satoko Nonaka, Masae Sekine, Makoto Tsunoda, Yuji Ozeki, Kumiko Fujii, Kazufumi Akiyama,
Kazutaka Shimoda, Takemitsu Furuchi. Masumi Katane, Yasuaki Saito, and Hiroshi Homma,
Simultaneous

determinationof

NG-monomethyl-L-arginine, NG,NG-dimethyl-L-arginine,

NG,NG’-dimethyl-L-arginine, and L-arginine using monolithic silica disk-packed spin columns
and a monolithic silica column. J. Sep. Sci. 37: 2087-2094 (2014). doi: 10.1002/jssc.201400240

総

説・著

書

1) Muneki Isokawa, Takahiro Kanamori, Takashi Funatsu, and Makoto Tsunoda “Recent advancesin hydrophilic interaction chromatography for quantitative analysis of endogenous andpharmaceutical compounds in plasma sample” Bioanalysis. 6 (18): 2421-2439 (2014). doi:
10.4155/bio.14.173
2) 飯塚怜、上野太郎、船津高志 「変性タンパク質濃度に応じて巧みに反応を切り替えるシャペロニン
GroEL」 生物物理, 54 (4), 289-194 (2014). doi: 10.2142/biophys.54.189
3) 岡 部 弘 基 「 蛍 光 イ メ ー ジ ン グ 法 に よ る 生 細 胞 内 温 度 計 測 法 の 開 発 と 応 用 」 分 析 科 学
－110－
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BUNSEKI KAGAKU，63 (6)、455-465, (2014). doi: 10.2116/bunsekikagaku.63.455
4) 岡部弘基 「細胞内部の温度をみたい－蛍光イメージングによる細胞内温度変化と分布の可視化」 実験医学(増刊号)、32 (15)，186-193 (2014).
5) 岡 部 弘 基 「細 胞 内 温 度 イメージングで見えてきた熱と細 胞の関係」 生 体の科 学 , 65 (5),400-401 (2014).
6) 菅原皓、岡部弘基、船津高志 「超解像光学顕微鏡」 Drug Delivery System, 29 (4), 354-356(2014). doi: 10.2745/dds.29.354

招

待

講

演

1) Takashi Funatsu “Analyzing the functions and interactions pf protein molecules by micro- andnano-devices” 31st International Conference of Photopolymer Science and Technology(ICPST-31), July 8-11, 2014, University Convention Hall, Chiba University, Chibashi, Japan2) 角田 誠 「高性能オンチップ液体クロマトグラフィーの開発」 九州大学大学院 薬学研究院創薬
育薬産学官連携セミナー、2014 年 6 月 19 日、九州大学、福岡市、福岡県
3) 角田 誠 「微量生体分子の高性能分離・高感度分析法の開発とその応用」 第 58 回日本薬学会関東支部大会、2014 年 10 月 4 日、昭和薬科大学、町田市、東京都
4) 岡部弘基 「定量的イメージングによる細胞機能の先端分析」 第 27 回バイオメディカル分析科学
シンポジウム（BMAS 2014）、2014 年 8 月 20 日、帝京大学、板橋区、東京都
5) Kohki Okabe，“Imaging of Temperature in a Living Cell Using Polymeric Thermometer andQuantitative Microscopy”，Advances in Live Single-Cell Thermal Imaging and Manipulation(ALSCTIM)，November 10th, 2014, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate
University (OIST)，Onna-son, Kunigami-gun, Okinawa
6) 岡部弘基 「細胞内温度のイメージングと操作」、応用物理学会 量子エレクトロニクス研究会、2014 年 12 月 20 日、上智大学軽井沢セミナーハウス、軽井沢町、長野県
7) 飯塚 怜 「蛍光顕微鏡を利用して「定量」する・「検出」する」 ニコンユーザーミーティング、2014
年 11 月 26 日、パシフィコ横浜、横浜市、神奈川県

社会への貢献
船津高志：
早稲田大学

生命医療工学研究所

招聘研究員

日本生物物理学会

副会長

日本生物物理学会

分野別専門委員

日本バイオイメージング学会
角田誠：

名古屋大学大学院医学系研究科
岡部

副会長、庶務担当理事

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
－111－
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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

特任助教 幸福 裕 （こうふくゆたか）

平成 14 年３月東京大学卒、平成 21 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学特任研究員、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。
－112－
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我々は、NMR 法によるアプローチに加え、分子生物学的手法を導入し、蛋白質の分子認識を理解することを目指している。
(2)生命現象の構造生物学的理解
NMR の進歩により、溶液中における生体分子の立体構造を基盤として生命現象を語ることができる様になった。我々は、ディスタンスジオメトリー法により生理活性蛋白質および免疫系蛋白質の水溶液中における動的立体構造を決定し、その構造と機能の相関を解明している。また、従来、構造解析の対象として困難であった膜蛋白質に対しても、NMR 測定法および膜蛋白質精製法の開発・改良を通し、膜蛋白質・リガンド相互作用解析戦略の確立を目指している。
(3)NMR による研究法の開拓
ポストゲノムにおける最重要研究テーマは、遺伝子産物である蛋白質がいかにして他の蛋白質および核酸などの生体高分子と相互作用し機能発現しているかを原子レベルの精度で解明することである。そこで、蛋白質－蛋白質、蛋白質－核酸、蛋白質－糖および蛋白質－生体膜間相互作用解明のための NMR 測定・解析法の開発を行っている。

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

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 MAP キナーゼ p38α の機能発現機構に関して進展があった。

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細胞は恒常性維持機構を持つ一方、ストレス条件下では生体分子の細胞内濃度が変動することも知られており、ATP 濃度低下はこの一例である。MAP キナーゼ p38α 経路は各種のストレス下において活性化され細胞応答を担うが、p38α は基質リン酸化において ATP を共基質として用いる
ため、ストレス刺激に伴う ATP 濃度低下は p38α のキナーゼ活性に不利に働く可能性がある。このように ATP 濃度低下を伴うストレス下においても、p38α 経路シグナルが伝達される分子機構は不明である。同機構の理解には、p38α と基質との特異的相互作用、およびストレス条件に固有の生理的環境が p38α の構造および活性に与える影響の理解が必須である。基質との相互作用については、p38α は活性部位から離れた構造部位にて基質とアロステリックな“ドッキング相互作用”を形成し、特異的結合を達成する (図 1a)。しかしながら、既存の p38α-基質複合体構造においては、ドッキング相互作用は形成されている一方、p38α は活性に必要な活性化ループ上の二重リン酸化を受けておらず不活性な状態であるため、活性部位には ATP、基質リン酸受容部位いずれも結合しておらず、p38α のキナーゼ活性の発現および調節に対するドッキング相互作用の役割は不明であった。一方、ストレス刺激に伴う生理的環境の変化として、細胞内 pH の低下が知られているものの、pH 低下に伴う p38α の構造および活性の変化は不明である。本研究では、ATP 濃度低下を伴うストレス下において、p38α 経路のシグナル伝達が達成される分子機構の解明を目的とした。特に、シグナル伝達の根幹を担う、p38α-ATP-基質からなる“反応複合体”の形成過程に着目
し、NMR 法を用いた構造生物学的解析を行った(図 1b)。

図 1. (a) p38α の立体構造、および(b) p38α の基質リン酸化反応経路
ヒト由来 p38α は大腸菌にて発現し、上流の MAPKK6 を用い活性化ループ上 Thr180 およびTyr182 を二重リン酸化した (以下、リン酸化 p38α を p38α と表記する)。p38α の主鎖アミド
シグナルは、化学交換に起因する横緩和速度増大のために約 40% が帰属不可能であった。この問題を解決するため、高感度の ILVM 残基メチル基のシグナルを利用し、これらについて 95% を立体選択的に帰属した。相互作用解析の基質として、生理的基質である MAPKAPK-2 のリン酸受容部
位 Thr334 および C 末端ドッキング配列からなる 334D-peptide を用いた。また、ドッキング相互作用と活性部位への基質リン酸受容部位の結合の影響を分離する目的にて、Thr334 周辺配列からなる 334-peptide、ドッキング配列 D-peptide を調製した。
1. p38α の構造および活性に対するドッキング相互作用の影響の解析
ATP アナログ非存在下および存在下にて、p38α に対して等モル量の 334D-peptide を添加した。
この結果、p38α のメチル領域 1H-13C HMQC スペクトル上に部位特異的な化学シフト変化が観測
－114－
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された。特異的結合を担うドッキング部位は ATP アナログの有無によらず化学シフト変化を示し
た一方 (図 2a)、リン酸受容部位が結合する P+1 部位は ATP アナログ存在下においてのみ、化学シフト変化を示した (図 2b)。このことは、p38α は ATP の有無によらず基質との間にドッキング
相互作用を形成できる一方、ATP を結合した状態においてのみ、活性部位にてリン酸受容部位を結合することを示す。即ち、p38α-ATP-基質の反応複合体は ATP 結合を契機として形成されることが明らかとなった。
p38α キナーゼ反応経路の各要素 (図 1b) に対するドッキング相互作用の寄与を解析する目的
にて、p38α の ATP に対する親和性、基質リン酸受容部位に対する親和性、およびリン酸転移反応速度を、D-peptide の有無にて比較した。この結果、いずれの要素も、D-peptide 存在下にてアロステリックに増強・促進されることが明らかとなった (図 3)。

図 2. 334D-peptide 結合に伴う p38α の化学シフト変化

図 3. D-peptide 有無における p38α の ATP
親 和 性 、 334-peptide 親 和 性 、 お よ び
334-peptide リン酸化の速度定数2. p38α の構造および活性に対する pH 低下の影響の解析
p38α のキナーゼ活性を、ATP 濃度 2 mM
および 0.5 mM、pH 8.0 および 6.3 にて測定した。この結果、pH 8.0 においては ATP 濃度低下に伴いキナーゼ活性の低下が認められた一方、pH 6.3 においては ATP 濃度が低下
しても、キナーゼ活性は同等に保たれた (図図 4. p38α の基質リン酸化活性の pH および4)。即ち、低 pH 条件にて、p38α の活性は、ATP 濃度依存性

ATP 濃度低下に対して頑強となることが示された。
pH 低下に伴う p38α キナーゼ活性頑強化の構造基盤を解明する目的にて、apo 条件で p38αのメチル領域 1H-13C HMQC スペクトルの pH 依存性を解析した。この結果、pH 6.3 (低 pH 条件)
にて一部のメチル基に、中性 pH にて観測されていたメジャーシグナルに加えて、強度の弱いマイ

－115－
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ナーシグナルが観測された (図 5a)。Z 磁化交換（EXSY）実験にてメジャー・マイナーシグナル間に交換ピークが観測されことから、p38α は低 pH 条件にて 2 状態間の平衡状態にあることが示された (図 5b)。以下、メジャー・マイナーシグナルを与える状態をそれぞれ A, B 状態と表記する。
A 状態から B 状態への移行に伴う化学シフト変化は、p38α に対する ATP アナログ結合に伴う化学シフト変化とよく相関した (図 5c)。このことより、B 状態は ATP を結合した活性化構造に類似した状態であることが示唆された。p38α の ATP アナログに対する親和性は pH 低下に伴い増大し、これと対応して B 状態の存在割合も増大したことから、B 状態が ATP に対する高親和性を担うことが強く示唆された (図 5d)。このような pH 依存性を担う残基を、ATP アナログを結合した p38α の活性化構造モデル上に探索した結果、活性化ループ上および P+1 部位に存在する
2 個の His 残基、 His174 および His199 が、酸性残基と近接することを見出した (図 5e)。これに基づき、pH 低下に伴うこれら His 残基のプロトン化により、酸性残基との静電相互作用が増強される結果、活性化構造が安定化されるモデルを考案した。実際に、これら His 残基に変異導入した
H174A, H199A 変異体においては、pH 低下に伴う B 状態の形成が認められず、モデルを支持する
結果が得られた (図 5f)。さらに、これら His 残基の pH 滴定実験を実施し、側鎖 pKa 値を決定した。得られた pKa 値は 7 付近の比較的高い値を示したことから、ストレス刺激により誘起される
中性から弱酸性への pH 低下に対し、敏感に応答できることが示された。

図 5. pH 低下に伴う p38α の構造平衡の変化および構造基盤
－116－
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(a) pH 7.5 および 6.3 におけるメチル HMQC スペクトル (Met-ε 領域) (b) Z 磁化交換 (EXSY)
スペクトルの重ね合わせ (c) A, B 状態間の化学シフト差および ATP アナログ結合に伴う化学シ
フト変化の間の相関プロット (d) p38α の ATP アナログに対する親和性および B 状態存在割合の pH 依存性 (e) p38α の不活性および活性構造モデルにおける His174 および His199 の位置(f) pH 6.7 における H174A および H199A 変異体の Ile84 (ATP 結合部位) シグナル領域

本研究にて、ATP の結合が p38α-ATP-基質の反応複合体形成の契機となること、またドッキン
グ相互作用および pH 低下は、いずれも 10 倍程度の顕著な ATP 親和性増強に基づき、p38α の活性増強および活性維持に寄与することが明らかとなった。この基質存在下および酸性条件下でのATP 親和性の増大は、ストレス刺激に伴う ATP 濃度低下条件においても、p38α が ATP-基質との反応複合体の形成効率を維持し、シグナルを高効率に伝達することを可能にする巧妙な分子機構である。

【参考文献】
Tokunaga, Y., Takeuchi, K., Takahashi, H., and Shimada, I. Nat. Struct. Mol. Biol. (2014), 21, 704-711.

学 術 論 文1)

Large Protein Complexes Revealed by Solution-State NMR: G Proteins and G Protein-Activated Inwardly
Rectifying Potassium Ion Channel
Masanori Osawa, Yoko Mase, Mariko Yokogawa, Koh Takeuchi, Ichio Shimada
Advances in Biological Solid-State NMR, Royal Society of Chemistry, (2014) 501-532

2)Structure-based approach to improve a small-molecule inhibitor by the use of a competitive peptide ligand.
Katsuki Ono, Koh Takeuchi, Hiroshi Ueda, Yasuhiro Morita, Ryuji Tanimura, Ichio Shimada,

Hideo

Takahashi
Angew. Chem. Int. Ed. Engl. (2014) 53, 2597-601.
3)

Cross-saturation and transferred cross-saturation experiments
Takumi Ueda, Koh Takeuchi, Noritaka Nishida, Pavlos Stampoulis, Yutaka Kofuku, Masanori Osawa, Ichio
ShimadaQ.Rev.Biophys.(2014) 47, 143-87.

4)

Allosteric enhancement of enzymatic activity and substrate selectivity of MAP kinase p38α by the docking
interaction
Yuji Tokunaga, Koh Takeuchi, Hideo Takahashi, Ichio ShimadaNat. Struct. Mol. Biol. (2014) 21, 704-11.

5)Functional dynamics of deuterated 2-adrenergic receptor in lipid bilayers revealed by NMR
Yutaka Kofuku, Takumi Ueda, Junya Okude, Yutaro Shiraishi, Keita Kondo, Takuya Mizumura, Shiho Suzuki,
and Ichio Shimada

－117－
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Angew. Chem. Int. Ed. Engl. (2014) 3(49), 13376-9, DOI: 10.1002/anie.201406603
6)

Dynamic multidrug recognition by multidrug transcriptional repressor LmrR
Koh Takeuchi1, Yuji Tokunaga, Misaki Imai, Hideo Takahashi, and Ichio Shimada
Sci. Rep. 4, 6922, (2014)

7)

Structural basis for the binding of the membrane-proximal C-terminal region of chemokine receptor CCR2
with the cytosolic regulator FROUNT.
Esaki K., Yoshinaga S., Tsuji T., Toda E., Terashima Y., Saitoh T., Kohda D., Kohno T., Osawa M., Ueda T.,
Shimada I., Matsushima K., Terasawa H.
FEBS J. (2014) 281(24), 5552-66.

8)

Development of a method for reconstruction of crowded NMR spectra from undersampled time-domain data
Takumi Ueda1, Chie Yoshiura1, Masahiko Matsumoto1, Yutaka Kofuku, Junya Okude, Keita Kondo, Yutaro
Shiraishi, Koh Takeuchi, and Ichio Shimada
J. Biomol. NMR (2014) DOI: 10.1007/s10858-015-9908-9

その他
なし

－118－
目次へ

◆ 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

講 師

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

助 教

今江 理恵子（いまえ・りえこ）

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。
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
－119－
目次へ

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。
2014 年における主な研究成果を以下に述べる。
1. ステロール結合タンパク質 ORP4 の生理機能の解明
生体内には、コレステロールに水酸基やケト基など酸素が付加した酸化コレステロール（オキシステロール）が存在する。オキシステロー
ルはコレステロール恒常性維持、免疫抑制、アポトーシスの促進など多様な生理活性が報告されており、また、動脈硬化をはじめとする病態への関与が示唆されている。細胞内にはオキシ
ステロールと結合する蛋白質群が存在しており、【図 1】 ORP4 のドメイン構造（上）と組織分布（下）。

ORP (OSBP-Related Protein) ファミリーと呼ばれている。ORP ファミリー分子は N 末端側に PH ド
メイン、C 末端側に脂質結合ドメインを有しており、哺乳動物には 12 の ORP 分子が存在する。当研究室ではこれまでに、動物細胞を用いた解析から、ORP 分子の 1 つである OSBP がゴルジ嚢間の逆行性小胞輸送を制御すること、線虫を用いた解析から、後期エンドソームに局在する ORP1 が後期エンドソームの特徴的な形態である Multivesicular body の形成に関わることを明らかにしている（PLoS Genetics, 2010）。このように、ORP 分子の細胞内での機能は明らかになりつつあるが、いずれの分子も欠損マウスが報告されておらず、個体レベルの機能は明らかになっていない。今回、
我々は OSBP と高い相同性を有する ORP4 が脳と精巣に高発現することに着目し（図 1）、ORP4 欠損マウスを用いて、その機能解析を行った。
ORP4 欠損マウスは精子変態過程に異常が生じる
定法に従い、ORP4 欠損マウスを樹立した。ORP4 欠損マウスはメンデル則に従って出生し、外見上顕著な表現型を示さなかった。一方、欠損マウスを用いて交配を行ったところ、雌マウスは生殖可能であったが、雄マウスは生殖能が全く認められず、雄性プラグ不妊であることが分かった（図 2）。精巣および精子を詳細に解析したところ、精巣の形態には顕著な異常は見られなかったが、精子数が著しく減少していた（図 3）。従って、ORP4 欠
損マウスでは精子形成に異常が生じている【図 2】 ORP4 欠損雄マウスはプラグ形成には異常がみられな
いが、雄性不妊を示す。

と考えられた。

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目次へ精子形成は精細管の外層から内層へ向けて進行し、1）体細胞分裂、2）減数分裂、3）精子変態の 3 つの過程に大別される。まず、マウス腹腔に BrdU を投与し、精原細胞の体細胞分裂を調べたところ、ORP4 欠損マウス
でも野生型と同様に精原細胞が増殖していた。
また、精巣から生殖細胞を分離し、FACS を用いて生殖細胞の核相を調べたところ、減数分裂が終了した 1N の生殖細胞数は保たれていた。以上の結果から、精原細胞の体細胞分裂、並びに減数分裂の過程には異常がないこ【図 3】 ORP4 欠損マウスでは精巣(矢印)および精巣上体（矢頭）の管腔において精子数が著しく減少している。

とが分かった。次に精子の変態過程を調べるため、各種マーカーを用いて精子を染色した
ところ、ORP4 欠損マウスの成熟精子では、細胞質およびミトコンドリアが精子頭部に残存していることが分かった。すなわち、精子
頭部の変態、特に精子頭部から細胞質部分が脱離する過程に異常が生じていることが明らかになった（図 4）。また、これらの精子で【図 4】 ORP4 欠損マウスの精子では、頭部における細胞質脱離が不完全であり、精子頭部が円形で巨大化する（矢印）。

はアクロソームが形成されておらず、受精能も認められなかった。一方、精巣の切片を TUNEL 染色したところ、ORP4 欠損マウスの精巣ではTUNEL 陽性の生殖細胞が多く観察され、アポトーシスが亢進していることが分かった。TUNEL 陽性細胞の多くは、巨大頭部と鞭毛を有する精子細胞であったことから、細胞質脱離に異常が生じた精子がアポトーシスを引き起こしていると考えられた。以上の結果から、ORP4 欠損マウスでは、
１）精子頭部の変態過程に異常が生じること、2）頭部形態に異常をもつ精子がアポトーシスを引き起こし、精子数が減少することが明らかになった。ORP4 は精巣において精母細胞および精子に高発現しており、間質細胞や支持細胞では発現がほとんど見られなかった。従って、ORP4 は精子の変態過程において精子内で機能すると考えられる。
以上の通り本研究において、ORP4 欠損マウスでは、１）精子頭部の変態過程に異常が生じること、2）頭部形態に異常をもつ精子がアポトーシスを引き起こし、精子数が減少することが明らかになった。ORP4 は精巣において精母細胞および精子に高発現しており、間質細胞や支持細胞では発現がほとんど見られなかった。従って、ORP4 は精子の変態過程において精子内で機能すると考えられる。近年、同様の表現型を示す欠損マウスが報告されている（PICK1, GOPC, ArfGAP1 な
ど；ゴルジ体に局在することが示されており、ゴルジ局在 SNARE と結合するなど、ゴルジ体を介する小胞輸送に関与することが示唆されている）。減数分裂を終えた円形精子の核近傍では細胞質の脱離に先駆けて 2 つのイベント（アクロソーム形成・perinuclear theca 形成）が順に生じる。注
目すべきことはこれら細胞質脱離に異常を生じる欠損マウスはすでに、アクロソームの初期形成過程の段階で小胞の融合異常を引き起こしていることである。ORP4 欠損マウスの変態初期の精子細
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胞においてアクロソームに配備される MN9, sp56 を調べたが、顕著な異常は観察されなかった。このことから、ORP4 欠損マウスのアクロソーム膜の初期形成過程は正常に行われており、これ以降のステップの異常により細胞質の脱離異常が引き起こされたと考えられた。そこで次に、
perinuclear theca 形成を電顕により解析したところ、構造自体は形成されているものの、この時期（step7 周辺）において Marginal ring や Postacrosomal Sheath に局在すべき卵活性化因子 MN13 の配備が不完全である事を見出した。この Marginal ring から Postacrosomal Sheath 近傍の equatorial
segment は中間径フィラメンントのひとつである vimentin に富んだ領域であり、最もコレステロー
ルが偏って分布することが知られている。このような偏ったコレステロール分布は卵との融合効率を促進する可能性が提唱されているが、どのように勾配が形成されるのかは明らかになっていない。
これまでに培養細胞を用いた研究から ORP4 がコレステロールとの結合能を有し、ステロール輸送
密接に関与する vimentin フィラメントを足場として、オルガネラ間のステロール分布を制御するモデルが提唱されている（Wyles, Ridgway 2007）。ORP4 は円形精子の段階では細胞質に広く局在するが、伸長段階に従い、局在を equatorial segment 近傍に移し、多くは residual body 中に排出される。
現在のところ１）ORP4 欠損によりこれら円形精子核近傍領域におけるコレステロールの分布異常が生じ、MN13 の配備不全を招いたという可能性、また、ORP4 が 24-ハイドロキシコレステロー
ルをはじめとするオキシステロールと結合してゴルジ体へと局在変化する性質を有することから、
２）ORP4 がオキシステロールとの相互作用を介してゴルジ体から Marginal ring や Postacrosomal
Sheath などへのタンパク質の輸送を制御している可能性を考えている。
【文献】
Udagawa, O., C. Ito, N. Ogonuki, H. Sato, S. Lee, P. Tripvanuntakul, I. Ichi, Y. Uchida, T. Nishimura, M.
Murakami, A. Ogura, T. Inoue, K. Toshimori, and H. Arai. 2014. Oligo-astheno-teratozoospermia in micelacking ORP4, a sterol-binding protein in the OSBP-related protein family. Genes Cells 19: 13-27.

2. エイコサペンタエン酸由来新規代謝経路 17,18-EpETE
系についての解析
ω3系多価不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA) には、古くから抗炎症作用のある事が知られている。その作用機序としては、アラキドン酸 (AA) 由
来の起炎性メディエーター産生に対する拮抗作用や、EPA由来の抗炎症性代謝物の関与等が指摘されている。
従ってAA、EPA由来の代謝物がいつ、どこで、どれだけ産生されているかを包括的に把握する事が、EPAの抗炎症作用を考える上で重要である。本研究では、炎図 1. ザイモサン腹膜炎モデルにおける EPA 添

症部位におけるEPA代謝物の包括的メタボローム解析

加食の寄与を行い、その結果新しいEPA代謝経路及び活性代謝物の存在を見出した。

(A) ザイモサン腹膜炎初期における腹腔内浸潤好中球数の比較。 (B) EPA 添加食摂取マウスにおける腹膜炎滲出液中の
EPA 酸素添加代謝物についての MRM クロマトグラム (m/z317>255)。

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炎症部位におけるEPA代謝物の包括的メタボローム解析
ザイモサン投与で誘発するマウス急性腹膜炎モデルにおいて、EPA添加食を与えたマウスは、無添加食のマウスと比較して急性期の好中球の浸潤数が約45%減少していた (図1 A)。この時の腹腔内滲出液中の脂肪酸代謝物を、LC-MS/MS を 用 い た Multiple reaction
monitoring (MRM) にて測定したところ、AA由来のメディエーターの産生量が低
下し、一方でEPAの代謝物は大幅に増加 し て い た 。 中 で も 17,18epoxyeicosatetraenoicacid

図 2. EPA の新規代謝経路 17,18-EpETE 系(17,18-EpETE)は他のEPA代謝物と比べて顕著に増加していた (図1 B)。
17,18-EpETEはω3位の二重結合がエポキシ化されたEPA代謝物であり、その存在はこれまでに知られていたものの、その生理学的意義については明らかでなかった。そこで次に17,18-EpETE自身及びそこから生成される二次代謝物について包括的に解析するMRM測定系を新たに構築し、腹膜炎滲出液中の代謝物を測定した。その結果、EPA添加食を与えたマウスの炎症滲出液中に3series prostaglandinや5-series leukotriene、E-series resolvin等のEPAの既知の代謝産物に加えて、
17,18-EpETE及びその二次代謝物 (図2) が高いレベルで検出された。
新規代謝物12-OH-17,18-EpETEは抗炎症活性を有する
前項までに見出した17,18-EpETE二次代謝物について、in vitro酵素反応を用いて合成し、その生理活性を評価した。その結果、12-ヒド
ロキシ体 (12-OH-17,18-EpETE) に、ザイモ
サン腹膜炎モデルにおける急性期の好中球浸潤を約40%抑制する活性が認められた (図3)。
また代謝経路の前後に位置すると予想される化合物と活性の比較を行ったところ、12-OH17,18-EpETEの好中球浸潤抑制活性は前駆体である17,18-EpETEや12-HEPEでは認められ

図 3. 新規代謝物 12-OH-17,18-EpETE のず、さらにエポキシ環が開裂したdiol体では大抗炎症作用の評価

きく減弱していた。この結果から本活性の構造特異性が示され、本代謝物が生体内で一過的に生成し作用を発揮した後、代謝不活性化されることが予想された。

－123－
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12-OH-17,18-EpETEは好中球の遊走を抑制する
炎症初期の好中球浸潤を抑制したことから、本代謝物が好中球に直接作用する可能性が考えられた。そこで走化性因子LTB4に対するマ
ウス好中球の遊走運動をEZ-TAXIScanを用いて観察し、これに対する化合物の影響を調べた (図4A)。すると、12-OH-17,18-EpETEは
nMオーダーの低濃度で用量依存的に好中球の遊走を抑制した (図4B)。またこの抑制効果は
図3に示すザイモサン腹膜炎での評価と類似の構造活性相関を示した (図4C)。
本研究において炎症部位におけるEPAの主要な代謝経路として17,18-EpETE系を新たに

図 4. 12-OH-17,18-EpETE の好中球への直接作用

見出し、その中から炎症局所への好中球浸潤を抑制する活性代謝物12-OH-17,18-EpETEを同定した。本代謝物はnMレベルの低濃度で好中球に直接作用し、走化性因子に対する遊走を抑制する活性を有していた。以上より、今回見出された
17,18-EpETE由来の新規活性代謝物が、EPAの抗炎症作用に積極的に寄与している可能性が考えられた。
【文献】
Kubota, T., M. Arita, Y. Isobe, R. Iwamoto, T. Goto, T. Yoshioka, D. Urabe, M. Inoue, and H. Arai. 2014.
Eicosapentaenoic acid is converted via omega-3 epoxygenation to the anti-inflammatory metabolite 12hydroxy-17,18-epoxyeicosatetraenoic acid. FASEB J 28: 586-593.

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
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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、ORP4 欠損マウスは雄性不妊となり、精子数の激減・精子運動性の喪失・精子頭部奇形を伴う oligo-astheno-teratozoospermia の症状を示すことを見出した。さらにこの症状が精子変態過程における細胞質脱離の異常に起因する細胞死の亢進によって生じる事を明らかにした。近年、同様の表現型を示す欠損マウスが報告されているが（PICK1, GOPC,
ArfGAP1 など）、これらの分子はいずれもゴルジ体に局在することが示されており、ゴルジ局在
SNARE と結合するなど、ゴルジ体を介する小胞輸送に関与することが示唆されている。一方、当研究室では ORP4 と高い相同性を示す OSBP がゴルジ体膜とゴルジ局在 v-SNARE の融合に関与することを見出している。ORP4 は 25-HC 存在下でゴルジ体へと移行することから、ORP4 によるゴルジ体の小胞輸送制御が Globozoospermia と密接に関連することが予想される。PICK1, GOPC などの精子形成関連分子と ORP4、オキシステロールがどのように関連するか、今後の興味深い課題である。ORP4 が属する ORP ファミリーは哺乳動物では 11 分子存在するが、個体レベルでの生理的意義は全く明らかになっておらず、本研究はそれを明らかにした初めての報告である。
また我々は炎症部位における EPA の主要な代謝経路として 17,18-EpETE 系を新たに見出した。
さらにその中から炎症局所への好中球浸潤を抑制する活性代謝物 12-OH-17,18-EpETE を同定した。
本代謝物は nM レベルの低濃度で好中球に直接作用し、走化性因子に対する遊走を抑制する活性を有していた。この成果は、脂質代謝物を質量分析計によって網羅的に定量する系を独自に構築したからこそ為し得たものであり、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たいと考えている。

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学 術 論 文
1.

Egami, Y., T. Taguchi, M. Maekawa, H. Arai, and N. Araki. 2014. Small GTPases andphosphoinositides in the regulatory mechanisms of macropinosome formation and maturation. Front
Physiol 5: 374.

2.

Endo, J., M. Sano, Y. Isobe, K. Fukuda, J. X. Kang, H. Arai, and M. Arita. 2014. 18-HEPE, an n-3
fatty acid metabolite released by macrophages, prevents pressure overload-induced maladaptive
cardiac remodeling. J Exp Med 211: 1673-1687.

3.

Ichi, I., N. Kono, Y. Arita, S. Haga, K. Arisawa, M. Yamano, M. Nagase, Y. Fujiwara, and H. Arai.
2014. Identification of genes and pathways involved in the synthesis of Mead acid (20:3n-9), an
indicator of essential fatty acid deficiency. Biochim Biophys Acta 1841: 204-213.

4.

Kubota, T., M. Arita, Y. Isobe, R. Iwamoto, T. Goto, T. Yoshioka, D. Urabe, M. Inoue, and H. Arai.
2014. Eicosapentaenoic acid is converted via omega-3 epoxygenation to the anti-inflammatory
metabolite 12-hydroxy-17,18-epoxyeicosatetraenoic acid. FASEB J 28: 586-593.

5.

Maekawa, M., S. Terasaka, Y. Mochizuki, K. Kawai, Y. Ikeda, N. Araki, E. Y. Skolnik, T. Taguchi,
and H. Arai. 2014. Sequential breakdown of 3-phosphorylated phosphoinositides is essential for thecompletion of macropinocytosis. Proc Natl Acad Sci U S A 111: E978-87.

6.

Makino, A., M. Abe, M. Murate, T. Inaba, N. Yilmaz, F. Hullin-Matsuda, T. Kishimoto, N. L.
Schieber, T. Taguchi, H. Arai, G. Anderluh, R. G. Parton, and T. Kobayashi. 2014. Visualization of
the heterogeneous membrane distribution of sphingomyelin associated with cytokinesis, cell polarity,and sphingolipidosis. FASEB J

7.

Ogasawara, Y., E. Itakura, N. Kono, N. Mizushima, H. Arai, A. Nara, T. Mizukami, and A.
Yamamoto. 2014. Stearoyl-CoA desaturase 1 activity is required for autophagosome formation. J
Biol Chem 289: 23938-23950.

8.

Tani, Y., Y. Isobe, Y. Imoto, E. Segi-Nishida, Y. Sugimoto, H. Arai, and M. Arita. 2014. Eosinophils
control the resolution of inflammation and draining lymph node hypertrophy through the proresolving
mediators and CXCL13 pathway in mice. FASEB J 28: 4036-4043.

9.

Udagawa, O., C. Ito, N. Ogonuki, H. Sato, S. Lee, P. Tripvanuntakul, I. Ichi, Y. Uchida, T.
Nishimura, M. Murakami, A. Ogura, T. Inoue, K. Toshimori, and H. Arai. 2014. Oligo-asthenoteratozoospermia in mice lacking ORP4, a sterol-binding protein in the OSBP-related protein family.
Genes Cells 19: 13-27.

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総 説・著 書
１．生命を支える脂質 最新の研究と臨床新井 洋由
医学のあゆみ, 248, (2014)
2．ホスファチジルイノシトールの特徴的脂肪酸鎖の形成機構と生物学的意義
今江 理恵子、新井 洋由
医学のあゆみ, 248, 1099-1104 (2014)
3．脂質輸送タンパク質による細胞内脂質輸送機構の最前線
河野 望、新井 洋由
ファルマシア, 50, 290-294 (2014)
4．ビタミン E 特異的輸送タンパク質 α-TTP による体内ビタミン E レベルの制御
河野 望、新井 洋由
生化学, 86, 232-241 (2014).
5．膜脂質飽和化による小胞体ストレス応答の活性化
河野 望、新井 洋由
実験医学, 32, 2208-2213 (2014)6．飽和脂肪酸と小胞体ストレス応答
河野 望、新井 洋由
医学のあゆみ, 248, 1178-1183 (2014)

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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
－128－
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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
－129－
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（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
２）
。

図２

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 SmgGDS と複合体を形成して存在すること、及び SmgGDS 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 SmgGDS 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。さらに最近では、
Di-Ras/SmgGDS 複合体形成が Di-Ras の C 末端の脂質修飾により増強されること、及び細胞内における Di-Ras の安定性に寄与していることを見いだしています。また Di-Ras は、脳組織の膜画分にも検出されますが、膜画分に存在する Di-Ras の一部は SmgGDS と複合体を形成せず、何らかの因子と会合、あるいは自己会合することで巨大複合体を形成していることも見いだしています。
これらの知見を考え合わせると、SmgGDS との解離によりグアニンヌクレオチドに対する親和性が回復した Di-Ras が、GTP（あるいは GDP）を結合した状態で膜画分に局在し、その機能を発揮する可能性が考えられます。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
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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。
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、アミノ酸による mTOR の活性化を仲介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 タンパク質よりやや大きな分子量をもつタンパク質で、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、アミノ酸に応答した生殖幹細胞や神経芽細胞の静止期からの活性化に関与することを示唆する知見を得ています（図３）。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３

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
－131－
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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前駆細胞の増殖や分化を制御していると推測される microRNA など複数の因子群を同定しており、Rag や、その他の栄養応答に関わるシグナル伝達経路との関係を調べています。
３．リソソームなどの酸性オルガネラの形成・機能に介在する低分子量Ｇタンパク質 Arl8
一方の Arl8/Gie は、機能未知な低分子量Ｇタンパク質の中で、進化的に最もよく保存されている分子の１つです。Arl8 はヒトの広範な臓器で発現していますが、酵母には存在せず、ショウジ
ョウバエや線虫にはその相同因子が存在することから、多細胞生物において根幹的な機能を司ると考えられます。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４）。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
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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。

図４

４．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５）。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

図５

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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 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。

５．Ｇタンパク質を介した小胞体からのコラーゲン分泌機構
コラーゲン分子は複雑な折りたたみ機構によって合成されますが、その輸送も他のタンパク質と比べて特殊であることが知られています。コラーゲンは小胞体で合成されますが、その形成する複合体が非常に巨大なため、一般のタンパク質輸送に関与する分泌小胞には入りきれないと考えられています。しかし、どのようなメカニズムでコラーゲン分子の分泌が担われているかは未解明です。当研究室では、コラーゲン分子の輸送に関与するタンパク質として新たに cTAGE5 を見出し、この因子が小胞体から分泌小胞が出芽する領域である ER Exit site に特異的に局在化していることを見出しました（図６）。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

－134－
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Sar1 が制御していることは既に知られています。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 と結合し、cTAGE5/TANGO1/sec12
複合体として機能することを新たに見出しました。さらに 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だしました。
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/sec12 複合体がどのように協力的に作用することでコラーゲン輸送を担ってい
るのか、その分子メカニズムをさらに解析しております。

教育の概要
生理化学教室では、学部講義として、第 4 学期に「バイオサイエンスの基礎 I〜III」（必修科目）の一部と第 5 学期に「分子生理化学」（選択科目）を担当しています。
「バイオサイエンスの基礎 I〜III」では、エネルギー獲得の基礎となる物質代謝系について、特に糖質代謝を中心に、細胞・臓器・個体といったレベルで解説します。物質代謝はホルモンなどの様々な細胞外シグナルにより調節されているので、個体におけるシグナル伝達のネットワーク、さらに薬が作用する場としてのシグナル伝達系を概説します。第 5 学期の「分子生理化学」は、第 4 学期の「バイオサイエ
ンスの基礎 I〜III」の続編としての位置付けで行っており、先ず実験科学（Experimental Sciences）
で対象とする実験の系について概説し、引き続きホルモンなどの細胞外シグナル分子について、その発見の経緯、エピソードを交えながら、また各種の内分泌疾患との関わりを解説します。その後、細胞外シグナル分子が細胞膜においてどのように識別・受容され、そのシグナルを細胞の内側へと伝達するかの分子機構について解説します。後半は、受容体刺激を介して生理応答の発現へと導く細胞内での普遍的なシグナル伝達経路を中心に解説し、どのような実験から、新しい発見が導かれたかについても紹介します。
大学院講義としては、「基礎薬科学特論Ⅳ」（毎年開講）と「細胞生物学特論」（隔年開講）の一部を担当しています。生物系薬科学分野に含まれる生化学、分子生物学、細胞生物学、分子遺伝
学、疾患生物学等の基礎を学ぶ「基礎薬科学特論Ⅳ」では、定量的な視点を含めて細胞のシグナ
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、

－135－
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その後の各自の研究テーマの推進にとっても重要である多くの教室員と議論できる環境を養います。
教室のセミナーとしては、全教室員が参加する集談会において研究報告と文献紹介が週 1 回の頻度で行われています。この集談会に加えて、個別の研究グループ単位によるセミナーや教授室でのリトリートも適宜行われており、これらの機会を通じて研究の発表・計画能力が養われるよう指導しています。さらに、教室訪問者や海外留学から帰国した教室出身者による公開セミナー
を適宜開催し、他の先端領域の研究に触れて幅広い視野をもつ機会も設けています。また、大学院生による研究成果の公表においては、学術雑誌への論文掲載に加えて、国内の関連する主要学会（生化学会、分子生物学会、薬学会など）、さらに Gordon、FASEB 会議のような国外での学術集会においても、できるだけ早い時期に発表できる機会を与えています。

自己点検・評価
生理化学教室では、宇井理生教授の定年退官の後、平成 5 年に東京工業大学生命理工学部より
堅田利明教授が配置換で着任となりましたが、これまでに当教室に在籍した榎本武美、櫨木修の両助教授がそれぞれ東北大学薬学部（平成 7 年）
、広島大学医学部（平成 10 年）教授に昇任し、また多田周右助手は東北大学薬学部（平成 12 年）に転出しました。これらの異動に伴い、平成 9年に仁科博史助手が東京工業大学命理工学部より配置換となり（平成 10 年助教授に昇任）、平成10 年に博士研究員の紺谷圏二が助手に採用され、平成 13 年には星野真一助手が講師に昇任しました。平成 14 年 4 月には紺谷圏二助手が米国に研究出向となり、後任として博士研究員の荒木保弘が同年 4 月助手に採用されました。平成 16 年 4 月には、京都大学から浦誠司と当教室を博士課程で修了した渡辺智美が、日本学術振興会の博士研究員（PD）として当教室に加わり、荒木助手が平成 16 年 9 月から英国に研究出向となりました。平成 17 年 1 月には仁科助教授が東京医科歯科
大学・難治疾患研究所の教授に、また同年 4 月星野講師が名古屋市立大学・大学院薬学研究科の教授に昇任し、転出となりました。さらに、平成 17 年 2 月には紺谷助手が研究出向（米国・UCSB）
から復職し（同年 5 月助教授に昇任）、翌 3 月には当教室博士課程修了者の梶保博昭がファイザー
中央研究所より助手に採用され、さらに、同年 10 月に米国ミネソタ大学博士研究員の福山征光が助手に採用されました。平成 18 年 10 月からは、当教室博士課程修了者の小林哲夫が東京女子医科大学医学部（博士研究員）より助手として採用されました。平成 19 年には、博士研究員の浦誠司が 4 月に東京医科歯科大学・難治疾患研究所の助教として転出し、3 月に当教室を博士課程で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。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。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

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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）。なお、平成 26 年に教職員の異動はありませんでした。
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。2014 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 21 年間（平成 6〜26 年）の修士課程修了者総数 99 人の進路内訳は、博士課程進学 53 人（55％）
、
大学・官公庁・民間企業等への就職・学士入学 46 人（45％）であり、また博士課程修了者総数 65
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（65％）
、大学・官公庁・民間企業等への就職 23 人（35％）という動向となっています。なお、平成 26 年度の教室修了・卒業者の進路は、博士課程修了者 2 名：第一三共（株）、中外製薬（株）、修士課程修了者 4 名：博士課程進学(1 名)、サントリーホールディングス、武州製薬（株）、（株）医歯薬ネット、4 年制薬科学科卒業生 2 名：本研究科修士課程進学（2 名）、6 年制薬学科卒業生 1 名：東京医科歯科大学・医学科学士入学という状況です。
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 6〜26 年度）生
理化学教室の博士課程に進学した総数 57 人中、27 人（47％）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、研究科内等の 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サポー
トとなりました。

学
1)

術

論

文

Saito K, Yamashiro K, Shimazu N, Tanabe T, Kontani K, Katada T. Concentration of Sec12 at ER exit
sites via interaction with cTAGE5 is required for collagen export.
J. Cell Biol. 206 (6): 751-762 (2014) [doi: 10.1083/jcb.201312062]

2)

Fukuyama M, Kontani K, Katada T, Rougvie AE. The C. elegans hypodermis couples progenitor cell quiescence tothe dietary state.
Current Biology Available online 16 April (2015) [doi:10.1016/j.cub.2015.03.016]

総説・著書、その他
1)

畠 星治、堅田 利明、仁科 博史. 器官サイズを調節する転写共役因子 YAP の活性制御
生化学 86 (4): 464–468 (2014)2)

紺谷 圏二. Arf-like GTPase による膜オルガネラ動態の制御
生化学 86 (1): 98–102 (2014)
－137－
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3)

福山 征光. 幹・前駆細胞の栄養応答とその分子機構の最前線 インスリン経路とマイクロ RNA の関与
ファルマシア 50 (6): 512-516 (2014)4)

福山 征光. 栄養状態による細胞休眠の遺伝学的制御
生化学 87 (1): 129‒132 (2015)
Saito, K. and Katada, T. Mechanisms for exporting large-sized cargoes from the endoplasmic reticulum.

5)

Cell. Mol. Life Sci. in press. (2015) [doi: 10.1007/s00018-015-1952-9]

国内での口頭・ポスター発表
総数

14 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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◆分子生物学教室 ◆
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
前職：東京大学分子細胞生物学研究所助教、博士（工学）

助

教

古舘

昌平（ふるたち・しょうへい）

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
前職：東京大学分子細胞生物学研究所助教、博士（工学）

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
前職：東京大学大学院薬学系研究科特任助教、博士（工学）

特任助教

樋口

麻衣子（ひぐち・まいこ）

平成 10 年東京大学工学部卒、平成 15 年同大大学院工学系研究科博士課程修了
前職：マックスプランク研究所研究員、博士（工学）

研究の概要
生物の発生過程において、個々の細胞は増殖と生死を厳密に制御されながら、様々な形質を持
つ細胞へと分化する。分子生物学教室では、脳が構築されるプロセスや、自然免疫応答、がん化等の生命現象を“細胞の運命決定”という観点から分子レベルで理解することを目指している。
特に、
１．脳発生および成体における神経幹細胞の運命制御
２．細胞の生死・運動・がん化および感染防御のシグナル伝達機構について、「細胞内シグナル伝達」がいかにして細胞外からの情報を解釈し、どのように細胞死・増殖・分化・運動という細胞の重要な運命制御につなげているのかについて理解することを目的として、以下に述べるような研究を行っている。
１.脳発生および成体における神経幹細胞の運命制御
我々生命体が発生する際に、受精卵は分裂して直接個々の機能細胞を作りだす訳ではなく、まず各々の組織の幹細胞を産み出し、その組織幹細胞が主軸となって様々な種類の細胞を作りだし
機能的集団を作りだす。組織幹細胞は、発生の間、未分化なまま増殖しながら、かつ一方で色々な分化細胞を産み出しその組織を構築する、という非常に興味深い細胞である。では、どうやって幹細胞は適切に増殖と分化を制御し秩序だった組織を形成できるのだろうか？
特に神経系という組織においては、神経回路の素子である様々な種類のニューロンやグリア細胞を「正しい場所に」「正しい数」配置することが 機能的なネットワークを作る前提として必

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須である。したがって、神経幹細胞の運命がどのように制御されるかが、この複雑で精巧な脳という組織を正しく作り上げるための鍵を握っていると言える。我々は、哺乳類神経系をモデルに「幹細胞とは何か（分子的にどのようにその機能が規定されているのか）」に迫り、また幹細胞を通じて脳という魅力的な組織の構築原理に迫りたいと考えている。
発生期における神経幹細胞の分化ポテンシャルの制御
神経幹細胞（神経系前駆細胞）は、様々な種類のニューロンとグリア細胞（アストロサイト、
オリゴデンドロサイト）を産み、 脳を構築する元となる細胞である。脳の発生過程において、神経幹細胞がどの細胞を生み出すかは厳密に制御されている。例えば大脳新皮質の神経幹細胞は、深層のニューロンから表層のニューロンへと皮質内の配置順序に従って次々と産みだすニューロ
ンの種類を変える 。新しく生まれたニューロンはすぐに皮質表面にむかって移動し、既に生まれたニューロンの層の外側に配置されるというルールがあるために、神経幹細胞の中の時間情報が、皮質における空間情報に変換されることになる。従って、「なぜ皮質内でニューロンが整然と層構造を作って 配列しているのか」を知るための手がかりは「神経幹細胞がいかにして時間情報を適切な運命転換につなげているのか」という問題に少なくとも一部帰着する。
また、神経幹細胞はいつでもニューロンを産んでいるわけではない。脳発生の初期においては、
神経幹細胞はニューロンもグリアも生み出さず、ひたすら対称分裂してまず神経幹細胞の数を増やす（expansion phase）（この間の神経幹細胞は神経上皮細胞 neuroepithelial cell とも呼ばれる）。
ある時期になると神経幹細胞はニューロンを生み出すようになり、前述のように次々と異なるタ
イプのニューロンを産む（neurogenic phase：ニューロン分化期）（この期間の神経幹細胞は放射状グリア radial glia とも呼ばれる）。ニューロン分化期における神経幹細胞の多くは非対称分裂し、神経幹細胞とニューロンをひとつずつ産むことが観察されている。そしてニューロン分化期が終わるとグリアの一種アストロサイトを産む（gliogenic phase：グリア分化期）。この神経幹細胞の運命転換のタイミングを制御することは、最終的な脳の大きさや機能を決定するため、厳密に決定される必要がある。
我々はこれまでに、いくつかのクロマチン制御因子（ポリコーム群タンパク質、HMGA タンパ
ク質群）がこの運命転換の制御に重要であることを見出してきた。そして神経幹細胞の分化能が時期を経て制限されていく過程で、クロマチンが核全体で凝集していく現象を発見した。クロマ
チンとは遺伝情報が書き込まれている DNA とタンパク質の複合体のことで、この凝集状態は遺伝子の転写に大きく影響することがわかっている。 また、このクロマチンの凝集に関わる因子
として HMGA タンパク質群を同定し、 HMGA による核全体でのクロマチンの凝集が神経幹細胞の分化能の制限に重要であることが示唆された。グローバルなクロマチン状態が変化することは、ゲノム全体での遺伝子の転写パターンに影響を与える可能性がある。そのため我々は、グローバ
ルなクロマチン状態の変化が、細胞の性質を規定する基盤として重要な役割を果たしているのではないかと仮説を立てて実験を進めている。
成体期のマウス脳における神経幹細胞の運命制御について
神経幹細胞は、発生期だけでなく成体の脳にも存在し、一生の間ニューロンを作り続けている
ことが明らかになってきた。この成体における新生ニューロンは、ある種の学習や記憶、また本
－140－
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能的・生得的な行動において必須の役割を果たしていることが示されて来ている。そして新生ニ
ューロンの数の減少は、学習能力の低下や鬱などの精神疾患との相関が示されている。更に脳の損傷時には神経幹細胞が活性化して、損傷修復に寄与する可能性も示唆されている。そこで我々は、成体における神経幹細胞がどのように制御されて長期間維持され、必要に応じて正しい数と種類の新しいニューロンを作っているのか、を明らかにすることを目指し、正しい脳の働きの理解につなげたいと考えている。
我々はこれまでに、成体神経幹細胞の分裂頻度を低く保つ責任因子（p57）を同定した。 そして興味深い事に、p57 をノックアウトしてから長期間経つと成体神経幹細胞の数が減少してしまうことを見つけた。従って、神経幹細胞の分裂できる回数には上限があって、素早く分裂しすぎるとその上限にすぐに達してしまい、分裂しなくなることが示唆された。つまり、成体神経幹細胞は出来るだけ分裂頻度を抑えることによって自身を長期間（一生）保っていると考えられる。
また、運動や神経活動などの刺激に応じて p57 タンパク質が減少する事が、成体神経幹細胞の活性化を引き起こすことも明らかとなった。以上のように p57 による成体神経幹細胞の細胞周期の制御が、短期的なニューロン新生の亢進と長期的なニューロン新生の維持の両方において重要な役割を果たす事が分かってきた。さらに、老マウスにおいてはじめて p57 をノックアウトすると、加齢によって減少したニューロン新生が再活性化されることも確認された。私たちは、このような発見を介して高齢化社会/ストレス社会において脳機能の低下を軽減することに貢献したいと考えている。
以上の神経幹細胞に関する研究は、我々の脳に対する理解につながるだけでなく、 神経幹細胞を用いた再生医療や精神疾患治療への重要な基盤となると考えている。
２. 細胞の生死・運動・がん化および感染防御のシグナル伝達機構
分子生物学教室では、がんや自然免疫応答の系においても、個々の細胞が細胞外から受け取ったシグナルを（細胞内の情報と合わせて）どのように解釈し細胞運命に反映させるのかについて研究を進めている。例えば、ウイルス感染における自然免疫応答では、外敵の侵入を感知した細胞かインターフェロン応答やアポトーシスなどを引き起こすが、これらの応答がどのように 決定されるのかについては十分にわかっていない。また、がんの悪性化では、細胞の運動性が 上昇し浸潤能を獲得する。これらのプロセスを細胞内シグナル伝達経路に着目し解析している。
これらの研究は、細胞が環境に応じてさまざまな応答を起こす仕組みの理解と、新たな製薬標的の発見に貢献することが期待される。

ウイルス感染に対する防御機構について
高等哺乳動物は、ウイルスの感染の初期においては自然免疫系を用い、後期においては獲得免疫系を用いてウイルスに対抗する。自然免疫応答の中でも特に中心的な役割を担うのが、液性因子一型インターフェロン（typeⅠ IFN）を介した応答である。ウイルス感染が起こり、一部の感染細胞から分泌された typeⅠIFN は自身や周囲の細胞にウイルス複製を制限する活性を与え、”抗ウイルス状態”へと導き、 感染細胞からウイルスを排除する。実際、typeⅠIFN を受容できな
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いマウスは、野生型マウスに比べウイルス増殖が亢進し、早く死に至ることが報告されている。
また、抗ウイルスの生体防御には、typeⅠIFN 産生とは別に感染細胞が細胞死を誘導する機構が知られている。これは、感染細胞を取り除くことで感染拡大を抑制できるからであると考えられている。 従って、感染細胞は自身の生存を犠牲にし、他の細胞や個体の生存を優先するというプログラムを有しているとも考えられる。typeⅠIFN 産生と細胞死の誘導という宿主応答は、どちらも感染個体の生存に貢献すると考えられるが、typeⅠIFN 産生では細胞が維持されるのに対し、細胞死では文字通り細胞が失われる。従って感染細胞の運命という点では、どちらの戦略を選ぶのかが非常に重要である。しかしながら、ウイルス感染における typeⅠIFN 産生と細胞死誘
導の使い分け機構が存在するかは分かっていなかった。
我々は、MAPKKK の ASK1 がウイルス RNA による IFN-βと細胞死の誘導に必要であることを見いだした。また、ASK1 のファミリー分子 ASK2 が、ASK1 を介した抗ウイルス応答のうち細胞死の誘導のみに選択的に寄与する鍵分子であることも見いだした。このことから、細胞は ASK1と ASK2 を介した IFN 産生と細胞死誘導の使い分け機構を有していると考えられる(図 1)。非常に興味深いことに、ASK1 の発現は組織間で比較的一定であるのに対し、ASK2 の発現は肺や皮膚等の上皮組織で特に高く、脳や心臓等の非上皮組織では低いことが知られている。細胞死の誘導
は、感染細胞を除去することで感染の拡大を防ぐことができるというメリットがあるが、同時にその細胞の持つ重要な機能を失うデメリットを伴う。損傷時の修復の早い上皮組織においてはそのデメリットが軽減されることが考えられる。従って、修復の早い上皮組織においては IFN 産生に加え ASK2 を介した細胞死の誘導が、一方の心臓や脳といった修復の遅い非上皮組織においては細胞死を用いずに主に IFN 産生によってウイルス感染に対抗しているという可能性が考えられる。
ウイルス感染時の細胞死は組織の傷害を招く危険性があり、他方のⅠ型 IFN 産生はウイルス感染に続く二次的な細菌感染に対する抵抗力を下げる可能性がある。従って、IFN 産生と細胞死という二つの応答は感染個体にとって常に有益であるとは限らない。我々は、細胞がウイルス感染に対するⅠ型 IFN と細胞死の誘導を使い分けていることを見出した。使い分け機構の解明は、抗ウイルス応答の使い分けを人為的に操作する可能性につながる。そして、感染細胞の抗ウイルス応答の使い分けを人為的に制御することは、抗ウイルス応答が個体に与える悪影響を回避しながら、ウイルスを排除する治療方法の確立に貢献出来ると期待している。
原がん遺伝子 Akt のシグナル伝達について
Akt はセリンスレオニンキナーゼであり、MAP kinase と同様に種々の増殖因子によって活性化される。 Akt は細胞の生存促進に重要な役割を果たしており、これまでに当研究室を含め、その分子メカニズムが数多く報告されている 。Akt は生存促進の他にも、増殖促進、インスリン下流の代謝調節など、様々な現象に関わっている。
Akt は原がん遺伝子としても知られており、乳癌、膵癌、子宮癌等、様々ながんで異常な活性化が高頻度に観察されている。また、Akt の異常な活性化はがんの悪性度や抗がん剤耐性とも相関が高い。当研究室は以前に、Akt のがん悪性化と関連した機能として、細胞の運動性・浸潤性に Akt が必須の役割を果たす事を報告した。
以上のように、Akt はがんの発生・悪性化などの複数のステップに関わり、がん化を誘導する
－142－
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ため、抗がん剤の標的になりうると考えられる。しかしながら、Akt の機能全体を抑制する阻害剤は、がん細胞だけでなく正常細胞の生存も損なうことになり、多大な副作用が予想される。
また Akt2 ノックアウトは糖尿病様の表現型を呈することからも Akt の活性すべてを阻害する薬
剤は望ましくない。そこで Akt の持つ機能のうち、 がん悪性化に関わる機能（たとえば細胞浸潤促進機能）のみを抑制することが出来ることは有効なストラテジーとなる可能性がある。当研究室では既に、Akt の細胞運動性促進に関与するが、生存促進には必要のない活性化因子としてPAK を同定している。そこでこの PAK がいかにして Akt の細胞運動性に関わる機能だけを特異的に促進しているかについて現在検討中である。
Akt の下流で細胞運動性を制御するメカニズムが明らかになれば、こちらもがん悪性化の標的候補となる。当研究室では Akt がいかにして細胞運動性の制御を行っているかについて調べ、既に（１）極性をもった微小管安定化、および （２）細胞接着のターンオーバー、への関与を見いだした。 現在極性を持った細胞運動制御について研究を進めている。

教育の概要
分子生物学教室では、学部の講義として「バイオサイエンスの基礎」「免疫学」および「がん細胞生物学」の一部を担当した。「バイオサイエンスの基礎」では細胞の増殖や生死など基本的な振る舞いを制御する分子メカニズムを解説し、また細胞社会の基本原理についても解説した。
「免疫学」では免疫学の歴史から最新の基礎知識までカバーする講義を行った。「がん細胞生物学」では、がんを専門とする研究者を講師に迎え、最先端の研究内容について解説していただいた。
大学院の講義として「疾患生物学特論」および「基礎薬科学特論 III」の一部を担当した。最先端の生命科学研究について概説するとともに、今後の研究動向、創薬への応用について解説し、基礎研究から新薬誕生までの過程を学べる内容となっている。
分子生物学教室配属の学生に対しては、世界をリードする独創性の高い研究を推進する力を養
うための教育・指導を行っている。教室メンバー全員が参加する研究室セミナーでは、研究の進
め方、まとめ方、プレゼンテーションの仕方について指導するだけでなく、教室メンバー全員で活発なディスカッションを行い、自由な発想/自分の考えを持って主体的に研究することを評価する指導を行っている。大学院生については積極的に国際学会に参加する機会を与え、海外から研究者を招くなど世界で通用する研究者の育成を目指している。

自己点検･評価教授の後藤は、2013 年 10 月に分子生物学教室教授に着任し、「生命の根幹をなす細胞社会を構築する原理（特に個々の細胞運命が決定する仕組み）を分子レベルで理解する」という目標に
向かって研究を進めている。分子生物学教室には、脳発生・幹細胞・エピジェネティクス、自然
免疫応答、がん化をテーマとした４つのグループがある。それぞれ扱う生命現象は多様だが、研究グループ間でのディスカッションが活発に行われており、相乗的な研究活動を行っている。後
－143－
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藤教授は、CREST 研究領域「脳神経回路の形成・動作原理の解明と制御技術の創出」において研究課題「神経幹細胞の分化ポテンシャル制御による神経回路構成素子の形成メカニズム」（2010-2014 年）、CREST 研究領域「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」において研究課題「環境適応・ストレス応答の生体恒常性を司る神経幹細胞の制御と破綻」（2014-2019 年）でそれぞれ採択されている。また新学術領域「神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築」において「胎生期大脳新皮質神経幹細胞による多様な細胞産生機構の解析」(2010-2014 年)にも採択された。これらの研究によって明らかにしてきた神経幹細胞の分化ポテンシャル制御に関する知見が評価され、井上学術賞（2014.2）、長瀬研究振興賞（2014.4）、木原記念財団学術賞（2014.5）を授賞した。

学
1.

術

論

文

Nagao, M., Lanjakornsiripan, D., Itoh,Y., Kishi, Y., Ogata, T., and Gotoh, Y.
HMGN family proteins promote astrocyte differentiation of neural precursor cells. Stem Cells.
32(11) : 2983-97, 2014

2.

Morimoto-Suzki, N., Hirabayashi, Y., Tyssowski, K., Shinga, J., Vidal, M., Koseki, H., and Gotoh,
Y. The polycomb component Ring 1B regulates the timed termination of subcerebral projection
neuron production during neocortical development. Development. 141(22) : 4343-53, 2014

3.

Kuwahara, A., Sakai, H., Xu, Y., Itoh, Y., Hirabayashi, Y., and Gotoh, Y.
Tcf3 represses Wnt-β-catenin signaling and maintains neural stem cell population during
neocortical development. Plos One. 9(5) : 2014

総説・著書、その他
1.

中村智輝、壷井將史「幹細胞の運命制御とポリコーム複合体」医学のあゆみ vol.251 Nos12,13,
2014.12.27 号 p1113-1117

2.

遠藤 垂穂、後藤由季子 「大脳新皮質におけるニューロンの数と種類の制御」 生体の科学、Vol.65
No.3、医学書院 2014 年 6 月 p208-214

学
1.

会

発

表

Yukiko Gotoh: Neural stem cell development, Gordon Research Conferences /Phosphorylation &G-Protein Mediated Signaling Networks, New England, USA, Jun.15-20, 2014, O

2.

Yukiko Gotoh: Regulation of neural precursor cell fate in the developing mouse neocortex,
Development, functions and disorders of the Nervous System(Joint meeting of the 20th Biennial
Meeting of the International Society for Developmental Neuroscience and the 5th Annual NeuroDev
Net Brain Development Conference), Montreal, Canada, Jul.19-24, 2014,O

3.

Yukiko Gotoh: Embryonic vs adult neural stem cells, The Notch Meeting VIII, Notch signaling in

－144－
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the Nervous System, Athens, Greece, Sep.28th -Oct.1st,2014,O
4.

Yukiko Gotoh：Regulation of neural stem cell fate in mammalian brain, The 38th Naito Conference
on “Molecule-based biological systems”, Sapporo, Japan, Oct.7-10, 2014,O

5.

Yukiko Gotoh: Regulation of neural stem/progenitor cell fate in the embryonic and adult mousebrains, Global controls in stem cells, ISSCR Singapore, Nov.5-7,2014,O

6.

YukikoGotoh:

Regulationofembryonic

and

adult

neuralstem/progenitor

cell

fate.

2014ASCB/IFCB Annual Meeting, Philadelphia, USA, Dec. 6-10, 2014, O
7.

Yukiko Gotoh: Polycomb regulation of neural stem cell fate, 2nd UK/Japan workshop on Neural
Epigenetics, London, UK, Dec.15-16, 2014, O

8.

Yukiko Gotoh: Embryonic vs Adult Neural Stem Cells. Medical Research Center Symposium,
London, UK, Dec.17,2014, O

9.

井上萌、青山幸恵子、後藤由季子、岡崎朋彦: ミトコンドリアに局在する抗ウイルス応答分子 IPS1 による IFN 産生と細胞死の選択、第 2 回 YoungMito、大阪、2014.5.22-23,O

10. 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」の分子機構の解明、第 2
回 Youngmito 2014、大阪、2014.5.22-23,O
11. 後藤由季子：「神経幹細胞の運命制御」成人病の病因・病態の解明に関する研究助成 第 20 回研究発表会（TMFC）特別講演、大阪、2014.7.12-13,O
12. Shohei Furutachi, Hiroaki Miya, Hiroki Kawai, Norihiko Yamasaki, Itaru Imayoshi, Mark Nelson,
Keiichi I Nakayama, Yusuke Hirabayashi, and Yukiko Gotoh: Identification of an embryonic originof adult neural stem cells, Gordon Research Seminar(Neural Development), Newport, USA, Aug.910, 2014,O
13. 岸雄介、平林祐介、Kelsey Tyssowski、後藤由季子：HMGA タンパク質群による神経幹細胞の運命転換における Polycomb domain の制御、2014 新学術領域細胞運命制御若手の会、浜松、2014.4.18-19,O
14. 岸雄介、平林祐介、Kelsey Tyssowski、後藤由季子：HMGA タンパク質群による神経幹細胞のニューロン分化能賦与メカニズムの解析、2014 新学術領域細胞運命制御 班会議、東京、2014.9.24,O
15. 岸雄介、平林祐介、Kelsey Tyssowski、古関明彦、堀内映美、鈴木穣、後藤由季子：ポリコームドメイ
ンの拡大が大脳新皮質神経系前駆細胞のニューロン分化能を制限する、第 37 回日本神経科学大会、横浜、2014.9.11-13,O
16. 井上萌、岡崎朋彦、後藤由季子：感染初期の細胞における抗ウイルス応答の選択、
第 87 回生化学会大会、京都、2014.10.15-18,O
17. 後藤由季子：大脳新皮質神経系前駆細胞の運命転換、新学術領域研究「神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築」平成 26 年度班会議、京都、2014.12.19-20,O
18. Tomohiko Okazaki, Maiko Higuchi, Kohsuke Takeda, Kiyoko Iwatsuki-Horimoto, Maki Kiso,
Makoto Miyagishi, Atsushi Kato, Mitsutoshi Yoneyama, Takashi Fujita, Yoshihiro Kawaoka,
Hidenori Ichijo ＆ Yukiko Gotoh, Differential control of interferon and apoptotic responses to viral
infection,Cold Spring Harbor Laboratory Meetings & Courses, Gene expression & signaling in the
immune system, Cold Spring Harbor USA, Apr.22–26, 2014、P
－145－
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19. Shohei Furutachi, Hiroaki Miya, Hiroki Kawai, Norihiko Yamasaki, Itaru Imayoshi, Mark Nelson,
Keiichi I Nakayama, Yusuke Hirabayashi, and Yukiko Gotoh: Identification of an embryonic originof adult neural stem cells, Gordon Research Conference (Neural Development), Newport USA,
Aug.10-15, 2014, P
20. Masafumi Tsuboi, Yusuke Hirabayashi, Yukiko Gotoh:Different repression modes of differentiation
potential by polycomb group proteins in neocortical neural stem cells, CSHL meeting Epigenetics& Chromatin, New York, USA, Sep. 9-13, 2014,P
21. Nao Morimoto-Suzki, Yusuke Hirabayashi, Kelsey Tyssowski, Jun Shinga, Miguel Vidal, Haruhiko
Koseki, Yukiko Gotoh, Polycomb regulates the timed termination of subcortical projection neuron
production during mouse neocortical development,第 11 回 日本ショウジョウバエ研究会、金沢、2014.6.4-6 ,P
22. 青山幸恵子、岡崎朋彦、後藤由季子：細胞内におけるウイルス RNA 認識機構の解明、
第 26 回高遠シンポジウム、長野、2014.8.28-29,P
ポスター発表優秀賞 受賞
23. 井上萌、岡崎朋彦、後藤由季子：感染初期の細胞における抗ウイルス応答の選択、
第 87 回生化学会大会、京都、2014.10.15-18,P
24. Ryosuke Taga, Tomohiko Okazaki, Yukiko Gotoh: The Molecular Mechanism of “Apoptotic Pore”,
2nd GPLLI Colloquium, 伊豆、2014.10.18-19 ,P
25. 岸雄介、平林祐介、Kelsey Tyssowski、古関明彦、堀内映美、鈴木穣、後藤由季子:神経幹細胞の運命転換における Polycomb domain の制御、第 37 回日本分子生物学会年会、横浜、2014.11.2527 ,P
26. 西海友梨恵、岸雄介、後藤由季子：発生早期神経系前駆細胞における HMGA タンパク質群の機能解析、第 37 回日本分子生物学会年会、横浜、2014.11.25-27 ,P
27. 平野真太郎、岸雄介、後藤由季子:ニューロン成熟過程におけるグローバルなクロマチン状態の変化、第 37 回日本分子生物学会年会、横浜、2014.11.25-27 ,P
28. 古館昌平、宮広明、渡辺知幸、河合宏紀、後藤由季子： 成体神経幹細胞の胎生期起源細胞の同定とその制御機構、第 37 回日本分子生物学会年会、横浜、2014.11.25-27 ,P
29. 青山幸恵子、岡崎朋彦、後藤由季子：抗ウイルス応答誘導に関与する新規 IPS-1 結合タンパク質、
第 37 回日本分子生物学会年会、横浜、2014.11.25-27 ,P

－146－
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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

特任助教

小幡

史明（おばた・ふみあき）

平成 19 年東京農工大学農部卒、平成 24 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：東京大学特任研究員、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、遺伝学的な研究に現時点では適していない動物を用いた研究も行っている。
１． 発生・成長・老化における細胞死シグナルの調節と生体機能生物の発生時および維持過程においては大量の不要な細胞が出現し、これらの細胞を除去するにはプログラムされた細胞死であるアポトーシスが必要となる。一方で、アポトーシスが阻害された場合には、ネクローシスに分類される炎症を惹起する細胞死が引き起こされ、これががん、
虚血再還流による組織傷害、動脈硬化など様々な病気に関わることが示唆されている。我々の身体がどのようにしてネクローシス細胞に応答するのかを解析するためには遺伝学的なモデルが必要であるが、適切なモデルがなかったために解析が困難だった。我々は、遺伝学的な解析が容易
－147－
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なショウジョウバエを用いてアポトーシスを阻害することにより、生体の中で局所的にネクロー
シス細胞を誘導することに成功した。我々は、このショウジョウバエをモデルとして、発現する遺伝子の網羅的な解析(トランスクリプトミクス)と体液中の代謝産物の網羅的な解析(メタボロ
ミクス)をくみあわせることで、ネクローシスに対する全身応答を詳細に解析した。
ショウジョウバエは幼虫から成虫になる過程で翅が形成される。成虫が羽化した直後は翅の上皮細胞が残っているが、これらの上皮細胞は羽化後数時間で除去され、軽くて飛翔に適した翅に変化していく。我々は、この上皮細胞で特異的にアポトーシスを抑制すると翅の細胞がネクロー
シスすることによって全身性の炎症応答が惹起されることを明らかにした。炎症応答に加えて、ネクローシス細胞を持つショウジョウバエではエネルギー代謝が亢進し、貯蔵エネルギーを浪費していることが明らかになった。この浪費は、ヒトの肝臓や脂肪組織にあたる脂肪体組織において、免疫応答(Toll 経路)に呼応して活性化した FoxO 転写因子の活性化が原因で、その影響下で貯蔵エネルギーであるトリアシルグリセロールが減少することに起因していた。一方で、メタボロ
ミクスの解析から、メチオニンから合成される S アデノシルメチオニン(SAM)代謝に異常があることが明らかになった。SAM は活性化メチオニンと呼ばれ、体内のメチル化状態を規定する重要な代謝産物である。翅のネクローシスによる炎症状態では、SAM 量を制御するタンパク質 Gnmt が脂肪体組織で過剰に産生誘導されていた。興味深いことに Gnmt は免疫の活性化、飢餓ストレスなどでも産生され、脂肪体において FoxO により発現が誘導されていた。これらの解析から Gnmt による
SAM 代謝制御は FoxO の活性化によって引き起こされるエネルギー浪費を抑えるブレーキとして機能していることが考えられる。ネクローシス細胞が炎症応答を引き起こすことは、ヒトの多くの疾患においてみられる現象であり、今回得られた局所のネクローシス細胞がおこす脂肪体組織での FoxO 活性化によるエネルギー浪費、SAM 代謝亢進の仕組みは、がんや糖尿病をはじめとした炎症をともなう様々な疾患の原因や悪化の制御要因になることが考えられる。
近年、生体内にはアポトーシス以外のネクローシスの中にも、遺伝的プログラムにより制御された、さまざまな様式の「制御された細胞死」が存在することが明らかとなってきた。しかし、その制御や生理的意義には未だ不明な点が多い。我々はアポトーシスの生体内での可視化系を構築してきたが、最近、アポトーシスと同様にカスパーゼファミリー分子によって制御される炎症性細胞死であるパイロトーシスの可視化系の構築にも成功した。現在、その制御と生理的意義について、ライブイメージング等の手法を活用し研究を進めている。これまでに、パイロトーシス
するマクロファージにおけるカスパーゼ１活性化動態を解明するとともに、死細胞が炎症性サイ
トカイン産生源であることを示すデータを得ている。
２． 細胞死による組織の細胞数（定足数）とサイズの制御機構
組織のサイズを規定する要因として、「細胞数」と「個々の細胞の大きさ」が挙げられる。特に細胞数の調節は組織での細胞死と増殖のバランスによって制御されると考えられる。本研究ではショウジョウバエの翅成虫原基の発生をモデルとし、組織サイズ制御メカニズムにおいて細胞死
シグナルの果たす生理的機能機能を解明することを目指している。これまでに発生中のショウジ
－148－
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ョウバエ翅成虫原基の細胞数を、フローサイトメトリーを用いて一個体レベルで定量的に計測する系を構築した。さらに、組織標本を作成し、成虫の翅表面に観察される剛毛数の定量により翅を構成する細胞の数、サイズ、及び細胞密度を測定する系を構築、組織定足数調整機構における細胞の増殖、サイズ制御、及び細胞死の寄与を定量的に解析している。これまでに細胞死阻害遺伝子 p35 を翅成虫原基で発現させると翅サイズの左右相称性が乱れることが明らかになり、細胞死シグナルが組織定足数の安定性に関わることが示唆された。また、成虫の翅組織サイズの定量により、細胞死抑制系統においては翅組織サイズそのものが野生型に比較して縮小しており、細胞数、及びサイズが共に減少していることが明らかとなった。以上の結果から細胞死シグナルが細胞死の制御のみならず、細胞の分裂、成長制御を介して組織定足数調整機構に関与することが示唆された。
３． 神経回路の形成と維持機構
神経細胞は「軸索」「樹状突起」、双方の突起を正確に配線し、シナプス結合を形成することにより機能的な神経回路を形成する。脳のように極度に複雑な神経回路も、1 つ 1 つの神経細胞レベルで観察するとこのような単純な神経接続の集合にすぎない。しかし、脳は限られた数の神経細胞で莫大な量の神経情報を統合・処理・収納するために、シナプス形成領域の「脳内における空間的配置」をも巧みに利用しており、これによって更に情報処理能力を向上させている。このような個々の神経細胞が神経組織でとるシナプス形成場の脳内配置様式を神経地図と呼ぶ。機能的な神経回路網の基本原理解明には、「神経地図」の発生機構の理解が必須となる。しかし、これまでの神経回路に関する研究は、「複数の神経が集団として軸索ガイダンスやシナプス形成を行う系」、あるいは「単一細胞を神経組織から解離した状態での現象に関するもの」であり、生体組織としての神経回路(= 神経地図)形成研究は殆ど行われていない。このような状況を鑑み
我々はショウジョウバエの遺伝学的モザイク解析法を活用することにより、脳内１細胞レベルの解像度で「神経地図」発生の分子機構解明を目指している。更に、一度作り上げた神経回路を生体の一生に渡って維持する分子機構に関しても研究を行うことにより「神経回路と老化」の関係についても理解を深めていく。
ショウジョウバエ嗅覚受容体神経 (Olfactory Receptor Neuron: ORN) は、その軸索を脳内の一次嗅覚中枢である「触角葉」内の糸球体（球状のシナプス構造）へ投射する。成虫の触角葉内には約 50 個の糸球体が 3 次元的に配置されており、それぞれの糸球体は識別可能である。次に、ORN 軸索から糸球体へ伝えられた嗅覚情報は、投射神経 (Projection Neuron: PN) の樹状突起へ伝えられる。興味深いことに、PN 樹状突起は ORN 軸索と同様に、約 50 個ある糸球体の中から 1つを選び出して投射しており、ORN 軸索と PN 樹状突起との「1 対 1」対応が実現されている。これ
により、外界からの嗅覚刺激を脳内の位置情報・神経地図に変換している。
このような ORN 軸索と PN 樹状突起の正確な配線はどのような分子機構によって制御されているのだろうか？私達は遺伝学的モザイクスクリーニングを行うことにより、PN の樹状突起・軸索の形態形成に異常を示す変異体 stripdogi を見出し、その解析により Strip タンパク質は適切な細胞内輸送が神経の形づくりに重要であることを突き止めた。まず、ショウジョウバエを用いた遺伝学的解析により、Strip タンパク質を作ることができない神経細胞の突起が異常に短いことを示し
－149－
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た。さらに解析を進め、Strip タンパク質が細胞内輸送に関わる分子群と複合体をつくり、神経突
起内の物質輸送を調節することで神経突起の形づくりを制御していることを明らかにした。Strip
タンパク質は、進化的に保存されており、酵母、マウス、ヒトにも存在する。今後、Strip タンパ
ク質の機能を詳細に解析することにより、神経回路形成の仕組みの理解のみならず、神経変性疾患の発症機序解明にも繋がることが期待できる。
４．発生・発達における細胞死の役割と代謝による制御
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。これまでに、脳発生に重要な Anterior neural ridge と呼ばれるシグナリングセンターにおけるアポトーシスが、モルフォゲン FGF8 を産生する細胞の除去に働くことを明らかにした。アポトーシスによるモルフォゲン産生細胞の除去は、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。現在、これら神経管閉鎖前後に生じる細胞死の意
義と、その代謝による制御という観点から、さらに研究を進めている。
５．冬眠を可能とする分子機構
自然界には、通常であればその構成細胞が死んでしまい最終的に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、冬眠可能な生体状態にあ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。当研究室でもこれまでに、次世代シーケンサーを用いた解析等から、冬眠可能な哺乳類では脂質代謝や体温調節機構が全身・臓器レベルで変化していることを明らかにしている。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、さらに研究を進めている。
６．社会環境応答の神経メカニズム
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
－150－
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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。さらに顕著な消化機能の低下が観察されたことから、社会的環境に依存した栄養交換行動、及び消化機能の制御メカニズムについて解明を進めている。また、昆虫から哺乳類まで広く保存されている神経ペプチドの機能に着目し、社会性行動の進化、及びその神経基盤の解明を目指している。

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」、「教養部総合科目」、「薬学実務実習」の一部を担当している。
「発生遺伝学」では、学部３年生に対して分子遺伝学的な研究を取り入れた発生生物学全般を教えている。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。細胞を用いた遺伝子機能解析と、個体での遺伝子機能解析の、それぞれの特徴を意識することが、個体を対象とする疾患研究に重要となってくる。遺伝子の機能を個体レベルで明らかにする発生遺伝学は、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学ぶことで、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。
「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」「微小脳から学ぶ神経生物学と神経疾患」について概説した。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、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。このセミナーは英語でおこなっており、国際的な学会で研究者と交流することを想定して指導している。個々の研究テーマに関しては教員と学生とが密にディスカッションを行い、研究の方向性や結果の意味合いなどを話し合っている。また、文献紹介のセミナーも頻繁に行っている。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。

－151－
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自己点検･評価
本年度も分子機能解析を遺伝学と分生生物学、生化学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。細胞社会からなる組織での細胞機能調節、細胞運命、恒常性の維持、さらには組織間の連関による生体の調節機構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機構の解明」に参加して研究を推進している。この研究では、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。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研究を進めている。また、組織におけるサイズそのものの制御にも注目した研究を行っている。組織サイズは細胞数に加え細胞のサイズ制御もかかわる現象であり、細胞数、細胞サイズ制御の連関によって安定化が図られている。発生の頑強性を考える上で、組織サイズ制御はその基本となる仕組みであり、遺伝学的な研究からアプローチしている。
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。進化的に保存された Strip タンパク
質タンパク質が細胞内物質輸送を制御することにより神経軸索の伸長に関わっていることを明らかにし、論文を発表した。さらに Strip タンパク質がシナプス形成に関わる可能性も見出し、神経
筋接合部における Strip タンパク質の機能解析を進めている。近年、strip 遺伝子は、がん原遺伝子として報告された。また、Strip タンパク質は、がん抑制因子 Hippo の抑制因子としても知られている。このように、発がんに密接に関わる因子群が、神経回路形成、シナプス形成にどのように関わるのかを明らかにしつつある。
山口助教は、ショウジョウバエで得られた知見を生かしつつ、哺乳類哺乳類での細胞死シグナ
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。現在は、マウスを用いて生体内での細胞死シグナルの可視化法の開発および中枢神経系の発生・発達過程での細胞死の役割とその代謝による制御に注目して研究を行なっている。パイロトーシスの可視化法開発については論文発表を行い国内外から複数の問い合わせをうけ、共同研究に発展している。さらに本年度から細胞死の研究者で立ち上げた新学術領域が開始しており、一層の研究進展が期待できる。また、
並行して、細胞死制御が劇的に変化すると予想される「冬眠」現象の分子メカニズム解明に向けて、JSTさきがけ研究者を兼任し研究を進めている。冬眠モデル動物としてゴールデンハムスタ
ーを導入し、冬眠可能状態誘導に必要な末梢組織と中枢との相互作用を明らかにしつつある。
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

－152－
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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。具体的にはコロニーから隔離された隔離された労働アリの寿命や生理状態、また行動パターンを定量解析することにより、労働アリが周囲の社会環境にどのように応答し、いかなる生存戦略機構を進化させてきたか、その神経分子機構の解明を目指している。
小幡特任助教は生体で生じたネクローシス細胞に対する応答を、分子生物学と生化学的とを用いて解析した。その結果、ネクローシス細胞出現によって炎症の惹起とエネルギー消費の亢進がおこっていて、その制御系にSAM代謝が深く関わることを見いだした。SAM代謝は、細胞の増殖、分化、細胞死と密接に関わっており、また近年注目されているエピジェネティクスに必須の因子である。そのため、炎症応答とSAM代謝が密接に関わることは、SAM代謝の変化がエネルギー代
謝以外の影響でも病態の制御に関わる可能性があり興味深い。この研究以外にも、複数の大学院
生の研究指導を行い、それぞれのテーマが順調にすすんでいる。

学
1)

術

論

文

Sakuma, C., Kawauchi, T., Haraguchi, S., Shikanai, M., Yamaguchi, Y., Gelfand, V.I., Luo, L., Miura,M., and Chihara, T.: A stripak component Strip serves as a platform for early endosome organization
during axon elongation.

Nature Comm. 5, 5180, 2014,

doi: 10.1038/ncomms6180.

2)

Obata, F., Tomioka, K., and Miura, M.: Transcriptional profiling of apoptosis-deficient Drosophilamutants.

3)

Genomics Data 2, 254-257, 2014, doi:10.1016/j.gdata.2014.08.001

Liu, T., Yamaguchi, Y., Shirasaki, Y., Shikada, K., Yamagishi, M., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto,K., Suzuki, T., Kuranaga, E., Ohara, O., and Miura, M.: Single-cell imaging of caspase-1 dynamics
reveals an all-or-none inflammasome signaling response. Cell Rep. 8, 974-982, 2014, doi:
10.1016/j.celrep.2014.07.012.

4)

Chihara, T., Kitabayashi, A., Morimoto, M., Takeuchi, K., Masuyama, K., Tonoki, A., Davis, R.L.,
Wang, J.W., and Miura, M.: Caspase inhibition in select olfactory neurons restores innate attraction
behavior

inaged

Drosophila.

PLOS

Genetics

10,e1004437,

2014,

10.1371/journal.pgen.1004437.

－153－
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doi:

5)

Ichikawa, Y., Kamiya, M., Obata, F., Miura, M., Terai, T., Komatsu, T., Ueno, T., Hanaoka, K.,
Nagano, T., and Urano, Y.: Selective ablation of b-galactosidase-expressing cells with a rationallydesigned activatable photosensitizer.

Angew. Chem. Int. Ed., 53, 6772-6775, 2014, doi:

10.1002/anie.201403221.
6)

Obata, F., Kuranaga, E., Tomioka, K., Ming, M., Takeishi, A., Chen, C-H., Soga, T., and Miura, M.:
Necrosis-driven systemic immune response alters SAM metabolism through the FOXO-GNMT axis.
Cell Rep. 7, 821-833, 2014, doi: 10.1016/j.celrep.2014.03.046.

7) Shiraki, N., Shiraki, Y., Tsuyama, T., Obata, F., Miura, M., Nagae, G., Aburatani, H., Kume, K., Endo,F., and Kume, S.: Methionine metabolism regulates maintenance and differentiation of humanpluripotent stem cells.

8)Cell Metab. 19, 780-794, 2014, doi: 10.1016/j.cmet.2014.03.017.

Ming, M., Obata, F., Kuranaga, E., and Miura, M.: Persephone/Sp tzle pathogen sensors mediate theactivation of Toll receptor signaling in response to endogenous danger signals in apoptosis-deficient
Drosophila.

J. Biol. Chem. 289, 7558-7568, 2014, doi: 10.1074/jbc.M113.543884.

総説・著書、その他
1)

Igaki, T., and Miura, M.: The Drosophila TNF ortholog Eiger: Emerging physiological roles andevolution

of

the

TNF

system.

SeminarImmunol.

26,267-274,

2014,

doi:

10.1016/j.smim.2014.05.003.

2)

Sakuma, C., Anzo, M., Miura, M., and Chihara, T.: Development of olfactory projection neuron
dendrites that contribute to wiring specificity of the Drosophila olfactory circuit. Genes & Genetic
Systems. 89, 17-26, 2014

3)

Kashio, S., Obata, F., and Miura, M.: Interplay of cell proliferation and cell death in Drosophila tissue
regeneration.

4)

Dev. Growth Diff. 56, 368-375, 2014, doi: 10.1111/dgd.12139.

Lee W-J., and Miura, M.: Mechanisms of systemic wound response in Drosophila. Cur. Topics Dev.
Biol. 108, 153-183, 2014, doi: 10.1016/B978-0-12-391498-9.00001-2.

5)

野々村恵子、山口良文、三浦正幸：局所において起こるアポトーシスはモルフォゲンを産生する細胞の除去を介し哺乳類の発生の初期における脳の形成を制御する、ライフサイエンス
新着論文レビューhttp://first.lifesciencedb.jp/archives/8229 、2014
－154－
目次へ

6)

千原崇裕：膜タンパク質を一網打尽：小胞体分子 Meigo による樹状突起ターゲティング制御
機構、生化学 86, 259-264, 2014

【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.: Dynamics and active roles of caspase-mediated cell death during development andinflammation.
Biology.

2)

Symposium for Aging & Cell Death, Korean Society for Biochemistry and Molecular

2014. 5. 14-16, COEX, Seoul, Korea

Miura, M.: Live imaging of caspase activation dynamics reveals active roles of cell death during
development and inflammation.

Symposium for “Photo-technology on the analysis of cell function”

The 11th China-Japan Joint Seminar on Histochemistry and Cytochemistry.

2014.9.28-29,

Matsumoto, Japan

3)

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.

4)

Liu, T., Yamaguchi, Y., Shirasaki, T., Shikada, K., Yamagishi, M., Hoshino, K., Kaisho, T., Takemoto,K., Suzuki, T., Kuranaga, E., Ohara, O., and Miura, M.: Live-imaging of caspase-1 activation reveals
an all-or-none response of inflammasome signaling. The International Symposium on Mechanisms of
Innate Immunity, Cell Death and Inflammation. 2014.9.25-26, Ghent, Belgium【国際学会ポスター発表】
1)

Miyazawa, H., Yamaguchi, Y., Sugiura, Y., Yamamoto, M., Suematsu, M., Miura, M.: Acceleration ofembryonic energy metabolism during mouse mid-gestation stages.
Metabolism.

2)

Keystone Symposium, Tumor

2014.3.16-21, Whistler, Canada.

Okumura, M., Sakuma, C., Miura M., Chihara T.: Linking cell surface receptor to microtubule:
Tubulin folding cofactor D mediates Dscam functions during neuronal morphogenesis. 55th Annual
Drosophila Research Conference, 2014. 3. 26-30,
San Diego, USA

3)

Koto A., Mersch D., Privman E. , Hollis B.,

Keller L.: Energy imbalance causes the mortality insocial isolation. International Union for the Study of Social Insects International Congress, 2014.

－155－
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7.13-18 Cairns, Australia

4)

Okumura, M., Sakuma, C., Miura M., Chihara T.: Tubulin folding cofactor D cooperates with Dscam
during neuronal morphogenesis. 2014 European Fly Neurobiology. 2014. 10. 5-9, Crete, Greece

5)

Obata, F., Yamazaki, T., and Miura, M.: Methionine metabolism involves coordination of cell deathand stem cell proliferation in Drosophila. EMBO/EMBL Frontiers in Metabolism: From Molecular
Physiology to Systems Medicine. 2014.11.17-20, Heidelberg, Germany

6)

Miyazawa, H., Yamaguchi, Y., Sugiura, Y., Yamamoto, M., Suematsu, M., Miura, M.: Reorganizationof Embryonic Energy Metabolism during Mouse Mid-Gestation Stage.

EMBO/EMBL Symposium,

Frontiers in Metabolism: From Molecular Physiology to Systems Medicine.

2014.11.17-20,

Heidelberg, Germany.

【国内シンポジウム・ワークショップ講演】
1)

Chihara, T.: ephrin/Eph signal governs wiring specificity in the Drosophila olfactory circuit. 2014.
1.30, Workshop on Sensory Systems, Yokohama

2)

三浦正幸：細胞死から捉える生命現象の正常と異常、Research PlaNet 2014

Keynote Lecture、

2014.5.10-11、東京

3)

Yamaguchi, Y.: Modulation of early mammalian brain development through local apoptotic
elimination of morphogen-producing cells.

Cellular Dynamics in Early Mammalian Embyrogenesis,

Japanese Society of Developmental Biology, 2014. 5. 28, Nagoya, Japan

4)

Sakuma, C., Saito, Y., Umehara T., Kamimura K., Maeda N., Mosca T.J., Miura, M., and Chihara, T.:
Novel function of Hippo: Hpo and its negative regulator Dogi regulate synapse formation at
Drosophila larval neuromuscular junctions. Japanese Drosophila Research Conference 11, 2014.6.4-6,
Kanazawa, Japan

5)

Okumura, M., Sakuma, C., Miura M., Chihara T.: Tubulin folding cofactor D regulates neuronalmorphogenesis by mediating Dscam functions. Japanese Drosophila Research Conference 11,
2014.6.4-6, Kanazawa, Japan

6)

三浦正幸：体から失われる細胞の機能を知る生体イメージング、第２３回日本バイオイメー
－156－
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ジング学会学術集会特別講演、2014.9.4-6、大阪

7)

Sakuma, C., Kawauchi T., Haraguchi S., Shikanai M., Yamaguchi Y., Gelfand, V.I., Luo, L., Miura, M.,
and Chihara, T.: Dogi serves as a platform for early endosome organization during axon elongation.
The 37th annual meeting of the Japan neuroscience society, 2014.9.11-13, Yokohama, Japan8)

山口良文：哺乳類の代謝が全身性に変わるとき〜胚発生と冬眠、第７回シンフォニー

2014. 9.

14、東京

9)

三浦正幸：細胞死による新たな恒常性維持機能、アポトーシス・セネセンス・オートファジ
ーの最先端、抗加齢医学の実際2014、2014.9.15、東京

10) 千原崇裕, 関根清薫, 森谷浩幸, 三浦正幸: 神経発生において特異的な機能を持つ小胞体分子
Meigo. 第87回生化学会大会. 2014.10.15-18、京都

11) 山口良文、劉霞、篠塚直美、三浦正幸：異なる細胞死動態の単一細胞ライブイメージングによる観察、細胞死の多様性と生体応答〜細胞死の生物学の新たな側面〜、第87回日本生化学会、2014.10.18、京都

12) 山口良文：生体内における多様な細胞死シグナルの可視化系・検出系の開発、新学術領域「細胞死を起点とする生体制御ネットワークの解明」キックオフシンポジウム、2014.11.13、東京非常勤講師発令、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

－157－
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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

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 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）（2014 年 3 月迄）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）

特任助教

服部 一輝（はっとり・かずき）

平成 20 年東京大学薬学部卒、平成 25 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

特任助教

本間 謙吾（ほんま・けんご）

平成 20 年東京大学薬学部卒、平成 25 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。
－158－
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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。

－159－
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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。
名黒講師は、研究面において近年中心的に取り組んでいる細胞の浸透圧ストレス応答機構の分子メカニズム解明について、従来の ASK3 を介するシグナル伝達の解析を行うと共に、最近明らかになりつつある免疫と浸透圧ストレスの関連に注目した観点からの解析も進めた。従来のハイコン
テントイメージ解析装置を利用したゲノムワイド siRNA スクリーニングを新たなシグナル伝達機構にも適用し、そのシグナル伝達機構に関与する遺伝子の同定を行った。また、新しい技術として
－160－
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シングルセル解析の導入にも取り組んだ。研究室で自ら実験系を構築するだけでなく、アメリカで開講され、その分野の世界的に著名な研究者による指導を受けられる Cold Spring Harbor Course
Program の”Single Cell Analysis”に 2 週間参加し、技術と知識を習得した。この他にも、引き続きがん転移における ASK1 の役割の解析や、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の応用に関する研究も進めた。学会発表については、第 87 回日本生化学会大会のシンポジウムで演者を務め、海外では Gordon Research Conference などに参加し、研究成果の発表を行った。部局の研究施設運営において、今年も RI 施設の放射線取扱主任者として管理に携わった。
教育面では、学部 2 年性に対する『機能形態学』の講義で｢心臓の構造と機能｣の項を、学部 3 年
性に向けた『医薬品安全性学』の講義で「ストレス応答（IV）、（V）」を、大学院生に向けた『基礎薬科学特論 III』の講義で「個々の細胞と細胞集団を対象とした解析の方法と解釈」を、『バイオサイエンスの基礎』の講義で「酵素の調節機構」を担当した。薬学実習 IV において、「大腸菌を用いたリコンビナントタンパク質の精製」を担当し、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２つのストレス応答分子 PGAM5 および SARM の解析を進め、研究成果を国内の様々な学会で発表した。特に、PGAM5 については、その翻訳後修飾を制御する因子の同定に成功した他、欠損マウスの表現型解析にも注力して解析を行った。また、酸化ストレス誘導性細胞死に関与する NR4A2 や KLHDC10 の解析も合わせて行い、後者に関しては欠損マウスの表現
型解析を中心に研究を進めた。教育面においては、大学院講義（分子生物学特論）の一部を担当した。
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)の研究に取り組んだ。ALS の病態モデルマウスまたは細胞モデルを用い、新規 ALS 治療薬候補化合物の病態改善効果を検討した。また、前年度までに明らかにしてきた病態分子機構を基盤とし、ALS の発症診断法の開発も進めた。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。
服部特任助教は、研究面においては、ASK1 の脂肪組織における新たな機能解析を精力的に行い、
日本肥満学会をはじめ、複数の学術集会において発表を行った。細胞系を用いた実験系のみならず、マウス個体レベルでの解析にも力を入れ、ASK1 の生体内での存在意義の解明に注力した。事実、マウスの代謝恒常性に対し ASK1 が寄与していることを明らかにするに至った。また、本学研究者との共同研究も積極的に行い、一定の成果を得ることができた。教育面においては、大学院講義「分子生物学特論」の一部および学部３年生に対する薬学実習「ストレス応答の分子機構」を担当した。
本間特任助教は、研究面においては、4 月より藤澤助教を引き継いで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 87 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 治療薬の創出や、ALS 発症機構の解明に取り組んだ。
教育面においては、大学院講義（分子生物学特論）の一部や、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。

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学 術 論 文
1.

Eaton, G.J., Zhang, Q.S., Diallo, C., Matuszawa, A., Ichijo, H., Steinbeck, M.J. and Freeman, T.A.
Inhibition of Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1 Enhances Endochondral Bone Formation by
Increasing Chondrocyte Survival.
Cell Death & Dis., 5, e1522 (2014).

2.

Okada, M., Matsuzawa, A., Yoshimura, A. and Ichijo, H. Lysosome rupture-activated TAK1-JNK
pathway regulates NLRP3 inflammasome activation.
J. Biol. Chem., 289, 32926-32936 (2014).

3.

Mosallanejad, K., Sekine, Y., Ishikura-Kinoshita, S., Kumagai, K., Nagano, T., Matsuzawa, A., Takeda,K., Naguro, I. and Ichijo, H. The DEAH-Box RNA Helicase DHX15 activates NF-κB and MAPK
signaling downstream of MAVS during antiviral responses.
Sci. Signal., 7, ra40 (2014).

4.

Mizukami, J. Sato, T., Camps, M., Ji, H., Rueckle, T., Swinnen, D., Tsuboi, R., Takeda, K. and Ichijo,
H. ASK1 promotes the contact hypersensitivity response through IL-17 production.
Sci. Rep., 4, 4714 (2014).

5.

Kawarazaki, Y., Ichijo, H. and Naguro, I. Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1 (ASK1) as a therapeutictarget.
Expert Opin. Ther. Tar. (review article), 18, 651-664 (2014).

6.

Noguchi, H., Yamada, S., Nabeshima, A., Guo, X., Tanimoto, A., Wang, K.Y., Kitada, S., Tasaki, T.,
Takama, T., Shimajiri, S., Horlad, H., Komohara, Y., Izumi, H., Kohno, K., Ichijo, H. and Sasaguri, Y.
Depletion of apoptosis signal-regulating kinase 1 prevents bile duct ligation-induced necroinflammationand subsequent peribiliary fibrosis.
Am. J. Pathol., 184, 644-661 (2014).

7.

Matsui, H., Fukuno, N., Kanda, Y., Kantoh, Y., Chida, T., Nagaura, Y., Suzuki, O., Nishitoh, H., Takeda,
K., Ichijo, H., Sawada, Y., Sasaki, K., Kobayashi, T. and Tamura, S. The expression of Fn14 via
mechanical stress-activated JNK contributes to apoptosis induction in osteoblasts.
J. Biol. Chem., 289, 6438-6450 (2014).

8.

Maruyama, T., Araki, T., Kawarazaki, Y., Naguro, I., Heynen, S., Aza-Blanc, P., Ronai, Z., Matsuzawa, A.
and Ichijo, H. Roquin-2 promotes ubiquitin-mediated degradation of ASK1 to regulate stress responses.
Sci. Signal., 7, ra8 (2014).

9.

Toyama, K., Koibuchi, N., Uekawa, K., Hasegawa, Y., Kataoka, K., Katayama, T., Sueta, D., Jie Ma, M.,
Nakagawa, T., Yasuda, O., Tomimoto, H., Ichijo, H., Ogawa, H. and Kim-Mitsuyama, S. Apoptosis
Signal-regulating Kinase 1 is a novel target molecule for cognitive impairment induced by chronic
cerebral hypoperfusion.
Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 34，616-625 (2014).
－162－
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総 説・著 書1.

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，別冊・医学のあゆみ「細胞死 Update-基礎から臨床までを俯瞰して」 米原伸 編 医歯薬出版(株)，24-30，
2014

2.

藤澤貴央、一條秀憲：（解説）治療標的としての ASK1-MAP キナーゼシグナル伝達経路、日本
臨床，72(5)，957-965，2014．

3.

渡邊謙吾、名黒 功、一條秀憲：ハイコンテントゲノムワイド siRNA スクリーニングによるシ
グナル伝達研究への応用、実験医学，32(9)，1405-1410，2014．

4.

圓谷奈保美、本間謙吾、一條秀憲：タンパク質間相互作用をターゲットとした阻害低分子化合物探索と創薬，実験医学増刊「研究成果を薬につなげるアカデミア創薬の戦略と実例」，長野哲雄 編，羊土社，32(2)，293-298，2014．

5.

本間謙吾、一條秀憲：亜鉛欠乏時に働く小胞体ストレス誘導スイッチとしての SOD1 の新規機能，実験医学，32(3)，343-346，2014．

他大学の非常勤講師
一條秀憲は、以下の大学の非常勤講師を務めた。
・北海道大学 大学院歯学研究科
・東京医科歯科大学
・高知大学 医学部
・徳島大学 医学部

－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

准教授

八代田

主席研究員、博士（医学）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

助

教

濱崎

純（はまざき

主任研究員、博士（理学）じゅん）

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

助

教

平山

尚志郎（ひらやま

しょうしろう）

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 core particle (CP)の両端に 19S 調節因子が会合したものである。20S CP は 14 種類、計 28 個のサブユニット(α1-7, β1-7 が 2 セット)により構成され、19S 調節因子は６個のATPase 活性を有するサブユニット(Rpt1-6)よりなる ATPase リングに 13 個の non-ATPase サブユ
－164－
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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てきた。
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。
プロテアソーム形成機構の研究は、医学的応用の観点からの重要性も有する。プロテアソーム
活性阻害剤 bortezomib が多発性骨髄腫の治療に用いられ有効性が確認されたのを契機として、プ
ロテアソームが悪性腫瘍の治療の優良な標的であることが明らかとなった。プロテアソームの発現は悪性腫瘍で亢進しており、プロテアソームの広範な働き、ことに細胞増殖における働きを鑑
みれば腫瘍細胞へ効果を示すことは道理である。しかし、プロテアソームは非分裂の正常細胞においても必須の役割を果たしており、プロテアソーム活性阻害剤の全身投与は重篤な副作用を招きうる。癌細胞を、生存のためにプロテアソームの形成を絶えず行うことにより高いプロテアソ
ーム量を確保している細胞、ととらえれば、プロテアソームの形成を阻害することにより、プロ
テアソームの形成がほとんど行われていない正常細胞には無害で、癌細胞のみを選択的に傷害することが可能である。プロテアソーム形成機構の研究により、効率よくプロテアソーム形成を阻害できる標的を絞り込むことが出来れば、新しいタイプの抗癌剤「プロテアソーム形成阻害剤」の開発へと結び付けることが可能と考えられ、将来その方面の研究も指向する。
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 core particle (CP)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 CP の形成過程、20S CP 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(Sahara K et al., Adv Biol Regul.)、2014 年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析結果を報告した (Bai M et al., Biomolecules)。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1、2、5 サブユニットが免疫プロテアソームでは1i、2i、5i に、胸腺プロテア
ソームではさらに5i が5tに置き換わって1i、2i、5t となっている。解析の結果、構成型では
2、3、4、5、6、1、7 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1i と2i が同時に組み込まれ、5i と5t は4 に依存せず3 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)

20S CP 形成シャペロン Pba3-Pba4 の構造生物学的解析

兵庫県立大学、名古屋市立大学、東京都医学総合研究所との共同研究により 20S CP の形成を助ける出芽酵母 Pba3-Pba4 複合体（動物細胞 PAC3-PAC4 のオーソログ）の機能を生化学的、構造
生物学的手法を用いて調べた (Takagi K et al., Biochem Biophys Res Commun)。本来 20S CP は７種
－165－
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のサブユニット (1–7)を１コピーずつ含むリングと７種のサブユニット(1–7)を１コピーずつ含むリングがの形式で４層積み重なって出来ているのであるが、Pba4 欠損株では 20S
CP サブユニットを含む異常な構造体が蓄積することがわかっていた。この異常な構造体を Pba4欠損株から単離精製して詳細に解析してみるとリング形成に異常が生じ、4 が失われ代わりに
2 が２コピー入ったリングが形成されていることがわかった。また in vitro での Pull-down アッセイにおいて5 と2 は Pba3-Pba4 のあるなしに関係なく結合が見られるが、5 と4 の結合は
Pba3-Pba4 に依存することがわかった。さらに Pba4 欠損株で4 に GFP を付加した4-GFP を観察すると4-GFP は細胞質において凝集体を形成するようになっていた。一方7-GFP は Pba4 欠
損株内においても凝集体を形成している様子を示さなかった。これらのことから Pba3-Pba4 は
4-5 の結合を促進することで効率良くαリングが形成するように促し、また凝集しやすい4 の凝集を防ぐ効果も持っていると思われる。
(3)

26S プロテアソームの形成場所に関する研究

理化学研究所、東京都医学総合研究所との共同研究により 20S CP と 19S RP が細胞内のどこで結 合 し て 26S プ ロ テ ア ソ ー ム を 構 成 し て い る の か と い う こ と を Fluorescence correlation
spectroscopy という手法を用いて調べた。その結果、20S CP と 19S RP は細胞質で安定に結合しており、結合したまま核へも移行できることが明らかとなった (Pack CG et al., Nat Commun)。

2.プロテアソームの多様性研究
酵母では単一のプロテアソームの分子種しか存在しないが、脊椎動物では酵母から保存されたタイプの標準型の他に、活性触媒
サブユニットを入れ替えた二つの特殊なプロテアソームが存在する。免疫組織に恒常的に発現あ
るいは IFN-により誘導される「免疫プロテアソーム」と、我々が 2007 年に発見した「胸腺プロテアソーム」である。特に胸腺プ
ロテアソームが適応免疫システ
ムの根幹である胸腺における T細胞の選択に必須の役割を果たすことを明らかとしたことは、免疫の本質に迫る成果である（図 2）。
⑴胸腺プロテアソームによる正の選択機構
胸腺プロテアソームは胸腺皮質上皮細胞(cTEC)特異的に発現し、有用な T 細胞レパトアを選択する「正の選択」を可能にする。胸腺プロテアソームは他のプロテアソームとは異なる特異な酵
素学的特徴を有することから、胸腺プロテアソームが産生する特殊なペプチド断片が MHC クラス
Ｉに提示されることが正の選択に重要であることが示唆されるが、その証拠は得られていない。
そこで、正の選択を可能とするペプチドの本体を同定すべく、質量分析装置を駆使して解析中で
ある。
－166－
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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。2014 年は出芽酵母でトリプシン様活性、カスパーゼ様活性を失った株を作製し、その株が通常培養条件下では特に増殖遅延を起こさないことを確認した。そして、この二重変異株内
で各遺伝子産物約 5,000 種類を個別に過剰発現させるという実験を現在行っている。失われた２つの活性によって分解されるべきものが過剰発現された場合、この二重変異株の増殖は阻害される可能性がある。
(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4 と相同な4s というサブユニットが哺乳類に見つかった。
この4s に関して詳細な解析を行い、4s が精巣特異的に発現していることを明らかにした (Uechi
et al., J Biol Chem)。4 と4s 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4 から4s になることによって4 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

動物細胞もしくはマウス個体を用いた実験
siRNA ライブラリーを用いて網羅的にプロテアソーム遺伝子の転写・活性・局在に関わる因子の探索を行っている。また多数の遺伝子改変マウス作製と解析を行っている。
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。
(3)

線虫を用いた実験

発生過程や神経系の問題に取り組みやすい C. elegans を用いた実験も開始した。siRNA ライブラ
リーを用いたスクリーニングを予定している。
(4)

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。現在ミトコンドリア変異、リボソーム変異、細胞内輸
－167－
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送の変異などとプロテアソーム変異との遺伝学的、生化学的関連を調べている。またゲノム情報を利用してプロテアソーム遺伝子と同じ様な発現パターンを示すと思われる遺伝子を同定中であ
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ほぼ毎週設けている。

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 2014 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

The mechanism for molecular assembly of the proteasome. Sahara K, Kogleck L, Yashiroda H,
Murata S. Adv Biol Regul. 2014 Jan;54:51-8. doi: 10.1016/j.jbior.2013.09.010.

2) Pba3-Pba4 heterodimer acts as a molecular matchmaker in proteasome α-ring formation. Takagi K, Saeki Y,
Yashiroda H, Yagi H, Kaiho A, Murata S, Yamane T, Tanaka K, Mizushima T, Kato K. Biochem Biophys Res
Commun. 2014 Jul 25;450(2):1110-4. doi: 10.1016/j.bbrc.2014.06.119.
3) Assembly mechanisms of specialized core particles of the proteasome. Bai M, Zhao X, Sahara K, Ohte Y, Hirano Y,

－168－
目次へ

Kaneko T, Yashiroda H, Murata S. Biomolecules. 2014 Jul 16;4(3):662-77. doi: 10.3390/biom4030662.
4) Characterization of the testis-specific proteasome subunit α4s in mammals. Uechi H, Hamazaki J, Murata S. J Biol
Chem. 2014 May 2;289(18):12365-74. doi: 10.1074/jbc.M114.558866.
5) Quantitative live-cell imaging reveals spatio-temporal dynamics and cytoplasmic assembly of the 26S proteasome.
Pack CG, Yukii H, Toh-e A, Kudo T, Tsuchiya H, Kaiho A, Sakata E, Murata S, Yokosawa H, Sako Y, Baumeister
W, Tanaka K, Saeki Y. Nat Commun. 2014 Mar 6;5:3396. doi: 10.1038/ncomms4396.

－169－
目次へ

◆ 細胞生物化学教室（医科学研究所・分子発癌分野）◆
教 授

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

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

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

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

学術論文（2015 年、2005〜2014 年抜粋）
1.

Shinzawa. M., Konno, H., Qin, J., Akiyama, N., Miyauchi, M., Ohashi, H., Miyamoto-Sato, E., Yanagawa, H.,
Akiyama, T.* and Inoue, J.* Catalytic subunits of the phosphatase calcineurin interact with NF-B-inducing
kinase (NIK) and attenuate NIK-dependent gene expression. Sci. Rep. 5:10758 (2015).

2.

Gohda, J., Ma, Y., Huang, Y., Zhang, Y., Gu, L., Han, Y., Li, T., Gao, G.F., Inoue, J., Iwamoto, A. and Ishida,
T. HIV-1 replicates in human osteoclasts and enhances their differentiation in vitro. Retrovirology 12:12(2015).

3.

Sato, Y., Goto, E., Shibata, Y., Kubota, Y., Yamagata, A., Goto-Ito, S., Kubota, K., Inoue, J., Takekawa, M.,
Tokunaga, F. and Fukai, S. Structures of CYLD USP with Met1- or Lys63-linked diubiquitin reveal
mechanisms for dual specificity. Nat. Struct. Mol. Biol. 22, 222–229 (2015).

4.

Ito-Kureha, T., Koshikawa, N., Yamamoto, M., Semba, K., Yamaguchi, N., Yamamoto, T., Seiki, M. andInoue, J. Tropomodulin 1 expression driven by NF-B enhances breast cancer growth. Cancer Res. 75,
62–72 (2015).

5.

Akiyama, N., Shinzawa, M., Miyauchi, M., Yanai, H., Tateishi, R., Shimo, Y., Ohshima, D., Matsuo, M.,
Sasaki. I., Hoshino, K., Wu, G., Yagi, S., Inoue, J., Kaisho, T. and Akiyama, T. Limitation of immune
tolerance-inducing thymic epithelial cell development by Spi-B-mediated negative feedback regulation. J.
Exp. Med. 211, 2425-2438 (2014).

6.

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

7.

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

8.

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

9.

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 (2012).

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10. 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).
11. 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).
12. Hinohara, K., Kobayashi, S., Kanauchi, H., Simizu, S., Nishioka, K., Tsuji, E., Tada, K., Umezawa, K.,
Mori, M., Ogawa, T., Inoue, J., Tojo, A., and Gotoh, N. ErbB/NF-B signaling controls mammosphere
formation in human breast cancer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 6584-6589. (2012).
13. 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).
14. 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).
15. Yamazaki, K., Gohda, J., Kanayama, A., Miyamoto, Y., Sakurai, H., Yamamoto, M., Akira, S., Hayashi,
H., Su, B., and Inoue, J. Two Mechanistically and Temporally Distinct NF-B Activation Pathways in
IL-1 Signaling. Sci. Signal. 2, ra66 (2009).
16. 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).
17. 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).
18. 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).
19. 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

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）准教授

花岡 健二郎（はなおか・けんじろう）

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

上野 匡（うえの・たすく）

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

寺井 琢也（てらい・たくや）

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

小松 徹（こまつ・とおる）（革新創薬化学教室）

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

研究の概要─新たな学問領域の開拓を目指す─
21 世紀の生命科学の方向として、“生きている状態”の細胞、生体組織あるいは in vivo 系における生体分子を時々刻々の変化に対応して動的に捉え、その変化に伴う生命現象を明らかにする事が挙げられる。このような動的生命科学はポストゲノム研究として重要視されているプロテオ
ミクスやメタボロミクス、あるいは細胞内ネットワーク解析研究に通じるものである。生体内で実際に起こっている真の生理現象を解明・解析するためには、生きている状態における生体分子の働きをその場（in situ）で明らかにすることが重要であると我々は考えている。このような動的解析の重要性を示す端的な例として、カルシウムイオン（Ca2+）がある。発生や神経系における Ca2＋の機能が詳細に明らかになった背景には、生きている状態の細胞や組織から Ca2+ を的確に捉えるセンサー分子（蛍光プローブ）の存在があった。Fura-2 や Fluo-3 に代表される Ca2+ 蛍
光プローブは生理的条件での Ca2+ の動きを高感度に検出し、多くの情報を与えてきた。
我々が解き明かしたいと望んでいる question は、細胞や生体組織のいつ、どこで、どれほどの生体分子が生成し作用しているのか（生体分子の濃度変化あるいは細胞内分布）、生体分子は細胞内でどのように作用しているのか、等である。これらの問題点を解決するために我々は、生体分子と反応あるいは結合してその特性（主には蛍光強度）が大きく変化する分子プローブを自らの手で開発し生体イメージングを行うことによって、生理的条件に近い状態での標的分子の働きを明らかにしようと試みている。更に、生体分子を光により瞬時に制御するシステムの構築や、分子プローブを用いた疾患部位の可視化研究も行っている。
当研究室が目指している上記の研究分野は従来にない新たな領域であるが、我々自身はこれを
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“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、2014 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. -galactosidase 活性を有する細胞の選択的な殺傷生命現象をコントロールする特定の細胞のはたらきを知るためには、任意の場所・タイミングでこの細胞のはたらきを制御することが求められる。光励起によって高い反応性を有する活性酸素種である一重項酸素を生成し、殺細胞作用を示す光増感剤は、このような目的に利用できる有用な光機能性分子であるが、既存の光増感剤を用いた研究では、その殺細胞能の場所選択性は光照射をおこなうエリアによってのみ制御可能であることから、細胞種を選択してこの機能を発揮させることは困難であるという限界があった。これに対し、私たちは、酵素-galactosidase の活
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性によって選択的に活性化され増感能を発揮する光増感剤を開発し、遺伝子導入によって本酵素を発現する細胞でのみ選択的な殺細胞を可能とするシステムの構築を目指した。
これを可能とする分子設計として、-galactosidase の反応点である-galactopyranosyl 基の有無によって分子の共役系が変化し、酵素反応の進行に伴って吸収スペクトルの変化が起こる分子
HMDESeR を開発し、これを母核とする光増感剤の開発をおこなった。HMDESeR は、重原子であるセレン原子を分子内に含み、励起一重項状態から増感能を呈する三重項励起状態への移行が促進される重原子効果によって高い一重項酸素生成能を示す。開発した分子 HMDESeR-Gal は期
待どおり酵素反応前は可視光領域の吸収を有さず、酵素反応の進行に伴って可視光吸収が増大し，一重項酸素生成能が増大した。これを利用して、-galactosidase 発現細胞／非発現細胞間での殺細胞能のコントロールが可能となったことを受けて、ショウジョウバエの胚発生の段階で、細胞種選択的な殺細胞をおこない、胚発生におけるこれらの細胞の役割を明らかにする実験系の構築に成功した。本技術は、培養細胞から動物個体までの幅広い実験系で、特定の細胞のはたらきを理解するための有用な研究ツールとなり得る。本研究成果は、Angewandte Chemie Interanational

Edition 誌に掲載された。
(A) 光増感剤の設計原理(B) 光増感剤 HMDESeR-Gal の開発(C) 胚発生における選択的殺細胞の達成

2. 動脈硬化巣を標的とした MRI プローブの開発とその応用
動脈硬化とは、動脈壁が肥厚・硬化し、コレステロールの沈着（プラーク）が生じる動脈病変のことである。このプラークの破綻は脳梗塞、心筋梗塞の原因となるため、その診断法の確立は重要な課題の一つである。一方、MRI（magnetic resonance imaging）は生体深部の画像化において優れた空間分解能を有し、現在、臨床医療において汎用されている。また、MRI 測定において
Gd3+錯体等の MRI 造影剤を用いることで画像をより鮮明にすることができる。しかしながら、現在一般に用いられている MRI 造影剤は全身に非特異的に分布するものであり、動脈硬化巣を特異
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的に可視化することは困難とされる。そこで本研究では、動脈硬化巣に集積し、MRI によって動脈硬化巣を可視化する MRI プローブの開発を行った。まず、動脈硬化プラーク内には疎水的環境が存在することに着目し、脂肪滴に高い親和性を示す蛍光色素である BODIPY を Gd3+錯体と組み合わせることで、MRI だけでなく蛍光においても観察可能な 2BDP3Gd を分子設計・合成した。
この化合物を、動脈硬化モデルマウスである ApoE–/–マウスへと応用したところ、動脈硬化巣に集積することが分かった。さらに、ApoE–/–マウスと比較してよりヒトに近い動脈硬化巣を形成す
る WHHL（Watanabe heritable hyperlipidemic）ウサギを用いて、動脈硬化巣の MRI 撮像実験を行った。2BDP3Gd を WHHL ウサギに投与し、MRI 撮像実験を行った結果、投与後 24 時間後において WHHL ウサギの動脈壁を強く造影することに成功した。また、2BDP3Gd を投与した WHHL ウ
サギの大動脈を摘出したところ、BODIPY 骨格に由来する強い緑色蛍光が観測され、さらに組織染色を行った結果、BODIPY 骨格に由来する緑色蛍光は Oil Red O 染色の染色像と一致した。本
実験結果から、2BDP3Gd は WHHL ウサギの動脈硬化巣における脂肪滴に主に集積し、動脈硬化
巣を強く造影していることを明らかにした。本 MRI プローブは、動脈硬化の発生をイメージングによって評価する目的で基礎研究から臨床までの幅広い応用が期待されるものであり、本研究成
果は、Organic & Biomolecular Chemistry 誌に掲載され、その図表が Front Cover として採用された。

3. 血中のアクロレインを高感度に検出する蛍光プローブの開発
アクロレインは、酸化ストレスによって細胞の脂質やポリアミンから生成する求電子種であり、タンパク質や DNA などの生体分子を化学修飾し、細胞毒性を示す。血中のアクロレインおよびその生体分子付加体の濃度の増大は、慢性腎不全や脳梗塞時に上昇が見られることが報告されており、これらのリスクを予測するバイオマーカーとしてアクロレインを迅速、正確、高感度に測定する測定系の開発が望まれている。既存のアクロレイン検出系は、このような目的への適用は困難であることから、私たちは、血中に存在すると予想される数M オーダーの微小量のアクロ
レインを正確に検出する実験系の開発を目指して研究をおこなった。
具体的には、アクロレインの,-不飽和アルデヒド構造に着目し、これにチオール含有蛍光団を求核付加させ、生成する非共役アルデヒド構造をヒドラジン含有ビーズに結合させるという戦略を考案し、これに有用な蛍光プローブの開発をおこなった。実際にこの系を用いて、１M 以下の微小量のアクロレインも正確に検出することが可能となり、他の求電子種との選択性も見られることが確かめられた。そして、この系を利用して、マウスに抗癌剤の cyclophosphamide
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(CPA)を投与した際に、血中アクロレイン濃度の大幅な増大が見られることを明らかにした。本
実験系は、迅速、正確、高感度という当初の達成目標を十分に満たすものであり、今後、種々の疾患における血中あるいは尿中のアクロレイン濃度変化を検出し、病気のリスク評価に役立てることができると期待される。本研究成果は、Chemical Communications 誌に掲載され、本研究室の大学院生が作成した図表が Back Cover として採用された。
(A) アクロレイン検出の原理と蛍光プローブ(C) 既存の手法との検出感度の比較(B) アクロレインの有無による蛍光の変化(D) cyclophosphamide による血中アクロ
レイン濃度の変化

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
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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。
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、
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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。
2014 年においては、大学院博士課程に所属する５名の学生全員が学術振興会の 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２名を２ヶ月程度海外の研究室（米国 Harvard 大学およびスイス
Ecole polytechnique fédérale de Lausanne）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。このような方針で教育・研究活動を行った結果、修士・博士課程の大学
院生らによる発表が、日本薬学会 134 会年会において 4 件の学生優秀発表賞の受賞に繋がり、また国際学会においても、当研究室出身の博士研究員が当研究室でおこなった研究成果を SwissJapanese Chemical Biology Symposium 2014 において発表し Best Poster Award を受賞するなどの優れた評価を受けており、当研究室の研究活動の成果は対外的にも高く評価されている。

自己点検･評価
下記の外部からの評価に見られる通り、2014 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である Angew. Chem. Int. Ed. および J. Am. Chem. Soc. への計 3 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。更に、当研究室で開発に成功した赤色蛍光カル
シウムプローブ「CaTM-2 potassium salt」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、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—
浦野泰照は 2014 年より文部科学省「次世代がん研究シーズ戦略的育成プログラム」、「革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト」、および科学技術振興機構 戦略的創造
研究推進事業（CREST タイプ）の研究代表者として採用されている。また、花岡健二郎は 2011
年より科学技術振興機構 研究成果事業展開【先端計測分析技術・機器開発プログラム】の研究代表者として採用されており，小松徹は 2013 年より科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業（さきがけタイプ）の研究代表者として採用されている。

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学 術 論 文
1)"Fluorometric Assay of Integrin Activity with a Small-molecular Probe that Senses the Binding Site
Microenvironment" Toru Komatsu, Aoi Takeda, Kenjiro Hanaoka, Takuya Terai, Tasuku Ueno, Yukio
Tada, Tetsuo Nagano and Yasuteru Urano. Chem. Commun., 50, 15894-15896 (2014)2)"Cytoprotective Effects of Hydrogen Sulfide-releasing N-Methyl-D-aspartate Receptor Antagonists
Mediated by Intracellular Sulfane Sulfur" Eizo Marutani, Masahiro Sakaguchi, Wei Chen, Kiyoshi
Sasakura, Jifeng Liu, Ming Xian, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano and Fumito Ichinose. Med. Chem.
Commun., 5, 1577-1583 (2014)

3)"Boron Dipyrromethene as a Fluorescent Caging Group for Single-photon Uncaging with Longwavelength Visible Light" Nobuhiro Umeda, Hironori Takahashi, Mako Kamiya, Tasuku Ueno, Toru
Komatsu, Takuya Terai, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, and Yasuteru Urano. ACS Chem. Biol.,9, 2242-2246 (2014)

4)"Design Strategy for Small Molecule-based Targeted MRI Contrast Agents: Application for Detectionof Atherosclerotic Plaques" Shimpei Iwaki, Kazuya Hokamura, Mikako Ogawa, Yasuo Takehara,
Yasuaki Muramatsu, Takehiro Yamane, Kazuhisa Hirabayashi, Yuji Morimoto, Kohsuke Hagisawa,
Kazuhide Nakahara, Tomoko Mineno, Takuya Terai, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Keita Tamura,
Yusuke Adachi, Yasunobu Hirata, Makoto Arita, Hiroyuki Arai, Kazuo Umemura, Tetsuo Nagano andKenjiro Hanaoka. Org. Biomol. Chem., 12, 8611-8618 (2014)

5)"A Spontaneously Blinking Fluorophore Based on Intramolecular Spirocyclization for Live-cell Superresolution Imaging" Shin-nosuke Uno, Mako Kamiya, Toshitada Yoshihara, Ko Sugawara, Kohki
Okabe, Mehmet C. Tarhan, Hiroyuki Fujita, Takashi Funatsu, Yasushi Okada, Seiji Tobita andYasuteru Urano. Nat. Chem., 6, 681–689 (2014)

6)"Arrayed Lipid Bilayer Chambers Allow Single-molecule Analysis of Membrane Transporter Activity"
Rikiya Watanabe, Naoki Soga, Daishi Fujita, Kazuhito V. Tabata, Lisa Yamauchi, Soo Hyeon Kim,
Daisuke Asanuma, Mako Kamiya, Yasuteru Urano, Hiroaki Suga and Hiroyuki Noji. Nat. Commun.,5, Article number: 4519 (2014)7)"Rapidly Rendering Cells Phagocytic Through a Cell-surface Display Technique and Concurrent Rac
Activation" Hiroki Onuma, Toru Komatsu, Makoto Arita, Kenjiro Hanaoka , Tasuku Ueno, Takuya
Terai, Tetsuo Nagano and Takanari Inoue. Sci. Signaling, 7, 334, rs4 (2014)8)"Practical Fluorescence Detection of Acrolein in Human Plasma via a Two-step Tethering Approach"
Masataka Togashi, Takuya Terai, Hirotatsu Kojima, Kenjiro Hanaoka, Kazuei Igarashi, Yasunobu
Hirata, Yasuteru Urano,* and Tetsuo Nagano. Chem. Commun., 50, 14946-14948 (2014)

9)"Visualization of Phagosomal Hydrogen Peroxide Production by A Novel Fluorescent Probe That Is
Localized via SNAP-tag Labeling" Masahiro Abo, Reiko Minakami, Kei Miyano, Mako Kamiya, Tetsuo
Nagano, Yasuteru Urano, and Hideki Sumimoto. Anal. Chem. 86, 5983-5990, (2014)10)"Thermal or Mechanical Stimuli-induced Photoluminescence Color Change of Molecular Assembly
Composed of An Amphiphilic Anthracene Derivative in Water" Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu,
Takuya Terai, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi Kato, and Tetsuo Nagano. Chem. Eur. J.,
20, 10397–10403 (2014)11)"Selective Ablation of β-Galactosidase-expressing Cells with a Rationally Designed Activatable
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Photosensitizer" Yuki Ichikawa, Mako Kamiya, Fumiaki Obata, Masayuki Miura, Takuya Terai, Toru
Komatsu, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano. Angew. Chem. Int. Ed.,53, 6772-6775 (2014)12)"Acidic-pH-activatable Fluorescence Probes for Visualizing Exocytosis Dynamics" Daisuke Asanuma,
Takaoka, Y.; Shigeyuki Namiki, Kenji Takikawa, Mako Kamiya, Tetsuo Nagano, Yasuteru Urano, andKenzo Hirose. Angew. Chem. Int. Ed., 126, 6199-6203 (2014)

13)"Bin/Amphyphisin/Rvs(Bar) Family Members Bend Membrane in Cells" Allison Suaraz, Tasuku Ueno,
Robert Huebner, J. Michael McCaffey and Takanari Inoue. Sci. Report, 4, Article number:4693(2014)

14)"Primary Hepatocytes from Mice Lacking Cysteine Dioxygenase Show Increased Cysteine
Concentrations and Higher Rates of Metabolism of Cysteine to Hydrogen Sulfide and Thiosulfate"
Halina Jurkowska, Heather B. Roman, Lawrence L. Hirschberger, Kiyoshi Sasakura, Tetsuo Nagano,Kenjiro Hanaoka, Jakub Krijt and Martha H. Stipanuk Amino Acids, 46, 1353-1365 (2014).

15)"Covalent Attachment of Mechanoresponsive Luminescent Micelles to Glasses and Polymers in
Aqueous Conditions" Yoshimitsu Sagara, Toru Komatsu, Tasuku Ueno, Kenjiro Hanaoka, Takashi
Kato, and Tetsuo Nagano. J. Am. Chem. Soc., 136, 4273-4280 (2014)16)"Unbalanced Excitability Underlies Offline Reactivation of Behaviorally Activated Neurons" Mika
Mizunuma, Hiroaki Norimoto, Kentaro Tao, Takahiro Egawa, Kenjiro Hanaoka, Tetsuya Sakaguchi,
Hiroyuki Hioki, Takeshi Kaneko, Shun Yamaguchi, Tetsuo Nagano, Norio Matsuki and Yuji Ikegaya.
Nat. Neurosci., 17, 503-505 (2014)17)"Synthesis of a Photocontrollable Hydrogen Sulfide Donor Using Ketoprofenate Photocages" Naoki
Fukushima, Naoya Ieda, Kiyoshi Sasakur, Tetsuo Nagano, Kenjiro Hanaok, Takayoshi Suzuki, Naoki
Miyataa and Hidehiko Nakagawa. Chem. Commun., 50, 587-589 (2014)

総 説 ・ 著 書1)

“ケイ素置換キサンテン蛍光色素の開発と蛍光プローブへの展開” 花岡健二郎，ケイ素化学協会誌（2014）2)“赤色から近赤外蛍光団の開発による蛍光プローブ研究の展開” 花岡健二郎，日本分子イメー
ジング学会機関紙（2014）3)“蛍光プローブが拓く新しいスクリーニング系” 花岡健二郎，実験医学2014年1月増刊号『研究成果を薬につなげる アカデミア創薬の戦略と実例』，羊土社（2014）4)“表現型アッセイ①：アカデミア創薬における創薬標的タンパク質の探索研究” 小松徹，実験医学2014年1月増刊号『研究成果を薬につなげる アカデミア創薬の戦略と実例』，羊土社（2014）

5)“代謝活性を視る．標的酵素を探す．- レポーター基質による代謝活性の評価と探索研究のしくみ” 小松徹，実験医学増刊 Vol.32 No.15 2014『驚愕の代謝システム - メタボロームの階層から解き明かす疾患研究の新たなステージ』，羊土社（2014）

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6)

"A Method to Rapidly Induce Organelle-Specific Molecular Activities and Membrane Tethering"
Toru Komatsu and Takanari Inoue, Methods in Molecular Biology: Exocytosis and Endocytosis II,

Springer (2014)

大 型 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト
浦野泰照

文部科学省
「次世代がん研究シーズ戦略的育成プログラム」“臨床検体の網羅的ライブ酵素活性解析による新がん診断技術の創製” （2014 年～2016 年）

文部科学省「革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト」“脳構造・機能の統合的理解に資する革新的光機能性小分子群の創製” （2014 年～2017 年）

科学技術振興機構
戦略的創造研究推進事業（CREST タイプ）
“臨床検体を用いた疾患部位特異的な代謝活性のライブイメージング探索技法の確立と創薬への応用”（2014～2020 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)

小松徹

科学技術振興機構
戦略的創造研究推進事業（さきがけタイプ）“タンパク質の動的機能の理解に基づく新たな疾患バイオマーカー・創薬標的分子探索法の開発”(2013 年～2016 年)

学 会 等 で の 招 待 講 演 ・ 特 別 講 演
浦野泰照
1.

第 30 回創薬セミナー（招待講演）”有機小分子蛍光プローブの精密設計に基づく生細胞応答イメージング、in vivo がんイメージ
ング、超解像イメージング”
山梨（八ヶ岳ロイヤルホテル）、2014 年 7 月 25 日

2.

第 30 回日本 DDS 学会学術集会（招待講演）”がん診断・治療への応用を目指した新規光機能性プローブの精密設計”
東京（慶應義塾大学薬学部）、2014 年 7 月 31 日

3.

第 11 回日本病理学会カンファレンス（招待講演）”蛍光プローブの設計開発による術中迅速ライブ疾患イメージング”

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兵庫（六甲山ホテル）、2014 年 8 月 1 日
4.

第 73 回日本癌学会学術集会（招待講演）”Rapid live imaging of tumors in human resected tissues by novel activatable fluorescence probes foraminopeptidases”
神奈川（パシフィコ横浜）、2014 年 9 月 27 日

5.

第 58 回日本薬学会関東支部大会（招待講演）”スマート蛍光プローブの設計開発による新たな分子イメージング”
東京（昭和薬科大学）、2014 年 10 月 4 日

6.

乳癌 Translational Research 研究会（招待講演）”小分子蛍光プローブの精密開発による術中迅速がんイメージング”
東京（ノバルティスファーマ東京事業所）、2014 年 10 月 11 日

7.

第 2 回 NICE 講演会（招待講演）”蛍光プローブの精密設計に基づく in vivo 微小がん迅速イメージング”
長崎（ベストウエスタンプレミアムホテル長崎）、2014 年 12 月 10 日

8.

化学への招待－講演会”化学と光の力で医学・生物学研究を強力に推し進める ～「蛍光プローブ」による微小がんの可視化・超高解像度イメージング～”
東京（東京大学生産技術研究所コンベンションホール）、2015 年 1 月 31 日

9.

5th EuCheMS Chemistry Congress (Invited)“Novel Intramolecular Spirocyclization-based Fluorogenic Probes: From In Vivo Imaging of Tiny
Tumors to Super-resolution Imaging”
Turkey (WOW Istanbul Convention Center), Sep. 1, 2014.

10. MGH-UT Joint Symposium 2014: Frontiers in Biomedical Engineering (Invited)“Rapid tumor imaging in human resected fresh tissues by various novel fluorogenic probes foraminopeptidase”
USA (Simches Conference Room 3110, MGH), Sep. 24, 2014.
11. 11th China-Japan Joint Seminar Histochemistry and Cytochemistry (Invited)“In vivo rapid cancer detection and therapy based on rationally designed activatable fluorescence andphotosensitizing probes”
Nagano (Matsumoto Central Municipal Hall), Sep. 28, 2014.
12. 2nd Annual International Congress of Fluorescent Guided Imaging Surgery (Invited),“Cancer Imaging Using Activatable Fluorescence Probes for -Glutamyltranspeptidase”
USA (The Biltmore Hotel, Coral Gables, Florida), Feb. 14, 2015.
花岡健二郎
1. SPI in vivo イメージングフォーラム 2014（招待講演）“新規蛍光団の創製から拓く蛍光イメージング”
品川, 2014 年 10 月 23-24 日
2. 第二回生体分子サイエンスセミナー（招待講演）
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“新規蛍光団の創製から拓く蛍光イメージング”
すずかけ台, 2014 年 9 月 2 日
3. China/Japan Young Chemists Forum (Molecular Imaging for Chemical Biology) (Invited)“Development of Far-red to Near-Infrared Small-molecule Fluorophores and their Applications toMulticolor Imaging”
Peking (China), August 5, 2014
4. 3rd International Conference on H2S in Biology and Medicine (Invited)“Development of a H2S fluorescent probe and its application to inhibitor screening for H2S producing
enzyme”
Kyoto (Japan), June 4-6, 2014
5. EUROPT(R)ODE XII Conference on Optical Chemical Sensors & Biosensors (Invited)“Development of Far-red to Near-Infrared Small-molecule Fluorophores and their Applications toMulticolor Imaging”
Athens (Greece), April 13-16, 2014小松徹
1.

Sino-Japan Workshop on Chemical Biology (Invited)“Diced Electrophoresis Gel Assay for Screening Enzymes with Specified Activities”
Peking (China),October 10-13, 2014

受 賞
花岡健二郎 3rd Annual Conference of the International Chemical Biology Society, ICBS Young
Chemical Biologist Award, 2014 年 11 月
第 9 回 日本分子イメージング学会総会学術集会 最優秀発表賞、2014 年 5 月
小松徹

第 67 回日本酸化ストレス学会学術集会 優秀演題賞、2014 年 10 月

島本一史

日本薬学会第 134 年会 年会優秀発表賞、2014 年 3 月

木村勇亮

日本薬学会第 134 年会 年会優秀発表賞、2014 年 3 月

串田優

日本薬学会第 134 年会 年会優秀発表賞、2014 年 3 月

高橋翔大

日本薬学会第 134 年会 年会優秀発表賞、2014 年 3 月

社 会 へ の 貢 献 そ の 他
浦野泰照、日本ケミカルバイオロジー学会 事務局長
浦野泰照、日本分子イメージング学会 理事（編集委員長）
浦野泰照、日本酸化ストレス学会 評議員
花岡健二郎、日本ケミカルバイオロジー学会 世話人

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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、その活性や機能のを理解するうえで必須のものであり、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
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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。我々はすでに TLR8 と合成リガンドとの複合体構造解析に成功していたが、その構造情報をもとにして新たなリガンドを設計した。フラン環をもつ三環性のフロキノリン系の化合物（DS877）も TLR8 を活性化することができるが、複合体解析をしたところフラン環部分は認識されていないことがわかった。そこでフラン環を除いた二環性化合物を合成したところほぼ同等の活性示したのである。
３．ヒト-ガラクトシダーゼと分子シャペロン化合物との複合体構造
ヒト-ガラクトシダーゼ(human -galactosidase; EC3.2.1.23

以下 h--GAL)は，細胞内のリソソームに局在する加水分解酵素である。主な基質には，細胞膜の構成成分である GM1 ガングリ
オシドや，骨軟骨の主成分であるケラタン硫酸がある。細胞内小器官リソソームには数多くの加水分解酵素が存在するが，それら酵素の活性が低下し，酵素に対する基質がリソソーム内に蓄積して起こる疾患がリソソーム病である。h--GAL はリソソーム病のうち GM1 ガングリオシドーシスと，Morquio B 病の原因遺伝子であることが報告されている。
このようなリソソーム病の治療法の一つとして変異酵素を安定化してリソソーム内での酵素量を増加させるシャペロン療法が注目を集めている。我々は h--GAL の構造的特徴、触媒機構、さらには変異と構造との関連を明らかにするために h--GAL の立体構造解析に取り組んだ。また、
我々は日本人に多くみられる変異（R201C, I51T）をもつタンパク質の酵素学的パラメータを決定
すると同時に、変異タンパク質に対するシャペロン候補化合物 (NOEV, 6S-NBI-DGJ)の効果を調べた。さらに h--GAL とシャペロン候補化合物との複合体構造も決定した。
h--GAL は 3 つのドメインからなり，触媒活性を持つ TIM バレルドメイン，-domain 1，－188－
目次へdomain 2 から構成されていた。またガラクトースとの複合体構造は h--GAL がアノマー位のコ
ンフォメーションを維持したまま糖を切断する retaining enzyme として働くことを支持している。
この構造上に病気を引き起こす変異を立体構造上にマッピングし、変異によって引き起こされる影
響などについて考察した。
一方、天然体と変異体の酵
素学的パラメータはほぼ同じであることがわかった。このことは正常な構造をとらせることができれば、酵素としての機能を発揮する ことを示唆する。また熱変性に対して
特に R201C 変異体は不安定であるが、シャペロン候補化
合物により安定性が保たれる
ことも示した。さらにシャペ
ロン 候補化合物と h--GALとの結合定数を決定し、酸性側では実際に弱くなることを示した。このことはリソソーム内の酸性環境下ではシャペロン候補化合物 がはずれやすくなることを意味する。また h--GAL とシャペロン候補化合物の複合体解析により、糖部分の認識はほぼ同じであったが置換基の認識に差異 が見られた。
４．アルギニンメチル化転移酵素 PRMT7 の構造科学的研究
アルギニンのメチル化は主要な翻訳語修飾として転写制御、mRNA スプライシング、DNA 修復、シグナル伝達等幅広い生命現象に関与する。アルギニンメチル化を行う酵素が protein arginine
methyltransferases (PRMTs)であり、哺乳類には九種類存在する。PRMTs の活性はメチル化様式
により三タイプに分類され、アルギニン残基に一つメチル基を転移してモノメチルアルギニンを生じた後、タイプ I では非対称ジメチルアルギニンを、タイプ II では対称ジメチルアルギニンを生じる。タイプ III はモノメチルアルギニンのみを生じる。PRMTs はコアドメインと呼ばれる保存されたドメインを一般には分子内に一つ持つ。タイプ I
PRMTs ではコアドメインが二量体(コアダイマー構造)を形成することが活性に重要である。PRMT7 は他の PRMTs と比べユニークな特徴を備え、一般には一つ分子内に存在するコアドメインを、PRMT7 は二つタンデムに持つ特徴的なドメイン構成をとる。また
現在のところ PRMT7 は唯一タイプ III 活性を示す
PRMTs である。
本研究では線虫由来 CePRMT7 に注目しＸ線結晶解
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析によって立体構造を決定し構造科学的な研究を行った。CePRMT7 の単量体構造は、分子内に二つタンデムに存在するコアドメインが会合してコアダイマー構造をとる新規構造であった。コア
ドメイン同士の相互作用は既存の PRMTs と似るが、その相対的配置は新規であった。各ドメインのトポロジーも多少の差異はあるが、既知の PRMTs と似ていた。AdoHcy は N 末端側活性部位にのみ見られ、C 末端側活性部位は PRMTs に高度に保存される二つのループに占められていた。
N 末端側活性部位の変異体を作成し AdoMet 結合実験を行った結果、変異体の AdoMet 結合能は大きく低下し、CePRMT7 のコファクター結合部位が N 末端側コアドメインのみであろうことを示した。また、 CePRMT7 のアルギニン結合ポケットの大きさを PRMT1、5 と比較し 、CePRMT7 のポケットが最小であることを示した。以上の結果から、アルギニン結合ポケットの小ささと、C 末端側活性部位の不活性が PRMT7 のタイプ III 活性に寄与していると考えられる。

教育の概要
蛋白構造生物学教室では、薬学部の２年生の講義として「物理化学Ⅲ」を担当している。また、｢構造分子薬学」（３年生を対象）の講義の半分と、｢生物物理学」（３年生）の３分の１、｢医療科学Ⅱ」(４年生）の講義の一部を分担している。
「物理化学Ⅲ」では、双性イオンであるアミノ酸の化学的な性質、タンパク質の構造の階層性、分子間相互作用、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・大戸が担当している。
「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）、自然免疫に関わるタンパ
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（清水・大戸）。
「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・大戸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
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オムニバス形式で行われる。分担では、構造生物学の基礎と応用として、タンパク質などのＸ線回折法による三次元構造の解析を、基礎理論から実際までを簡潔かつ系統的に示し、当教室での回折構造生物学の研究例も採りあげている。
さらに、隔年で行われる「生体分子解析学特論」を分担している。この講義は、Ｘ線結晶解析、
核磁気共鳴法、１分子蛍光イメージング法や生体分子の高感度分析法などの原理を解説し、生体分子の構造と機能の解析法と応用例を紹介するものである。分担では、４回の講義で、物質によるＸ
線の散乱と回折に関する理論的な基礎、結晶構造因子による電子密度の算出、Ｘ線回折の測定法、タンパク質結晶の性質、タンパク質の構造解析法まで、実際例を挙げながら、詳説している。
教室に所属する学部生と大学院生は、先に述べた研究に参加することによって、回折構造生物学の理論と技術はもとより、遺伝子組み換えや細胞培養の操作、培養装置による大量発現と最適化、分離精製、性状の評価などに関する操作、技術、解析法など、分子生物学、構造生物学、放射光科
学および機器分析学の理論と手法を実践的に習得している。さらに、コンピュータの利用、三次元
グラフィクスなど計算科学的なソフトウェアと機器の駆使についても身に付けさせている。
教室のセミナーでは、各人の研究報告のコロキウムを中心に、研究に関連する最新の学術文献の紹介発表とその検討が、「演習」として精力的に毎週行われる。研究報告では、実験資料を整理させ、目標の設定と発想、理論と方法の面でのアプローチ、結果の解釈と考察・評価を、正確なプレゼン
テーションと緻密な討論を通じて行うよう指導している。大学院生による研究成果は、英文の学術誌等へ報告させ、また、日本蛋白質科学会、日本生化学会、日本結晶学会をはじめ、国際会議やシンポジウムなどでも積極的に発表させ、関係研究者との情報の交換と評価を仰いでいる。また、タンパク質Ｘ線結晶学の理論的な背景を理解するため、毎週一回「タンパク質の X 線結晶解析法（ドレント著）」の輪読会を全員で行っている。

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)

Determinants of Activity at Human Toll-like Receptors 7 and 8: Quantitative Structure-Activity
Relationship (QSAR) of Diverse Heterocyclic Scaffolds (2014)
Yoo, E., Salunke, D., Sil, D., Guo, X., Salyer, A., Hermanson, A., Kumar, M., Malladi, S., Balakrishna,R., Thompson, W., Tanji, H., Ohto, U., Shimizu, T., David, S.
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J. Med. Chem. 57, 7955-7970
2)

Structural basis of pharmacological chaperoning for human β-galactosidase (2014)
Suzuki H, Ohto U, Higaki K, Mena-Barragan T, Aguilar-Moncayo M, Mellet CO, Nanba E, M Garcia
Fernandez J, Suzuki Y, Shimizu T.
J Biol Chem. 289, 14560-14568

3)

Protein arginine methyltransferase 7 has a novel homodimer-like structure formed by tandem repeats(2014)
Hasegawa M, Toma-Fukai S, Kim JD, Fukamizu A, Shimizu T.
FEBS Lett. 588, 1942-1948

4)

Structure and function of Toll-like receptor 8 (2014)
Ohto U, Tanji H, Shimizu T.
Microbes Infect 16, 273-282

5)Structure-Based Design of Novel Human Toll-like Receptor 8 Agonists (2014)
Kokatla HP, Sil D, Tanji H, Ohto U, Malladi SS, Fox LM, Shimizu T, David SA.
ChemMedChem. 9, 719-723

6)

The attenuated inflammation of MPL is due to the lack of CD14-dependent tight dimerization of the
TLR4/MD2 complex at the plasma membrane. (2014)
Tanimura N, Saitoh SI, Ohto U, Akashi-Takamura S, Fujimoto Y, Fukase K, Shimizu T, Miyake K.
Int Immunol. 26, 307-314

7)

Swi5-Sfr1 protein stimulates Rad51-mediated DNA strand exchange reaction through organization of
DNA bases in the presynaptic filament (2014)
Fornander, LH, Renodon-Cornière, A, Kuwabara, N., Ito, K., Tsutsui, Y., Shimizu, T., Iwasaki, H.,
Nordén, B. and Takahashi, M.
Nucleic Acids Res. 42, 2358-2365

8)清水敏之 (2014)
構造科学的視点から見た自然免疫に関わる Toll 様受容体
実験医学 32, 1661-16659)清水敏之 (2014)
Drug Design – Structure and ligand-based approaches

Merz Jr., K.M., Ringe D., Reynolds C.H.

ドラッグデザイン 構造とリガンドに基づくアプローチ 田之倉優、小島正樹 監訳
15 章 プリンヌクレオシドホスホリラーゼを標的とした遷移状態類似体設計 東京化学同人
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10) 大戸梅治、清水敏之 (2014)Toll 様受容体による病原体認識の構造生物学的基盤
日本免疫学会ニュースレター 22, 24

口頭発表・ポスター発表など
口頭発表

１４件（国際学会 ５件、国内学会 ９件）

ポスター発表８件（国際学会 １件、国内学会 ７件）

－193－
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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、細菌の病原性発現機構の理解、並びに、感染症治療薬を発見する方法論の開拓に関する研究を行っている。我々の方法論のユニークな点は、カイコを用いて、細菌の病原性や治療薬の評価を行うことである。カイコを用いることにより、従来マウスなどの哺乳動物を用いて行われてきた研究の、コストや動物愛護の観点から生じる問題を解決できると期待される。
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ライソシンを発見した（下図）。ライソ
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。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。

図 新規抗生物質ライソシン E の構造
－194－
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黄色ブドウ球菌の病原性発現の分子メカニズムを明らかにする研究手法の一つとして、黄色ブド
ウ球菌のゲノム上に見出された機能未知遺伝子の中から、カイコに対する殺傷能力に必要な遺伝子を同定し、その機能の解明を行っている。CvfA はカイコ感染モデルを用いて同定された黄色ブドウ球菌の病原性因子であり、枯草菌のエンドヌクレアーゼ RNase Y の相同因子である。黄色ブドウ球菌の cvfA 欠損株では、溶血毒素産生量が低下する。CvfA タンパク質は RNA の 3’末端のヌク
レオチドの 2’,3’-環状ホスホジエステル結合を分解し、3’末端がリン酸化された RNA を生成する。

cvfA 欠損株における溶血毒素の産生量低下という表現型は、3’末端から 5’末端方向へ RNA を分解するエキソリボヌクレアーゼ PNPase の破壊によって抑圧されることを見出した。さらに、
PNPase を用いて、本酵素は 3’末端がリン酸化された RNA に対する分解効率が低いことを見出した。この結果は、CvfA による 3’環状型 RNA からの 3’リン酸化 RNA の生成が PNPase による RNA
分解を抑制し、黄色ブドウ球菌の溶血毒素の発現を促進することを示唆する (下図)。本知見は、病原性細菌の遺伝子発現制御における新しい RNA 分解制御機構の存在を示唆している。

図 CvfA と PNPase による RNA 分解制御
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やメトホルミンを投与すると、空腹時血糖の低下や耐糖能の改善が見られた。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。
また、糖尿病合併症のひとつである感染症の理解のための糖尿病カイコ感染モデルの確立にも成功
した。

教育の概要
本研究科の教育目標である研究者の養成を達成するためには、大学院生が主体的に研究に取り組むよう促すことが必要である。具体的には、大学院生が自らの研究の新しさ、並びに、その意義を明確に他の人に説明できるように訓練することである。上記の目標を達成するために、当教室ではいくつかの他の研究室ではみられないユニークな取り組みを実践している。以下に紹介させていただく。
最も重要視しているのは、プロトコール（原記録）が書けるように訓練することである。プロコ
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ールには実験の、「目的」「方法」「実験」「結果」「考察」を明示する。１日あるいは数日の限られた期間の実験内容について、一つのプロトコールを書くよう学生に要求している。したがって、標準的な大学院生であれば、１ヶ月に１０以上のプロトコールを書くことになる。これを繰り返すことは、研究者として独立した場合に必要な実験の企画力を養うばかりでなく、論文を書くという訓練としても有効である。「実験」の項は、実験をしながら書くことが大切である。実験した日時、試薬のロットナンバー、操作の手順などは実験しながら書くべきである。後で思い出して書くよう
では、再現性のある実験はできない。論文の捏造など、研究者の倫理性に関する教育が社会的に問題にされているが、自ら実験をしないで論文を書くという習慣がそのような問題を引き起こすのであり、学生にプロトコールをきちんと書く訓練を課すことは、解決のための具体的方法として有用であろう。
研究者養成において、研究のプレゼンテーションを訓練することは大切である。当教室のセミナ
ー、実験報告会（コロキウムと呼んでいる）では、発表者が発表内容の要旨、イントロダクションを述べた後に、聴衆からの質疑に対する応答を訓練している。研究に関する、どんなに厳しい質問に対しても適切に対応できることは、国際的水準で活躍する研究者には要求される。

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。すでにゲノム
創薬研究所は、いくつかの学外の企業と共同研究契約を締結し、共同研究を実施している。カイコを使った自然免疫活性化試験を利用して発見した乳酸菌を使って製造したヨーグルトは、「研 Q 室のヨーグルト」として、東京大学の構内で販売されており、人気商品となっている。

自己点検･評価
当教室の教育が研究者の養成という目標を達しているかについては、反省するべき点が少なくな
い。さらなる不断の努力が求められていることは言うまでもない。

学 術 論 文1） Uchida R, Hanaki H, Matsui H, Hamamoto H, Sekimizu K, Iwatsuki M, Kim YP, Tomoda H
In vitro and in vivo anti-MRSA activities of nosokomycins。

Drug Discov Ther. 8(6):249-54. doi: 10.5582/ddt.2014.01050 (2014)
2） Matsumoto Y and Sekimizu K
Evaluation of the hypoglycemic effects of the herbal medicine Rehmanniae Radix using a hyperglycemic

－196－
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silkworm model.

Alternatives to Animal Testing and Experimentation (AATEX)19(1):1-6. doi: N/A (2014)
3） Matsumoto Y, Ishii M, Ishii K, Miyaguchi W, Horie R, Inagaki Y, Hamamoto H, Tatematsu K,
Uchino K, Tamura T, Sezutsu H, Sekimizu K.
Transgenic silkworms expressing human insulin receptors for evaluation of therapeutically active insulin
receptor agonists.

Biochem Biophys Res Commun. 455(3-4):159-164. doi: 10.1016/j.bbrc.2014.10.143. (2014)4） Ikuo M, Nagano G, Saito Y, Mao H, Sekimizu K, Kaito C.
Inhibition of exotoxin production by mobile genetic element SCCmec-encoded psm-mec RNA isconserved in staphylococcal species.

PLoS One. 9(6):e100260. doi: 10.1371/journal.pone.0100260. (2014)
5） Kaito C, Sekimizu K
Western Blotting for Staphylococcus aureus AgrA.

bio-protocol. 4(6): e1071. (2014)6） Omae Y, Sekimizu K, Kaito C.
Identification of Staphylococcus aureus colony-spreading stimulatory factors from mammalian serum.

PLoS One. 9(5):e97670. doi: 10.1371/journal.pone.0097670. (2014)7） Miyashita A, Kizaki H, Kawasaki K, Sekimizu K, Kaito C.
Primed immune responses to Gram-negative peptidoglycans confer infection resistance in silkworms.

J Biol Chem. 289(20):14412-21. doi: 10.1074/jbc.M113.525139. (2014)8） Imamura K, Imamachi N, Akizuki G, Kumakura M, Kawaguchi A, Nagata K, Kato A, Kawaguchi Y,
Sato H, Yoneda M, Kai C, Yada T, Suzuki Y, Yamada T, Ozawa T, Kaneki K, Inoue T, Kobayashi M,
Kodama T, Wada Y, Sekimizu K, Akimitsu N.
Long noncoding RNA NEAT1-dependent SFPQ relocation from promoter region to paraspeckle
mediates IL8 expression upon immune stimuli.

Mol Cell. 53(3):393-406. doi: 10.1016/j.molcel.2014.01.009. (2014)
9） Ishii K, Hamamoto H, Sekimizu K.
Establishment of a bacterial infection model using the European honeybee, Apis mellifera L.

PLoS One. 9(2):e89917. doi: 10.1371/journal.pone.0089917 (2014)10）Ishii K, Adachi T, Hara T, Hamamoto H, Sekimizu K.
Identification of a Serratia marcescens virulence factor that promotes hemolymph bleeding in the
－197－
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silkworm, Bombyx mori.

Journal of Invertebrate Pathology.117:61-7. doi: 10.1016/j.jip.2014.02.001. (2014)11）Numata S, Nagata M, Mao H, Sekimizu K, Kaito C.
CvfA Protein and Polynucleotide Phosphorylase Act in an Opposing Manner to Regulate
Staphylococcus aureus Virulence.

J Biol Chem. 289(12):8420-31. doi: 10.1074/jbc.M114.554329. (2014)12）Ishii K, Adachi T, Yasukawa J, Suzuki Y, Hamamoto H, Sekimizu K.
Induction of Virulence Gene Expression in Staphylococcus aureus by Pulmonary Surfactant.,

Infection and Immunity. 82(4):1500-10. doi: 10.1128/IAI.01635-13(2014)13）Aoyagi T, Kaito C, Sekimizu K, Omae Y, Saito Y, Mao H, Inomata S, Hatta M, Endo S, Kanamori H, Gu
Y, Tokuda K, Yano H, Kitagawa M, Kaku M.
Impact of psm-mec in the mobile genetic element on the clinical characteristics and outcome of
SCCmec-II methicillin-resistant Staphylococcus aureus bacteraemia in Japan.

Clin Microbiol Infect. doi: 10.1111/1469-0691.12575.(2014)14）Adachi T, Ishii K, Matsumoto Y, Hayashi Y, Hamamoto H, Sekimizu K.
Niemann-Pick disease type C2 protein induces triglyceride accumulation in silkworm and mammaliancell lines.

Biochemical Journal. 459(1):137-47. doi: 10.1042/BJ20130876 (2014)15）Ishii K, Adachi T, Hamamoto H, Sekimizu K.
Serratia marcescens Suppresses Host Cellular Immunity via the Production of an Adhesion-Inhibitory
Factor Against Immunosurveillance Cells.
J Biol Chem. 289(9):5876-88. doi: 10.1074/jbc.M113.544536. (2014)16）Tsubota T, Uchino K, Kamimura M, Ishikawa M, Hamamoto H, Sekimizu K, Sezutsu H.
Establishment of transgenic silkworms expressing GAL4 specifically in the haemocyte oenocytoid cells,

Insect Mol Biol. 23(2):165-74. doi: 10.1111/imb.12071. (2014)

国 際 学 会
Regulation of innate immune responses by an insect cytokine,apralutic peptide,in the silkworm Bombyx moriK. Ishii, K. Sekimizu
The 1st Asian Invertrbrate Immunology Symposium、2 月 13-16 日, Korea（Invited）
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Silkworm as an animal model for novel antibiotic development
H. Hamamoto, J. Yasukawa, K. Ishii, P. Atmika, K. Sekimizu,
the Xth European Congress of Entomology, 8 月 3-8 日, York. England
Host factors enhance the antimicrobial activity of a novel antibiotics kaikosin E,
Hiroshi Hamamoto, Su Jie, Atmika Paudel, Kenichi Ishii, Jyunichiro Yasukawa, Kazuhisa Sekimizu
The 54th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (ICAAC),9 月 5-9 日,
Washington, USA
Novel Therapeutically Effective Antimicrobial Agent Targets Bacterial RNA Polymerase Sigma Factor A
Paudel Atmika, Hamamoto Hiroshi, Kaneko Keichi, Matsunaga Shigeki, Suzuki Yutaka, Kanai Motomu,
Kazuhisa Sekimizu
The 54th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (ICAAC),9 月 5-9 日,
Washington, USA
Host factors enhance the antimicrobial activity of a novel antibiotics kaikosin E
Hiroshi Hamamoto
The 3rd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of
Bioactivity, 10 月 28-29 日, Life Science Center, Osaka
The primary sigma factor of bacterial RNA polymerase is involved in antimicrobial activity of a novel
therapeutically effective antimicrobial agent.
Paudel Atmika, Hamamoto Hiroshi, Kaneko Keichi, Matsunaga Shigeki, Suzuki Yutaka, Kanai Motomu,
Kazuhisa Sekimizu.
The 3rd International Symposium on Chemical Biology of Natural Products: Target ID and Regulation of
Bioactivity, 10 月 28-29 日, Life Science Center, Osaka

招 待 講 演
治療効果を指向した新規抗生物質の開発に向けて
浜本洋
文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノム支援」公開シンポジウム 次世代ゲノム科学の最前
線、1 月 21 日、東京
黄色ブドウ球菌のコロニースプレッディング
垣内力
第８７回日本細菌学会総会 （シンポジウム）3 月 26 日〜28 日、東京

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新規抗生物質カイコシンの作用機序と宿主因子による活性化浜本洋
日本薬学会 第 134 年会（シンポジウム「微生物感染症に対抗する薬学的アプローチ –薬剤耐性克服への最前線−」）、 3 月 27 日～30 日、熊本

受
石井雅樹
石井雅樹
松本靖彦
宮下惇嗣
宮下惇嗣

賞

第 87 回日本細菌学会優秀ポスター賞 3 月 28 日 東京
第 14 回東京大学生命科学シンポジウム 優秀ポスター賞 4 月 26 日 東京
第 26 回微生物シンポジウム 優秀アブストラクト賞 9 月 20 日 東京
第 13 回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム 2014 優秀発表賞 9 月 20～21 日 富山
第 87 回日本生化学会大会 若手優秀発表賞受賞 10 月 15～18 日 京都

宮下惇嗣 第 97 回日本細菌学会関東支部総会 学生ベストプレゼンテーション賞 10 月 30～31 日 東京

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）厚生労働省医薬食品局 薬事・食品衛生審議会臨時委員
４）厚生労働省医薬食品局 医道審議会専門委員
５）社団法人日本生化学会 理事 各種受賞等選考委員
６）公益社団法人日本薬学会 代議員
７）日本細菌学会 理事
８）公益財団法人微生物化学研究会 理事
松本靖彦
１）日本ポリアミン学会 広報委員
２）2014 年インターラボセミナー 世話人
３）研究室紹介（松坂高校、明誠学院高等学校、大館市立第一中学校）

－200－
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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 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 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

谷内出 友美(やちで・ともみ)（平成 26 年 4 月 1 日より）
平成 14 年共立薬科大学薬学部卒
前職：東京大学分子細胞生物学研究所技術職員、博士（薬学）

助 教

山口 卓男

(やまぐち・たかお)（平成 26 年 4 月 1 日より）
平成 15 年金沢大学工学部卒、平成 20 年大阪大学大学院薬学研究科博士後期過程修了
前職：大阪大学大学院薬学研究科特任助教、博士（薬学）

研究の概要
創薬に代表される「生理活性物質の創製」においては、さまざまなコンセプトが提案され実践され続けている。低分子創薬に目を向けると、多くの場合、酵素や受容体などの機能性タンパク質が薬物受容体として設定される。そして、当該のタンパク質が独立したフィールドプレーヤーとして発揮する機能（または相互作用）を制御する低分子が創製されようとする。酵素阻害剤や受容体リガンド（アゴニスト・アンタゴニスト）、チャネルブロッカーなどがその例である。分子設計作業としては、標的とするタンパク質を剛体と見なし、その活性部位や機能調節部位に特異的に結合する分子を狙うのが古典的な常法である。しかし最近、特に抗菌剤や抗がん剤の領域においては耐性菌や耐性がん細胞の出現、また多くの医療現場で行われる多剤併用療法時の薬物相互作用問題、などから、単剤で複数の薬物受容体を標的にする“ショットガン（shotgun）アプローチ”あるいは“多重薬理（polypharmacology）技術”と呼ばれるコンセプトが提唱されている。従来の、ただ一種の薬物受容体をターゲットとするならば、活性物質の探索に用いる化合物ライブラリーとしてはフォーカストライブラリーが威力を発揮するはずである。しかし、ショットガンアプローチ・多重薬理技術において、アミノ酸配列的に互いに関連のない複数のタンパク質を同時に薬物受容体としてターゲットにする場合には、別の考え方で構築する化合物ライブラリーが要求される。これに対する一つの提案が、タンパク質の形を狙った“マルチテンプレート(multi-template)ライブラリー”
であり、その有用性を実験的に実証すべく研究を遂行している。
－201－
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一方、生体内においてタンパク質は個別に孤立して機能を発揮することはなく、その存在自体
が時間／空間依存的に制御されている。実際、細胞内／膜局在や寿命（存在時期･時間や、蓄積･消失）の異常に基づく疾病は多い。当該の異常の多くは、分子基盤的には、「タンパク質のフォール
ディング（folding：３次元構造構築）の異常」に基づいており、結果としての病理的なフェノタイ
プは「フォールディング異常症」と呼ばれる。フォールディング異常症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、タンパク質の時空間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）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：pharmacological chaperone）の創製、に関する研究を遂行している。
また、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。特に現代の創薬化学において、化合物の物性、特に溶解性は生物活性と同等のプライオリティーを有している。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の提案と実証を行っている。加えて、創薬化学の新たな手法として、既存の分子構築法では困難な構造や物性を有する生物活性化合物の構築法の開発を目的に、ホウ素原子やケイ素原子の特性を利用した元素化学的アプローチによる生物活性化合物の創製も行っている。
さらに、ある生物活性物質が細胞内（あるいは生体内）で実際にどのタンパク質と相互作用しているかを明らかにすることは、創薬標的の探索としてのみでなく生物学の発展においても大変重要な課題である。微量タンパク質のラベル化法の開発を通して、作用の標的を明らかにするための手法の発展にも取り組んでいる。
１：マルチテンプレートアプローチと多重薬理技術
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製できることになる。また、1000 種のテンプレートがあれば、それらでヒトの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
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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。具体的には、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、各種酵素阻害剤やエピジェネティクス調節因子
リガンド(ブロモドメイン阻害剤)の創製、あるいはジフェニルシラン骨格をテンプレートとした多重薬理型抗乳がん活性化合物やチューブリン重合阻害剤の創製などが挙げられる。

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、生理的に正しい三次構造が形成されていない、すなわちミスフォールド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。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、「タンパク質の時空間的な存在状態」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。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が、基質タンパク質の代わりに、標的のタンパク質とユビキチンリガーゼからなる非生理的な複合体を生理的な条件下で人工的に形成できれば、標的タンパク質の特異的なユビキチン化に引き続く分解
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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 chimericmolecules)”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。核内受容体や細胞内レ
チノイン酸結合タンパク質等の標的タンパク質に対するリガンドとメチルベスタチンとのハイブリ
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、これまで阻害薬が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。
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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
ク質に対して、それらに結合する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することで、異常タンパク質の正常なフォールディングを誘導しトラフィッキング異常を修正するというアプローチで構造展開研究を展開した。
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（Niemann-Pickdisease, type C1）の変異により起こる。ニーマン・ピック病Ｃ型に見られる代表的な変異の一つである 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。これまでに、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化合物を見出し報告してきた。このような作用を持つ化合物はファーマコロジカルシャペロンと呼ばれるが、これは NPC1 に対する
初のファーマコロジカルシャペロンになる。見出した化合物は、ニーマン・ピック病Ｃ型の患者由
来細胞におけるコレステロール蓄積を緩和したことから、新たな治療法の提案に直結すると考えている。

図３. 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
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３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
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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。
さらに、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。すなわち、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として作用している可能性がある。標的タンパク質として NPC1 のホモログ NPC1L1（Niemann-Pick C1-Like 1）を選択し、ファーマコロジカルシャペロ
ン作用をスクリーニングに用いることを検討した。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。従来は既知リガンド
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３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。
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。

図４. 非平面性／非対称性の付与による溶解性の向上

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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（図４）。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。
５：元素化学的アプローチによる生物活性分子創製
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、医薬品をはじめとする生物
活性化合物のほとんどは、炭化水素を基盤とし、ヘテロ原子として酸素、窒素、硫黄、ハロゲン等、限定された元素を用いて構築されてきた。しかしながら、種々の元素はそれぞれに特徴的な有用性を有しており、様々な元素を用いた生物活性分子創製法の探索は、従来の分子構築法では創り得な
い新規性の高い生物活性化合物の創製につながると期待される。また、芳香環に過多に依存した従来の生物活性化合物構築法は、その平面性の高さや構造の類似性ゆえに、溶解性や選択性など現代の創薬における種々の問題の解決には力不足であるとも言われる。そのため、元素化学的アプロー
チによる生物活性分子構築法の開発は、現在の創薬化学においてもまた重要な課題と言える。
これまでに、疎水性ホウ素クラスターを用いた球状骨格を有する新規核内受容体リガンドの創製や、高周期１４族元素であるケイ素、ゲルマニウムの性質を応用した種々の生物活性化合物を創製している。中でも、炭素のケイ素への変換は元素化学的アプローチとして最もシンプルなものの一つであるが、結合長の伸長や疎水性の増大、近接ヒドロキシ基の酸性度の増加などの物性変化により、活性や選択性などのプロファイルが大きく変化しうることを示してきた。また、炭素—炭素二重結合を原子半径の大きなケイ素官能基に交換することにより、構造および活性を維持しつつリード化合物の二重結合の不安定性や代謝安定性を改善しうることも示した。様々な元素の性質を有効に利用したアプローチは、生物活性化合物創製の新しいオプションとして有効であると期待しており、さらなる展開を検討している。

図５．元素化学的アプローチによる生物活性化合物の創製

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６：標的タンパク質同定法の開発
様々な技術革新があったにも関わらず、特定のタンパク質を標的とした target-based 創薬の成功確率は依然として低いままとなっている。そのため、近年では表現系を指標とする phenotypebased 創薬の価値が見直されつつある。数十万種類にも及ぶ化合物のライブラリーから表現系に基づいてヒット化合物を見出した場合、合理的に創薬研究を展開させる上で、やはり標的タンパク質の同定（作用メカニズムの理解）が必要不可欠となる。しかし、生きた細胞内でヒット化合物が実際にどのタンパク質と相互作用しているか、これを明らかにすることは決して容易ではない。特に、標的タンパク質が“微量”であったり、“複数”であったり、あるいは“複合体を形成”している
場合には、その同定は著しく困難になる。そこで、そのような場合にも対応しうる新しい標的タン
パク質同定法の開発に取り組んでいる。これまで、細胞内の微量標的タンパク質を高感度に検出・同定するための手法として「蛍光 turn-ON 型アフィニティーラベル化法」を提案し、その実用性を明らかにしてきた（図６）。

生物活性物質と標的タンパク質の相互作用を駆動力にラベル化反応が進行
O-NBDユニット（無蛍光性反応基）

O
N

N

NO 2
O
N

N

NO 2

O
N

N

NO 2

O
O

または

生きた細胞

生物活性物質

細胞溶解物
タ ンパク質混合物

Lys+
非標的分子群標的タ ンパク質複合体(Lys = リジン)

NO 2
N
O
N

NO 2
N
O
N

NH

HO

非標的分子群Lys+(Lys = リジン)

Ex. 478 nm
Em. 541 nm

+

NH 2

標的タンパク質

N-NBDユニット（蛍光団）

プローブ分子を添加して1分後と3 0 分後の蛍光顕微鏡画像

O

NH 2

NH

HO
Lys

+

Lys

標的タンパク質

標的タンパク質複合体(Lys = リジン)

(Lys = リジン)

図６. 標的タンパク質同定に資する蛍光 turn-ON 型アフィニティーラベル化法の開発

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。
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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大幅に立ち遅れていたフォー
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ケミカルバイオロ
ジー的研究を行っている。これまで、特異的遺伝子の発現を制御する各種核内受容体リガンドおよび免疫調節剤（特に腫瘍壊死因子を中心とするサイトカイン産生系を修飾する化合物群）のデザイ
ン・合成・活性評価・開発研究を展開してきた。
当研究室では実験報告会（リサーチ）と論文紹介（コロキウム）を毎週実施している。また各自の実験の進捗状況報告会も毎週行い、論理的に考えること、他者にわかりやすくまとめて説明する
こと、将来を見据えた計画性をもって実験を遂行することの訓練を行っている。

自己点検･評価
科学研究が、｢科学技術創造立国」という言葉に見られるように、｢技術的・実用的・産業直結
的・経済効果直結的・便利追求的」な方向性に偏重しているように見えることを懸念している。また、「当該学問の進歩のため」といった自己目的的な研究も、暴走する可能性を帯びており危険である。科学研究成果が人々の生命観・宇宙観・道徳観・人生観に与える影響が甚大であることを認識すれば、学術的科学研究は確実な目的を持ったものであるべきで、それは「平和で調和のとれた社会の形成、健康的な（地球）環境の維持育成」以外になく、それは必ずしも「技術的・実用的・産業直結的・経済効果直結的・便利追求的」ではない場合も多いはずである。
このような立場から、本研究分野では、生命が個々の遺伝子産物の機械的集合（ゲノム決定論・機械論）ではなく、互いが相互に依存しあうシステムとして捉える姿勢（システム論・構造主義生物学）を重要視している。本姿勢の重要性は世界の多くの著名研究者が主張するところでもあり、その多くは本姿勢の科学研究における確立は「脳や免疫システム」の研究を通じてなされることを予言しているが、「創薬研究」を通じて確立されても何ら不思議はない。
「知の創造機関たる大学」
における科学研究として、このような立場で行う研究も充分に尊重されるべきであると考えている。

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

学 術 論 文(1)

Kaori Endo-Umeda, Kaori Yasuda, Kazuyuki Sugita, Akira Honda, Miho Ohta, Minoru Ishikawa,
Yuichi Hashimoto, Toshiyuki Sakai, and Makoto Makishima:
7-Dehydrocholesterol metabolites produced by sterol 27-hydroxylase (CYP27A1) modulate liver X
receptor activity.

J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 140: 7-16 (2014).
(2)

Hirozumi Toyama, Masaharu Nakamura, Masahiko Nakamura, Yotaro Matsumoto, Madoka Nakagomi,
and Yuichi Hashimoto:Development of novel silicon-containing inverse agonists of retinoic acid receptor-related orphan
eceptors.

Boorg. Med. Chem., 22(6): 1948-1959 (2014).
(3)

Daisuke Kajita, Masaharu Nakamura, Yotaro Matsumoto, Makoto Makishima, and Yuichi Hashimoto:
Design and synthesis of silicon-containing steroid sulfatase inhibitors possessing pro-estrogenantagonistic character.

Boorg. Med. Chem., 22(7): 2244-2252 (2014).
(4)

Masaaki Toyama, Hiroshi Aoyama, Risa Mukai, Masaharu Nakamura, Koji Yoshimura, Mika
Okamoto, Takayuki Ohshima, Yuichi Hashimoto, and Masanori Baba:
A novel tetramethylnaphthalene derivative selectively inhibits adult T-cell leukemia (ATL) cells in

vitro.
Anticancer Res., 34(4): 1771-1778 (2014).
(5)

Yuko Nishiyama, Masahiko Nakamura, Takashi Misawa, Madoka Nakagomi, Makoto Makishima,
Minoru Ishikawa, and Yuichi Hashimoto:
Structure-activity relationship-guided development of retinoic acid receptor-related orphan
receptor gamma (RORr)-selective inverse agonists with a phenanthridin-6(5H)-one skeleton from aliver X receptor ligand.

Boorg. Med. Chem., 22(9): 2799-2808 (2014).
(6)

Fumika Karaki, Kenji Ohgane, Hiromitsu Fukuda, Masahiko Nakamura, Kosuke Dodo, and Yuichi
Hashimoto:
Structure-activity relationship study of non-steroidal NPC1L1 ligands identified through cell-based
assay using pharmacological chaperone effect as a readout.

Boorg. Med. Chem., 22(14): 3587-3609 (2014).
(7)

Kenji Ohgane, Fumika Karaki, Tomomi Noguchi-Yachide, Kosuke Dodo, and Yuichi Hashimoto:
Structure-activity relationships of oxysterol-derived pharmacological chaperones for Niemann-Picktype C1 protien.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 24(15):3480-3485 (2014).
(8)

Akiyoshi Numadate, Yusuke Mita, Yotaro Matsumoto, Shinya Fujii, and Yuichi Hashimoto:Development of 2-thioxoquinazoline-4-one derivatives as dual and selective inhibitors of dynaminrelated protein 1 (Drp1) and puromycin-sensitive aminopeptidase (PSA).

Chem. Pharm. Bull., 62(10): 979-988 (2014).
－210－
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(9)

Takao Yamaguchi, Miwako Asanuma, Shuichi Nakanishi, Yohei Saito, Masateru Okazaki, Kosuke
Dodo, and Mikiko Sodeoka:
Turn-ON fluorescent affinity labeling using a small bifunctional O-nitrobenzoxadiazole unit.

Chem. Sci., 5(3): 1021-1029 (2014).
(10) Peter I. O’Daniel, Zhihong Peng, Hualiang Pi, Sebastian A. Testero, Derong Ding, Edward Spink,
Erika J. Leemans, Marc A. Boudreau, Takao Yamaguchi, Valerie A. Schroeder, William R. Wolter,
Leticia I. Llarrull, Wei Song, Elena Lashtochkin, Qicun Shi, Malika Kumarasiri, Nuno T. Antunes,
Mana Espahbodi, Katerina Lichtenwalter, Mark A. Suckow, Sergei Vakulenko, Shahriar Mobashery,
and Mayland Chang:
Discovery of a new class of non-β-lactam inhibitors of penicillin-binding proteins with Grampositive antibacterial activity

J. Am. Chem. Soc., 136(9): 3664-3672 (2014).
(11) Shinya Fujii, Ryota Sekine, Atsushi Kano, Hiroyuki Masuno, Chalermkiat, Emiko Kawachi, Tomoya
Hirano, Aya Tanatani, Hiroyuki Kagechika:
Structural development of p-carborane-based potent non-secosteroidal vitamin D analogs

Bioorg. Med. Chem., 22 (21): 5891–5901 (2014).
(12) Shinya Fujii, Eiichi Nakano, Naoki Yanagida, Shuichi Mori, Hiroyuki Masuno, Hiroyuki Kagechika:
Development of p-carborane-based nonsteroidal progesterone receptor antagonists

Bioorg. Med. Chem., 22 (19): 5329–5337 (2014).
(13) Shinya Fujii, Atsushi Kano, Hiroyuki Masuno, Chalermkiat Songkram, Emiko Kawachi, Tomoya
Hirano, Aya Tanatani, Hiroyuki Kagechika:
Design and synthesis of tetraol derivatives of 1,12-dicarba-closo-dodecaborane as nonsecosteroidal vitamin D analogs.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 24 (18): 4515-4519 (2014).
(14) Shinya Fujii, Ayumi Yamada, Eiichi Nakano, Yuki Takeuchi, Shuichi Mori, Hiroyuki Masuno,
Hiroyuki Kagechika:
Design and synthesis of nonsteroidal progesterone receptor antagonists based on C,C’diphenylcarborane scaffold as a hydrophobic pharmacophore

Eur. J. Med. Chem., 84: 264-277 (2014).
(15) Shinya Fujii, Takanobu Kobayashi, Aki Nakatsu, Hiroshi Miyazawa, Hiroyuki Kagechika:
Synthesis and structure-activity relationship study of triazine-based inhibitors of the DNA bindingof NF-κB

Chem. Pharm. Bull., 62 (7): 700-708 (2014).
(16) Shinya Fujii, Atsushi Kano, Chalermkiat Songkram, Hiroyuki Masuno, Yoshiyuki Taoda, Emiko
Kawachi, Tomoya Hirano, Aya Tanatani, Hiroyuki Kagechika:
Synthesis and structure-activity relationship of p-carborane-based non-secosteroidal vitamin D
analogs

Bioorg. Med. Chem., 22 (4): 1227-1235 (2014).
*************************************************************************************

－211－
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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

助 教（薬学博士） 水野 忠快（みずの・ただはや）
平成 21 年東京大学卒、平成 26 年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了

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
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に動いている実験手法は、細胞生物学、分子生物学の研究室と同様のものが多いが、その背景となっている“生体内でのダイナミックな薬物分子、蛋白分子の動きを定量的に解析する”という基本理念において、他の研究室との違いがあると考えている。現在、具体的に進行している研究テーマは下記の７つに分けることができる。
１．生理学的薬物速度論モデルによる薬物体内動態予測法の確立
薬物の血中濃度時間推移は、１）肝での代謝、排泄クリアランスおよび腎での排泄クリアランス、
２）種々の組織への分布の程度（分布容積）により記述することができる。これらパラメータを、
種々の in vitro 実験系（単離細胞膜、遊離細胞、灌流臓器）で得た測定値（代謝、輸送、結合）をもとに、生理解剖学的パラメータと統合し、適切な数学モデルを用いて予測する方法論を開発している。肝クリアランスや肝取り込み、胆汁中排泄クリアランス、消化管吸収クリアランスなどについては動物種差が大きいため、ヒト凍結肝細胞、胆管側膜ベシクル、肝ミクロソーム、P450 やト
ランスポーターの発現系などを用いた in vitro 輸送実験、代謝実験で得られたデータをもとに、ヒト体内動態を予測することを試みている。近年、種々の薬物間相互作用に基づく副作用の発現が問題となっており、医薬品開発においてそのリスクを定量的に予測することは重要な課題となっている。薬物間相互作用により変動する体内動態の要因としては、薬物の吸収、血漿蛋白結合、トラン
スポーターによる生体膜透過、および代謝が挙げられる。現在、主に代謝、排泄における薬物間相互作用を、in vitro 実験に基づいてできるだけ精度よく予測するための方法論について検討している。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 (CNM)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（図１）、こ

図１：Cluster Newton Method を用いた薬物間相互作用解析の結果
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のモデル上で用いるべき cyclosporin A の OATP1B1 に対する阻害定数(Ki)は、あらかじめ阻害薬を
OATP1B1 発現系細胞と preincubation した条件下で求められた Ki 値を用いないと臨床事象が説明できない。さらには、代謝酵素を介した薬物相互作用のモデル解析において、阻害薬による親化合物の血漿中濃度上昇のデータのみからでは、基質が特定の代謝経路で代謝される割合(fm)と、阻害薬の Ki 値の分離評価は困難であったが、代謝生成物の挙動も CNM により同時解析を実施することで、
fm, Ki を精度よく分離評価することに成功した。このように、CNM の利用により、数理モデルのパラメータを恣意性をおかずして決定できることから、in vitro から in vivo への補外の妥当性評価や、新たな現象に対する精度よいモデル解析への活用が期待される。このような技術開発を行うと共に、今後も解析事例を積み重ねることにより、最終的には、創薬過程における数理モデルの活用の障壁を下げて、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。
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、血液と中枢神経系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）、血液中での非結合形薬物分率、血液脳関門透過性、脳実質内での非結合形薬物分率、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、抗アレルギー薬である H1受容体拮抗薬では、文献情報に基づいた予測
結果と臨床での測定結果は一致せず、パラメータの精緻な測定等が必要になる。また、カチオン性薬物を中枢神経系へと送達する新し図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
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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。
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 cationtransporter (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

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

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。
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
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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 in vivo 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

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

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（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。
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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、

図５：OATPs を介した薬物間相互作用事例の static model による予文献の網羅的な探索及測精度の検証-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）。
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。pyrimethamine が臨床投与量で MATE１および MATE2-K を阻害し、薬物間相互作用を生じることを明らかにしている。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。内因性カチオン性化合物 N-methylnicotinamide(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。さ
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らに pyrimethamine 投与後の尿検体のメタボローム解析により、NMN を含めて複数のピークで尿中排泄量の低下が認められた。そのうち、thiamine と carnitine, acetylcarnitine が同定できた。腎クリ
アランスは糸球体ろ過速度を下回ることから、再吸収を受けるものの、pyrimethamine 投与により腎クリアランスが低下したことから、分泌に MATE1、MATE2-K が関与していると考えられる。
とくに、thiamine は OCT2 基質でもあり、その動態に、従来知られている thiamine トランスポーター(SLC19A2 や SLC19A3)に加えて、有機カチオントランスポーターの関与も考えられる。
CYP3A4 活性のバイオマーカーとして利用される 6β-hydroxycortisol の腎クリアランスが糸球体ろ過速度を上回ることから、尿細管分泌を受ける。そこで、薬物の腎尿細管分泌に関わる薬物トランスポーターの輸送活性を評価した結果、6β-hydroxycortisol は OAT3、OCT2、MATE1、MATE2K 基質となることが判明した。臨床薬物間相互作用試験の臨床検体を再解析した結果、OAT3 阻害剤である probenecid 投与により、6β-hydroxycortisol の血漿中濃度は増加し、尿中排泄量は影響を受けなかった。その結果、腎クリアランスの低下が認められた。一方で、pyrimethamine 投与検体
では、腎クリアランスの変動は認められなかった。6β-hydroxycortisol は OAT3 の in vivo プローブとして利用可能である。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、薬物間相互作用ガイドライン・ガイダンスへの採用を目指す。
５．PET を用いた in vivo リアルタイム動態解析
薬物の肝胆系輸送や腎尿細管分泌など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・尿中への排泄と複数の素過程で構成されるクリアランス経路の解析、ならびに脳内薬物濃度など、血漿中濃度が指標とならない場合の動態解析を目的として、
非侵襲的に組織中濃度の時間推移も測定することができる PET 研究を、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共同研究に よ り 進 め て い る 。 こ れ ま で に (15R )-TIC-Me 、 SC-62807 、 dehydropravastatin 、 oseltamivir 、
metformin を用いた研究を進めてきた。本年度、dehydropravastatin を用いた rifampicin との薬物間相互作用試験を、健常人を対象として企画した。また、PET のほか、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 として、腎臓内動態の解析に利用可能である。

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。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
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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、これまでの検討から、PFIC2 症例の多くでは、BSEP の細胞内輸送過程が異常を来たしており、BSEPの細胞膜発現量が減少するために、病態が発症することを明らかにしている（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 4phenylbutyrate(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、4PB 投与により、病態モデル動物の胆汁流量が回復した。また、尿素サイクル異常症患者を対象としたレトロスペクティブ研究においても 4PBの服用後に BSEP の発現量増加が認められた。従って、4PB がヒトにおいても本薬理作用を介して肝内胆汁うっ滞を改善する可能性が明らかとなった。以上の知見に基づき、実際に PFIC2 症例に対する 4PB の有効性、安全性について検証すべく、PFIC2 患者を対象とした探索的臨床研究を実施した。これまでに試験終了した症例では、尿素サイクル異常症に対する臨床用量での 4PB 投与を開始した後に、ビリルビンなど血液生化学肝機能検査値が正常化し、肝組織学的検査においても、
BSEP の発現量増加、肝内胆汁うっ滞像の消失が観察されており、4PB が PFIC2 症例に奏功する知見が得られている。4PB の本薬理作用に関する適応追加の薬事承認を取得すべく、現在、医師主導型治験の実施体制を整えている。
4PB の上記薬効の発現には、尿素サイクル異常症の臨床用量ではあるものの高用量を必要とすることから、4PB に比して高活性の医薬品開発を指向し、化合物ライブラリーのスクリーニングを引き続き実施するとともに、4PB の標的分子を探索している。4PB は細胞膜に発現する BSEP の分解を阻害することにより、BSEP の細胞膜発現量を増加させることから、BSEP の細胞膜からの分解機構に関わる分子機構に特に着目し、研究を進めている。

図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

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７. オーファントランスポーターの生理機能解析
水野忠快助教が本年度新たに研究に加わり、新たな研究テーマを立ち上げた。これまでに 400 を超えるトランスポーター遺伝子がヒトゲノム上で確認されている。そのうち 3 割のトランスポータ
ーの機能は解明されておらず、これらのトランスポーターはオーファントランスポーターと称される。トランスポーターの本質は膜を介した物質輸送を司ることであり、その役割は薬剤の輸送に限らず、内因性物質の輸送を制御することにより生理学的にも重要な役割を果たしている。そのため
オーファントランスポーターの機能を解明することで、生体において重要な物質輸送機構の解明につながるものと期待できる。現在オーファントランスポーターとして、疾患時に発現が誘導される
トランスポーターに注目している。SLC-X は、動脈硬化時に発現変動する遺伝子の１つとして見出した。解析の結果、炎症時にその発現が惹起されることが明らかとした。これまでに
siRNA を用いた SLC-X のノックダウンにより、本トランスポーターが抗炎症機能を有することを示唆するデータを得ている。SLC-Xの解析を進め、炎症制御において重要な新規の物質輸送機構解明に向けて研究に取り組んでいる。

図７：疾患時に発現変動するトランスポーターとその生理的役割

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、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、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、本学教員のほか、外部講師にも講義を依頼し、臨床薬理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、薬物動態学において、最先端の研究を行っ
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目次へ

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 1～2 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、2014 年に楠原は 16 回、前田は 13 回、林は２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
－221－
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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 371 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. Kato K, Mori H, Kito T, Yokochi M, Ito S, Inoue K, Yonezawa A, Katsura T, Kumagai Y, Yuasa H,
Moriyama Y, Inui K, Kusuhara H, Sugiyama Y. Investigation of endogenous compounds for assessing
the drug interactions in the urinary excretion involving multidrug and toxin extrusion proteins. Pharm
Res. 2014 Jan;31(1):136-47.
2. Sakai-Kato K, Un K, Nanjo K, Nishiyama N, Kusuhara H, Kataoka K, Kawanishi T, Goda Y, Okuda
H. Elucidating the molecular mechanism for the intracellular trafficking and fate of block copolymer
micelles and their components. Biomaterials. 2014 Feb;35(5):1347-58.
3. Iwamoto M, Watashi K, Tsukuda S, Aly HH, Fukasawa M, Fujimoto A, Suzuki R, Aizaki H, Ito T,
Koiwai O, Kusuhara H, Wakita T. Evaluation and identification of hepatitis B virus entry inhibitors
using HepG2 cells overexpressing a membrane transporter NTCP. Biochem Biophys Res Commun.
2014 Jan 17;443(3):808-13.
4. Aida K, Hayashi H, Inamura K, Mizuno T, Sugiyama Y. Differential roles of ubiquitination in the
degradation mechanism of cell surface-resident bile salt export pump and multidrug resistanceassociated protein 2. Mol Pharmacol. 2014 Mar;85(3):482-91.

－222－
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5. Watashi K, Sluder A, Daito T, Matsunaga S, Ryo A, Nagamori S, Iwamoto M, Nakajima S, Tsukuda S,
Borroto-Esoda K, Sugiyama M, Tanaka Y, Kanai Y, Kusuhara H, Mizokami M, Wakita T. Cyclosporin
A and its analogs inhibit hepatitis B virus entry into cultured hepatocytes through targeting amembrane transporter, sodium taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP). Hepatology. 2014
May;59(5):1726-37.
6. Nakada T, Kito T, Inoue K, Masuda S, Inui K, Matsubara K, Moriyama Y, Hisanaga N, Adachi Y,
Suzuki M, Yamada I, Kusuhara H. Evaluation of the potency of telaprevir and its metabolites as
inhibitors of renal organic cation transporters, a potential mechanism for the elevation of serum
creatinine. Drug Metab Pharmacokinet. 2014;29(3):266-71.
7. Imamura Y, Tsuruya Y, Damme K, Heer D, Kumagai Y, Maeda K, Murayama N, Okudaira N,
Kurihara A, Izumi T, Sugiyama Y, Kusuhara H. 6β-Hydroxycortisol is an endogenous probe for
evaluation of drug-drug interactions involving a multispecific renal organic anion transporter,
OAT3/SLC22A8, in healthy subjects. Drug Metab Dispos. 2014 Apr;42(4):685-94.
8. Naoi S, Hayashi H, Inoue T, Tanikawa K, Igarashi K, Nagasaka H, Kage M, Takikawa H, Sugiyama Y,
Inui A, Nagai T, Kusuhara H. Improved liver function and relieved pruritus after 4-phenylbutyrate
therapy in a patient with progressive familial intrahepatic cholestasis type 2. J Pediatr. 2014
May;164(5):1219-1227.e3.
9. Kodaira H, Kusuhara H, Fuse E, Ushiki J, Sugiyama Y. Quantitative investigation of the brain-tocerebrospinal fluid unbound drug concentration ratio under steady-state conditions in rats using apharmacokinetic model and scaling factors for active efflux transporters. Drug Metab Dispos. 2014
Jun;42(6):983-9.
10. Maeda K, Tian Y, Fujita T, Ikeda Y, Kumagai Y, Kondo T, Tanabe K, Nakayama H, Horita S,
Kusuhara H, Sugiyama Y. Inhibitory effects of p-aminohippurate and probenecid on the renal
clearance of adefovir and benzylpenicillin as probe drugs for organic anion transporter (OAT) 1 andOAT3 in humans. Eur J Pharm Sci. 2014 Aug 1;59:94-103.
11. Nagaya Y, Nozaki Y, Kobayashi K, Takenaka O, Nakatani Y, Kusano K, Yoshimura T, Kusuhara H.
Utility of cerebrospinal fluid drug concentration as a surrogate for unbound brain concentration in
nonhuman primates. Drug Metab Pharmacokinet. 2014;29(5):419-26.
12. Akamine Y, Miura M, Komori H, Saito S, Kusuhara H, Tamai I, Ieiri I, Uno T, Yasui-Furukori N.
Effects of one-time apple juice ingestion on the pharmacokinetics of fexofenadine enantiomers. Eur J
Clin Pharmacol. 2014 Sep;70(9):1087-95.
13. Hasegawa Y, Hayashi H, Naoi S, Kondou H, Bessho K, Igarashi K, Hanada K, Nakao K, Kimura T,
Konishi A, Nagasaka H, Miyoshi Y, Ozono K, Kusuhara H. Intractable itch relieved by 4phenylbutyrate therapy in patients with progressive familial intrahepatic cholestasis type 1. Orphanet
J Rare Dis. 2014 Jul 15;9:89.
－223－
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14. Seki C, Oh-Nishi A, Nagai Y, Minamimoto T, Obayashi S, Higuchi M, Takei M, Furutsuka K, Ito T,
Zhang MR, Ito H, Ito M, Ito S, Kusuhara H, Sugiyama Y, Suhara T. Evaluation of [(11)C]oseltamivir
uptake into the brain during immune activation by systemic polyinosine-polycytidylic acid injection: aquantitative PET study using juvenile monkey models of viral infection. EJNMMI Res. 2014 Jul 2;4:24.
15. Ito N, Ito K, Ikebuchi Y, Kito T, Miyata H, Toyoda Y, Takada T, Hisaka A, Honma M, Oka A,
Kusuhara H, Suzuki H. Organic cation transporter/solute carrier family 22a is involved in drugtransfer into milk in mice. J Pharm Sci. 2014 Oct;103(10):3342-8.
16. Toshimoto K, Wakayama N, Kusama M, Maeda K, Sugiyama Y, Akiyama Y. In silico prediction ofmajor drug clearance pathways by support vector machines with feature-selected descriptors. Drug
Metab Dispos. 2014 Nov;42(11):1811-9.
17. Yamada A, Maeda K, Kiyotani K, Mushiroda T, Nakamura Y, Sugiyama Y. Kinetic Interpretation of
the Importance of OATP1B3 and MRP2 in Docetaxel-Induced Hematopoietic Toxicity. CPT
Pharmacometrics Syst Pharmacol. 2014 Jul 23;3:e126.

総 説・解 説1. Kusuhara H. How far should we go? Perspective of drug-drug interaction studies in drug development.
Drug Metab Pharmacokinet. 2014;29(3):227-8.
2. Hayashi H. Development of new therapeutic strategy for transporter-related diseases. Yakugaku
Zasshi. 2014;134(10):1007-11.
3. 林 久允、胆汁酸排出トランスポーターBSEP と肝内胆汁うっ滞、膜（MEMBRANE），39（2），80-84（2014）
4. 前田 和哉、トランスポーターを介した相互作用、ファルマシア, 50, 659-663 (2014)
5. 前田

和哉、楠原

洋之、トランスポーターを介した薬物相互作用の統合的解析、Drug

Delivery System, 29, 426-438 (2014)

6. 伊藤 清美、大野 泰雄、久米 俊行、斎藤 嘉朗、鈴木 洋史、永井 尚美、樋坂 章博、
前田 和哉、薬物相互作用ガイドラインの作成、GCP ハンドブック（渡邉裕司 編）, 28-41,
じほう (2014)

7. 楠原 洋之、前田 和哉、胆汁排泄、薬剤学実験法必携マニュアル（日本薬剤学会出版委員会編）, 205-216, 南江堂 (2014)

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受賞
前田 和哉
1. ISSX Asia Pacific New Investigator Award （国際薬物動態学会(ISSX)）
林 久允
1. 平成 26 年度 日本薬学会奨励賞（日本薬学会）
張 せん
1. 日本薬剤学会 第 29 年会 最優秀発表者賞

国内・国際学会での招待講演
楠原 洋之
1. ABC2014“In vivo evaluation of transporter activities using positron emission tomography (PET)”
March 8-13, 2014/ Innsbruck, Austria
2. 日本薬学会第 134 年会“薬物トランスポーターの生理学的基質の探索”
平成 26 年 3 月 30 日 / 熊本大学、熊本
3. 第 31 回日本 TDM 学会・学術大会”肝臓のトランスポーターについて“
平成２６年５月３１日/東京
4. 2014 ICCA-LRI & JRC Workshop“Impact of drug transporters on the interindividual difference in the pharmacokinetics/
pharmacodynamics of drugs; implication for predicting exposure of chemicals, and its effect”
June 6-17, 2014 / Lugano, Switzerland
5. 第 351 回 CBI 学会研究講演会“内因性化合物の変動に基づいた薬物相互作用の定量的評価”
平成 26 年 6 月 19 日/東京大学弥生講堂一条ホール
6. OYC バイオシンポジウム 2014
“体内制御因子・創薬標的としてのトランスポーターの重要性”
平成 26 年７月４日/日本工業倶楽部会館
7. Gordon Research Conference Drug Metabolism“IVIVE and Quantitative Prediction of Transporter-Mediated Drug Disposition and DDIs”
July 6-11, 2014/ Holderness school, NH, USA
8. 第５４回日本先天異常学会学術集会“薬物トランスポーターの種差と遺伝子多型による医薬品体内動態の個人間変動”
平成２６年７月２６，２７日／東京
－225－
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9. 7th SFB35 Symposium 2014
“Evaluation of in vivo drug transporter activities in human using positron emission tomography”
September 8-10, 2014 / Vienna, Austria
10. 第 4 回杉山特別研究室（理研）公開シンポジウム”前臨床試験に基づいた脳受容体占有率時間推移の予測“
平成 26 年 9 月 25 日／日比谷図書文化館日比谷コンベンションホール、東京
11. 日本組織培養学会第 87 回大会”Prediction of in vivo pharmacokinetics of drugs in humans based on in vitro data”
平成 26 年 5 月 29 -30 日／東京
12. 19th North American ISSX Meeting / 29th JSSX Meeting“Quantitative analysis of the receptor occupancy by CNS acting drugs in human brain”
October 19 - 23, 2014/ San Francisco, California, USA
13. 第３回日本くすりと糖尿病学会学術集会“肝異物排泄におけるトランスポーターの重要性”
平成 26 年 11 月 3 日／福岡
14. 第３７回（BMS2014）“In silico drug design system based on the structure of drug transporter substrates”
平成 26 年 11 月 25－27 日／パシフィコ横浜
15. おおさか地域創造ファンド広域支援事業（高度専門サポート）専門実務セミナー“創薬における PET イメージング研究の重要性と展望”
平成 26 年 11 月 18 日／千里ライフサイエンスセンタービル
16. 第 36 回日本臨床薬理学会学術総会”肝異物排泄におけるトランスポーターの個人間変動と PET を用いた in vivo 輸送活性の評価“
平成 26 年 12 月４-6 日/ひめぎんホール、愛媛
前田 和哉
1. 5th Asia Pasific ISSX meeting
Demonstration and Prediction of Clinical Importance of Drug Transporters as Determinants of Hepatic
Clearance of Anionic Drugs
平成26年5月12日 / Tianjin, China
2. 日本薬剤学会第29年会
Cluster Newton Methodを用いた薬物間相互作用の統合的解析
平成26年5月22日 / 大宮ソニックシティビル、埼玉
3. 5th International Workshop on Regulatory Requirements and Current Scientific Aspects on the
Preclinical and Clinical Investigation of Drug-Drug Interactions (DDI-2014)
The New PMDA Draft DDI Guideline (2) –Evaluation of Transporter-mediated DDIs–
平成26年5月26日 / Marbach, Germany

－226－
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4. 第 351 回 CBI 学会研究講演会
トランスポーターが関与する複雑な薬物相互作用の予測
平成26年6月19日 / 東京大学弥生講堂、東京
5. 医療薬学フォーラム 2014
薬物動態関連分子が絡む薬物相互作用・遺伝子多型が糖尿病治療薬の薬物動態・薬効・副作用に及ぼすインパクト
平成26年6月28日 / ビックサイトTFTホール、東京
6. Gordon Research Conference on “Drug Metabolism”
Integration of Novel Microdosing Studies with Mechanistic Modeling to Understand Impact ofTransporter-Metabolism Interplay
平成26年7月9日 / Holderness, NH, USA
7. 第 30 回日本ＤＤＳ学会学術集会
Pitavastatin 誘導体を⽤いた PET 試験による in vivo トランスポーター機能の定量化
平成 26 年 7 月 31 日 / 慶応義塾大学薬学部、東京
8. 第 18 回薬物動態談話会セミナー
薬物相互作用リスクの予測の基本的な考え方、今後の課題 ～日本版薬物相互作用ドラフト
ガイドラインの改定を受けて～
平成 26 年 8 月 21 日 / クロスウェーブ府中、東京
9. 第４回レギュラトリーサイエンス学会学術大会
薬物動態の予測におけるヒト組織活用の意義
平成26年9月6日 / 一橋大学一橋講堂、東京
10. 19th North American ISSX Meeting / 29th JSSX Meeting
Clinical Importance of Transporter-mediated Drug-Drug Interactions: Basics and Applications of
Evidence-based Decision Making
平成 26 年 10 月 19 日 / San Francisco, CA, USA
11. 2014 Annual Meeting of KSAP (Korean Society of the Applied Pharmacology)
Quantitative analysis of the boosting effect of ritonavir on the pharmacokinetics of saquinavir by using
physiologically-based pharmacokinetic modeling
平成 26 年 10 月 31 日 / Seoul, Korea
12. 第 11 回 DIA 日本年会
Current Status of the Transporter-mediated Drug Interactions and its risk management
平成 26 年 11 月 16 日 / 東京ビックサイト、東京
13. 第 352 回 CBI 学会研究講演会
Special population における薬物動態予測の現状
平成 26 年 12 月 12 日 / 東京大学山上会館、東京

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林 久允
1. 日本薬学会第 134 年会、“ドラッグリポジショニングの現状と展望”、平成 26 年 3 月 30 日 /熊本大学、熊本
2. 第 3 回杉山特別研究室（理研）公開シンポジウム、“リバーストランスレーショナルリサーチ（rTR) 手法を活かした進行性家族性肝内胆汁うっ滞症の治療薬開発”、平成 26 年 2 月 7 日 /日比谷図書文化館日比谷コンベンションホール、東京

－228－
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◆ 薬品作用学教室 ◆
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

准教授

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

助 教

佐々木 拓哉(ささき・たくや)

平成17年東北大学薬学部卒、平成22年東京大学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。なお、2014年10月よりカリフォルニア大学サンディエゴ校で研鑽を積んでいた佐々木拓哉
を特任助教として迎え、研究の充実を測った。
１．海馬における記憶再生の神経回路基盤
海馬は新しい記憶情報を一時的に蓄えておく脳部位であると考えられており、記憶を長期的に保存するためには、記憶を固定化するプロセスが必要である。海馬で観察される様々な周波数の脳波のうち Sharp Wave（以下 SW）は記憶の再生に関与していると考えられている。個体動物を用いた先行研究により、SW 発生時には、学習時に発現した神経活動パターンが再びあらわれており、その記憶再生が記憶の固定化に重要な役割を果たしていることが明らかになっている。
しかしながら、SW 発生時に海馬でどのようにして記憶再生が起こるのかは明らかになっていない。そこで本研究では、活動した神経細胞を蛍光タンパク質で標識できる Arc-dVenus トランスジェニックマウスと
－229－
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脳切片標本を用いた SW モデル、ホールセルパッチクランプ法を組み合わせ、記憶再生の神経回路メカニズムの解明に取り組んだ。
W 発生時の海馬 CA1 ニューロンがどのような活動パターンを示すのかについて明らかにするために、海馬急性切片の CA1 野から SW を記録し、CA1 ニューロン集団の活動を機能的カルシウムイ
メージング法で観察した。ニューロンの発火タイミングと SW 発生のタイミングの関係について解析を行ったところ，SW のピークタイミング付近で発火イベント頻度が高くなっていた。また、SWに参加するのは一部のニューロン集団で、その組み合わせは多様であった。また、各々のニューロンの SW への参加パターンの類似度を算出し、Affinity Propagation アルゴリズムを用いて解析を行ったところ、参加パターンの類似したニューロン集団からなる複数のサブグループが抽出された。以上の結果から、SW 発生時には一部の CA1 ニューロン群が活動し、セルアセンブリ様のダイナミク
スを示すことが示唆される。
SW 発生時の神経活動は過去の経験（記憶獲得）を反映する記憶痕跡であるという仮説を検証するために、Arc-dVenus トランスジェニックマウスを用いた。同マウスは強く活動したニューロンを数時間に限り dVenus（蛍光タンパク質）により識別できる利点がある。このマウスに新奇環境を
30 分間自由探索させた後、海馬急性切片を作製し、SW を記録した。SW 発生時の各ニューロンの活動を記録するために、近赤外線蛍光プローブである CaSiR-1 を用いて多数のニューロンから高速カルシウムイメージングを行った。SW に参加する確率は、dVenus 陽性ニューロンのほうが dVenus
陰性ニューロンに比べて高かった。この結果から、直近の過去の空間体験に関わったニューロンはSW 発生時に活動しやすいことがわかる。LTP（長期増強）の維持過程を阻害するペプチド ZIP を処置した標本では、SW は消失した。SW への参加確率と、自発活動率には相関があることから、自発活動率は SW への参加率のひとつの指標となる。そこで ZIP 処置後の各ニューロンの自発活動率を算出したが、dVenus 陽性ニューロンと陰性ニューロン間で差は見られなかった。以上の結果より、
SW 発生時には記憶に関わったニューロンが優先的に選ばれて活動しており、それにはシナプス可塑性が重要であることが示唆された。
SW 発生時に活動するニューロンが選ばれるメカニズムを明らかにするために、ホールセルパッ
チクランプ法により海馬 CA1 ニューロンが SW 発生時に受けるシナプス入力を観察した。観察した全てのニューロンで、SW 発生時に一過的な興奮性入力と抑制性入力が観察された。興奮性入力のタイミングは抑制性入力に対して先行する傾向にあったが、そのタイムラグ（タイミングの差）に関しては SW 参加ニューロンと不参加ニューロンで違いはなかった。興奮性入力と抑制性入力の大きさについて解析を行ったところ、SW 参加ニューロンは平均振幅、電荷量について、興奮/抑制比
が不参加ニューロンより有意に大きかった。つまり興奮/抑制の比が興奮性に傾くことが SW 発生時の活動の有無を決定していると考えられた。この仮説を検証するために、ダイナミッククランプ法
を用いて、CA1 ニューロンに SW 発生時に観察されるような一過性のコンダクタンスを注入した。
様々な興奮/抑制比とタイムラグを組み合わせた 49 通りの興奮性および抑制性コンダクタンスを注入し、各コンダクタンスに対する発火応答確率を算出した。その結果、タイミラグの大きさに関わらず、興奮/抑制比が大きいコンダクタンスを注入されたニューロンでは、再現よく発火応答がみられた。よって興奮/抑制比が興奮性に傾くことにより、SW 時に活動するニューロンが選ばれることが示唆された。
次に SW 発生時の入力の興奮・抑制比はどのようにして決定されているかを明らかにするために、
－230－
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SW の大きさと興奮・抑制各入力の大きさの関係を調べた。興奮性入力と SW の大きさの相関は弱かった。これは、興奮性入力は CA3 野で活動した前シナプス細胞集団とのシナプス結合性を反映しており、そのニューロンの過去の活動履歴に依存しているためと考えられる。一方で、抑制性入力の大きさは SW の大きさと強い相関があった。つまり抑制性入力は SW の大きさ、つまり CA3 錐体
ニューロンからの入力の全体の大きさを反映していると考えられる。抑制性入力を担うインターニ
ューロンの中で、パルバルブミン陽性インターニューロン（以下 PV ニューロン）に着目した。PV
ニューロンの活動と SW の大きさの関係を調べるために、PV-GFP マウスを用いて急性スライス標本を作製し、ホールセルパッチクランプ法により GFP 陽性ニューロンから、SW 中の発火応答を記録した。SW の大きさが大きいほど、PV ニューロンのスパイク活動数も大きくなり、スパイク数とSW の大きさは線形の関係にあった。また、PV ニューロンは SW の大きさと強い相関がある興奮性入力を受けていた。つまり PV ニューロンは SW の大きさをモニターし、それに応じて周囲の CA1
ニューロンを強力に抑制しており、その抑制から抜け出せるような大きな興奮性入力を受けた一部の CA1 ニューロンのみが SW に参加することができると考えられる。
本研究により、SW 発生時にはそれまでの経験（記憶）に関わったニューロンが優先的に選ばれて発火することが明らかになった。そして SW 発生時に選ばれるニューロンにおいては、シナプス
入力の興奮・抑制比が興奮性に傾いていることが示された。SW の大きさに応じた均一な抑制性入力と、個々のニューロンの活動履歴に応じて決まる不均一な興奮性入力により形成されるバランス
が、SW 発生時の記憶痕跡の出現を運命づけていることが示唆される。
２．海馬シナプス活動の自己制御
オペラント条件づけとは、特定の自発行動と刺激（報酬または懲罰）との連合性を学習することで、その後にその行動が生じる頻度が変化する現象である。ミクロの視点で見れば、「学習」とはより好ましい結果を得られるように神経回路が可塑的に変化することである。行動は対応した神経活動により惹起されるため、行動の背景にある神経回路の可塑的な変化を詳細に検討するために、「神経活動」と報酬（または懲罰）刺激との連合性を学習させる、ニューラル・オペラント条件づけが行われてきた。サルの運動皮質ニューロンや、ヒトの側頭葉ニューロンの活動電位（以下、発火）が、報酬（または懲罰）により随意に制御されることが示されてきた。しかし、従来の先駆的な研
究は、制御されたニューロンの発火が、様々な外界の特徴（行動、認知、意識、報酬など）と相関があることから、
必ずしもニューロンの活動のみを選択的に制御しているとは言いきれない。
また、
ニューロンの発火（出力）のみを記録できる手法を用いていることから、発火制御を担うシナプス
活動（入力）の動態については明らかでない。そこで、行動などを伴わず、発火やシナプス活動に対して純粋に条件づけを行うための実験系を構築してきた。
海馬は、運動との直接の関連性が低く、記憶に関連した特徴的な神経活動を示し、報酬系神経核と密に連携している。このことから、海馬ニューロンの神経活動を条件づけることにした。また、
従来のオペラント条件づけで報酬に用いられてきた「えさ」では獲得のために運動を伴い、さらに報酬系の活性化タイミングを制御できない。このことから、代表的な報酬系神経核である外側視床下部に電気刺激を与えることで、報酬を与えることにした。さらに、自作したオンライン解析シス
テムと組み合わせることで、リアルタイムに神経活動を解析できる。これにより、特定の神経活動パターンの出現直後に報酬系を電気刺激することが可能となった。これらを組み合わせることで、
－231－
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外界の影響と切り離した、「脳内完結型の純粋なニューラル・オペラント条件付け」が初めて可能となった。本研究では、ニューラル・オペラント条件づけにより、海馬ニューロンの発火の自己制御
性、自己制御のシナプス活動動態、および自己制御の調節機構を検討した。
覚醒下マウスの背側海馬 CA1 野ニューロンより、細胞接着記録を行い、発火を記録した。海馬ニューロンは大分すると 2 種類の発火パターンを示すことで知られている。一つは、単発発火、もう一つは、バースト発火である。バースト発火は、他の発火と異なり、神経回路の下流へ高確率で出力することができる。そこで、バースト発火に対する条件づけを行うことにした。バースト発火は、
100 Hz 以上の頻度で、3 回以上の発火を示す。
「バースト発火の出現の 50 ミリ秒以内に、外側視床下部へ 0.5 秒間電気刺激する」条件づけを、25 分間行った。その結果、条件づけを開始してから徐々にバースト発火の頻度が上昇していき、15 分程度でバースト発火の頻度が 150%程度まで強化される
ことが示された。一方、その時単発発火の頻度は強化されなかった。次に、NMDA 受容体の関与を検討するため、NMDA 受容体の阻害薬である MK801 を前処置したマウスで条件づけしたところ、強化されなかった。さらに、バースト発火の発生タイミングと無関係に報酬刺激したところ、強化されなかった。これらのことから、マウスは 15 分という短時間に、バースト発火と報酬との連合性を学習したことが示唆された。次に、強化の経路特異性について検討するために、同一個体の同側
海馬 CA1 野の 2 細胞より同時に発火を記録し、任意の一方の細胞のバースト発火に選択的に条件づけを行った。その結果、条件づけされた細胞ではバースト発火頻度が強化された一方、非条件づけ細胞では強化されなかった。このことから、バースト発火の発生に関わる特定の神経回路が、選択的に強化されることが示唆された。
バースト発火を引き起こすのは、大きな興奮性入力である。バースト発火の強化を引き起こす背景メカニズムを検討するため、海馬 CA1 野ニューロンより電位固定記録を行い、特定の興奮性入力に対して条件づけを行うことにした。まず、条件づけ前の興奮性入力の状態を、興奮性入力の大きさの分布を作成することで解析した。バースト発火を引き起こす興奮性入力は、分布の上位 1%の強度の入力に相当する。そこで、上位 1%の興奮性入力強度を閾値として設定し、閾値を超えた強度の興奮性入力の発生に対し、50 ミリ秒以内に外側視床下部へ電気刺激することで、条件づけを行った。
その結果、閾値を超えた興奮性入力の頻度は、バースト発火と同様のタイムコースで強化された。
一方で、その時、閾値を超えた興奮性入力の「強度」や「閾値下の」興奮性入力の頻度は強化されなかった。次に、MK801 を前処置したマウスで条件づけした場合や、閾値を超えた興奮性入力の発生と無関係なタイミングで条件づけした場合では、強化されなかった。さらに、報酬以外の神経核への刺激で条件づけした群でも、強化されなかった。これらのことから、バースト発火の強化は、
上位 1%の強度閾値を超えた興奮性入力が、(i) 選択的に、(ii) NMDA 受容体依存的に、(iii) 報酬との連合学習により強化されたことに起因することが示唆された。
3. モチベーションによる強化の調節
麻酔下でも同様の強化が生じるかどうか検討するため、ウレタン麻酔下の海馬ニューロンのバースト発火に対して条件づけを行った。その結果、バースト発火頻度は強化されなかった。このことから、バースト発火の強化には動物の意図が関与すると考えた。内的な動機が強化に与える影響を検証するため、ドパミン D1 受容体の選択的阻害薬である SCH23390 を前処置してから、条件づけを行った。その結果、強化が障碍された。次に、強制水泳試験を 1 日目 15 分間、2 日目 5 分間行う
ことで、急性ストレスを負荷した、絶望またはうつ様モデルマウスで条件づけを行った。その結果、
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強化が障碍された。この障碍は、抗うつ薬であるフルオキセチンを 1 日目と 2 日目の試験の間に 3回投与することにより回復した。このことから、バースト発火の強化には意図または内発的動機が関与することが示唆された。
本研究の結果から、マウスは事前トレーニングなく、海馬の特定の発火および興奮性シナプス活動を、短時間かつ経路選択的に強化（自己制御）できることが明らかとなった。本結果は、記録ニ
ューロンに投射する上流の特定の細胞集団が、報酬との連合学習でより高頻度に活動するようになった結果であると考察される。従来の研究では、神経補綴の目的で、主に運動皮質のニューロンの発火パターンが注目されてきた。本研究で、皮質よりも海馬ニューロンの活動の方が、短時間で自己制御可能であることも示唆された（本論にデータを示す）。このことは、海馬ニューロンの活動の神経補綴機器への応用、精神疾患の臨床治療への応用可能性を示唆する。本研究で運動やえさを伴わず、脳内完結型のオペラント条件づけに初めて成功した。本実験系は、学習の本質である神経活動に純粋に迫る、優れた実験プラットフォームになると期待される。
３．軸索形態形成におけるミトコンドリアの役割の解明
軸索の形態形成は、神経細胞が適切な神経回路を構築するために重要な過程であり、その破綻は種々の脳疾患を惹起する。成人の難治性てんかんの大部分を占める側頭葉てんかんの患者脳では、発作焦点である歯状回において、同部位に存在する顆粒細胞の軸索である苔状線維が過剰な本数の側枝を伸長させ、異常発芽と呼称される異所性の神経回路を形成することが知られている。過剰な側枝が形成、伸長そして維持される過程では、細胞膜合成や細胞骨格構築等のために、軸索内に局在したミトコンドリアにより多量のエネルギーすなわち ATP が供給される。ミトコンドリアは活発な運動性を示す細胞内小器官であり、その動態制御機構の破綻は、種々の神経疾患と密接に関与すると考えられている。そこで本研究は、過剰興奮状態の神経細胞における軸索内ミトコンドリアの局在変化に着目し、苔状線維の形態形成にこの変化が関与する可能性を検証した。
まず、歯状回門領域より単離し、低密度で分散培養した幼若顆粒細胞に対して、細胞膜移行性を有する緑色蛍光タンパク質及びミトコンドリア移行性を有する赤色蛍光タンパク質をリポフェクシ
ョン法により遺伝子導入した。本実験系において、高濃度のカリウムイオン ([K+] = 50 mM) を含有する培地を 20 分間処置し、培養顆粒細胞に対して脱分極刺激を与えたところ、刺激の 3 日後において、軸索側枝の過剰形成を誘導することに成功した。この形態変化を詳細に検証すると、軸索内に存在するミトコンドリアの個数が増加しており、新規に形成された側枝の分岐点にミトコンドリアが局在していた。以上の結果より、軸索内で増加したミトコンドリアが軸索側枝の過剰形成に関与している可能性が示唆された。
ミトコンドリアは分子モーターにより軸索内を双方向に輸送されている。そこで、共焦点顕微鏡を使用して、遺伝子導入によりミトコンドリアを可視化した培養顆粒細胞を経時観察することで、軸索におけるミトコンドリア動態を取得した。通常状態において、細胞体から軸索先端へ順方向に輸送されるミトコンドリアと、その逆方向に輸送されるものの総移動距離に有意な差は検出されなかった。一方、脱分極刺激の 24 時間後においては、順方向へのミトコンドリアの総移動距離が、逆方向への総移動距離と比較して有意に増加していた。すなわち、軸索内に存在するミトコンドリアが増加する方向に輸送バランスが変化したことが明らかになった。
脱分極刺激とミトコンドリア輸送及び軸索形態の変化を媒介する細胞内因子として、細胞内 AMP
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により活性化されるリン酸化酵素である AMP-activated protein kinase (AMPK) に着目した。これは、過剰興奮状態の顆粒細胞では、膜電位の維持及び回復や、神経伝達物質の放出及び回収等のために多量の ATP が消費され、結果として細胞内 AMP 量が上昇すると考えられること、また、AMPK の活性化がミトコンドリアの生合成すなわち絶対量の増加に関与するという知見が存在するためである。AMPK 阻害薬である Compound C (CC) を脱分極刺激と同時に処置すると、軸索形態変化及びミ
トコンドリア動態変化が抑制された。また、AMPK 作動薬である AICAR を 20 分間単独処置すると、脱分極刺激と同様の変化が誘導された。さらに、活性化体であるリン酸化 AMPK を標的とした免疫細胞化学染色により、脱分極刺激が AMPK を活性化し、その変化を Compound C が抑制することを確認した。
本研究において、脱分極刺激が AMPK の活性化により軸索内のミトコンドリア動態を変化させ、側枝の形成・伸長を誘導することが示唆された。以上の結果は、神経細胞の活動依存的な軸索形態変化に関する新規知見であるのみならず、側頭葉てんかんにおける異常発芽の形成機構を解明するという点で、基礎医学的にも意義深いものである。
４．恐怖記憶を担うシナプス可塑性とニューロン集団の活動変化
シナプス可塑性は記憶・学習の細胞メカニズムと考えられている。実際に、恐怖条件づけ学習課
題によって扁桃体のシナプス伝達は増強し、扁桃体におけるシナプス可塑性を抑制すると学習も阻害される。しかし、恐怖条件づけが扁桃体全体のニューロンにおいてシナプス伝達を変化させるのか、あるいは一部のニューロンにおいてのみ変化を引き起こすのかは不明であった。近年の研究により、恐怖条件づけには扁桃体の一部のニューロンが優先的に関与することが示されてきた。そのため私たちは、恐怖条件づけによるシナプス伝達の変化が、記憶痕跡に組み込まれた扁桃体ニューロンでのみ生じると考え、検証した。
記憶痕跡に組み込まれたニューロンを特定するために、Arc-dVenus マウスを用いた。Arc-dVenus
マウスは、最初期遺伝子 Arc のプロモーター制御下で分解型蛍光タンパク質 dVenus を発現する。
そのため、恐怖記憶を想起させたときに活動したニューロンを記憶痕跡に組み込まれたニューロン
として特定した。文脈的恐怖条件づけを受けたマウスを、再び条件づけ環境に戻すことで記憶を想起させた。その 5 時間後に扁桃体を含む急性スライス標本を作成し、パッチクランプ記録法によってシナプス伝達を測定した。その結果、微小興奮性シナプス後電流の頻度が扁桃体基底外側核のdVenus 陽性細胞においてのみ増加していた。電気刺激によって誘導される興奮性シナプス後電流（EPSC）も dVenus 陽性細胞で増加していた。EPSC の増加は皮質経路でのみ増加しており、視床経路では変化がなかった。また、ペアパルス比は dVenus 陽性細胞で減少していた。一連の変化は、
非連合学習群では認められなかった。以上の結果から、皮質－扁桃体シナプスのシナプス伝達が恐怖条件づけによってプレシナプス性に増強すること、そしてこの増強が記憶痕跡に組み込まれたニューロンに限って生じることがわかった。
一部のニューロンにおけるシナプス伝達の変化は、ニューロン集団の活動の変化を引き起こすと考えられる。そこで私たちは、恐怖条件づけによって扁桃体基底外側核のニューロン集団の活動が変化するかを検証した。恐怖条件づけ時とその前後における扁桃体基底外側核ニューロンの活動を測定した。活動の測定は、最初期遺伝子 Arc および Homer1a の in situ hybridization 法によって行った。Arc 遺伝子の転写は神経活動に依存して誘導され、活動直後に核内で観察される。およそ 30 分
－234－
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後には細胞質へと移行する。Homer1a の RNA は活動 30 分後に核内で観察され、60－70 分後に細胞質へと移行する。この特性を利用して、個々のニューロンにおける核内、細胞質内の Arc、Homer1aの発現を観察することで、それぞれのニューロンがおよそいつ活動したかを推定した。その結果、
条件づけ環境への暴露時に活動するニューロン集団は、
恐怖条件づけによって大きく変化していた。
特に、条件づけ時に活動したニューロンが記憶の想起時にも活動するようになっていた。こうした活動の変化は記憶の想起の程度と相関していた。
以上の結果を合わせて考えると、扁桃体基底外側核の一部のニューロンにおけるシナプス可塑性
が、ニューロン集団の活動の変化を通じて恐怖記憶の想起を引き起こすことが考えられる。
５．アストロサイトのカルシウム活動が神経回路の同期活動に及ぼす影響の解明
脳機能は神経細胞とグリア細胞の綿密な情報連絡によって生成する。ニューロンが活動電位のような電気的活動を生じるのに対し、グリア細胞の1種であるアストロサイトは細胞内カルシウム濃度を変化させることで活動を生じる。こうしたカルシウム活動は、シナプス活動や感覚刺激によって誘発され、周辺のシナプス伝達の調節や血流調節に重要な役割を果たしている。単一のアストロサ
イトは、数千ものシナプスと接しているが、集合的な神経回路活動がアストロサイトのカルシウム
活動によってどのように制御されていかは明らかではなかった。
この課題に取り組むため、ニポウ板スピニングディスク共焦点顕微鏡を用いた多ニューロンカル
シウムイメージング法を行い、スライス培養標本における100個程度の海馬CA3野の錐体細胞の時空間的活動パターンを測定した。カルシウム指示薬には、OGB-1 AMを用いた。はじめにニューロンの活動パターンを解析したところ、ニューロン集団においては、時折、10％以上のニューロンが同時に活動することが明らかになった。
こうした時間的に組織化された活動を大規模同期と定義した。
また、２つのニューロン間の活動相関を解析したところ、相関係数が0.25以上を示したニューロン
ペアの数は、ランダムな発火活動パターンでは説明することができなかった。このように、海馬ス
ライス培養標本においてニューロン集団は組織化された同期活動を形成していた。
次に、
こうしたニューロンの活動とアストロサイトのカルシウム活動との関係を解析したところ、同時に活動を呈するアストロサイトの数とニューロンの同期活動には有意な相関が観察された。例
えば、ニューロンが大規模活動を生じたとき、活動したアストロサイトの数は顕著に増加した。さらに、こうした同期活動を示すニューロン-アストロサイト間の距離は、ランダムな空間位置では説明できないほど小さい値を示した。
すなわち、ニューロンとアストロサイトの空間配置に依存して、同期活動が形成されることが示唆された。
アストロサイトがニューロンの同期活動を制御するかについて、より直接的に検証するために、
アストロサイトにカルシウムキレーターであるBAPTAを導入し、カルシウム活動を完全に阻害した。
BAPTAを導入する方法としては、エレクトロポレーション法およびホールセルパッチクランプ記録法を用いた。特にエレクトロポレーション法では、5分間で20個以上のアストロサイトに確実に薬物を導入する技術を確立した。これらの条件下にて、周辺の２つのニューロン間のシナプス伝達をダブルパッチクランプ法により検証したところ、シナプス伝達の有意な減弱が確認された。次に、多ニューロンカルシウムイメージング法によってニューロン集団の活動を観察したところ、先に述べた大規模同期活動の頻度は有意に減少した。また、0.25以上の相関係数をもつニューロンペアの数も有意に減少した。これらの結果は、アストロサイトのカルシウム活動が、ニューロン集団におけ
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る秩序をもった同期活動の生成に必要であることを直接的に示唆している。
さらに、こうした同期活動の詳細なメカニズムを調べるために、各種受容体の阻害薬を用いて薬理学的検討を行った。NMDA受容体の阻害薬AP5は、ニューロン集団の活動に影響を及ぼさなかったが、代謝型グルタミン酸受容体の阻害薬MCPGおよびATP受容体の阻害薬であるPPADSを適用したところ、大規模同期活動と活動相関を示すニューロンペアの数は減少した。これらの受容体の活性化が、ニューロン-アストロサイトの同期活動形成に重要であると考えられる。さらに、複数のア
ストロサイトにケージドカルシウム化合物であるNP-EGTAを導入し、紫外光の照射により人工的にアストロサイト集団のカルシウム同期活動を模倣したところ、同時にニューロンの大規模活動が誘発された。
以上の結果より、ネットワークレベルでのニューロン-アストロサイト相互作用メカニズムの一端が解明された。脳における記憶の貯蔵や情報処理が、組織化されたニューロン集団の活動によって形成されているという点を考えると、アストロサイトのカルシウム活動は、こうしたニューロン回路活動を支持する機構として重要な役割を果たしているものと考えられる。

教育の概要
薬品作用学教室では、薬学部の講義として第４学期に「薬理学Ⅰ」、第５学期に「薬理学Ⅱ」、第６学期に「薬物治療学」を担当し、一貫した薬理学教育に取り組んでいる。
「薬理学Ⅰ」では、薬理作用の基本概念、自律神経系作用薬、局所麻酔薬、末梢性筋弛緩薬などを講義している。平行して４学期に行われる「機能形態学」では、五つの講座が連携して、人体臓器の構造と生理を教えている。そのうち当教室では、興奮性膜の一般生理、シナプス、イオンチャネル、血圧の調節、呼吸器を分担している。日程を調節して、薬理学Ⅰと合わせて理解しやすいように工夫している。
「薬理学
Ⅱ」では中枢神経系作用薬、「薬物治療学」は薬理学ⅠとⅡでカバーしていない治療薬を中心に講義をしている。一貫した薬理学教育により、学部学生は４学期から６学期に亘り、人体生理学、薬理学の基礎、自律神経系薬理学、体性神経系薬理学、循環系薬理学、中枢神経系薬理学、腎臓薬理学、消化器系薬理学、眼薬理学、免疫・炎症薬理学、代謝系薬理学、一般用医薬品の薬理学などを系統立てて受講することが可能になっている。
「薬物治療学」で学ぶ一般用医薬品の薬理学は他大学の講義にはあまり見られないユニークなものであり、六年制の学生のみならず薬学部学生が一般的な薬の理解を深めることに役立っている。学生実習では、行動薬理学、平滑筋薬理学を通して、薬の作用を直接「目で見る」ことを行い、競合的拮抗と非競合的拮抗など薬理作用の基本原理を理解する
ことに重点を置いている。
薬品作用学教室に配属された学生に対しての教育にも力を入れている。研究の起承転結を体験す
ることを通して優れた研究能力をトレーニングすることは当然のこととして、医薬は個体に対して作用するのであり、決して細胞や臓器単位だけで作用するわけではない。従って、薬を理解するた
めには分子レベルから全身動物まで幅広い知識と視点で薬理作用を捉えなければならないことを徹底的に教えている。大学院修了までに全身動物を用いた実験を必ず経験させている。新人に対して、「未知検体実習」を行っている。これは各自に名前を明かさずに薬を与え、薬理学基礎実験からその薬の薬理学プロフィールを明らかにさせている。教室の伝統的なトレーニング方法であるが、実験技術のみならず薬理学的な考え方を短期間で鍛える優れた教育プログラムとなっている。
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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。そこで、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」をもちいて、脳内の記憶痕跡を探り、行動中に活性化した神経細胞はその後スライス標本においても再活性化しやすいこと、それがリップル波という脳波の最中に生じ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。
研究室内のセミナーでは、発表コンテンストや英語での発表を学生に課し、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ている。この成果は、第 134 回日本薬学会年会（計 2 名）
第 85 回日本薬理学会年会（計 4 名）
第 130 回日本薬理学会関東部会
第 131 回日本薬理学会関東部会（計 2 名）
第 14 回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 2014
で大学院生が優秀発表賞を受賞するなど、実績としても現れている。
薬理学の体系的な講義も他の薬系大学を凌駕するものと自負しているが、配布するプリントをさらに分かり易くすることや関連する最近のトピックスを紹介することなど、日々の講義をさらに充実させていきたい。
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学 術 論 文1.

Nakae, K., Ikegaya, Y., Ishikawa, T., Oba, S., Urakubo, H., Koyama, M., Ishii, S. A statistical methodof identifying interactions in neuron–glia systems based on functional multicell calcium imaging. PLOS
Comput. Biol., 10:e1003949, 2014.

2.

Abe, R., Sakaguchi, T., Kitajo, K., Ishikawa, D., Matsumoto, N., Matsuki, N., Ikegaya, Y.
Sound-induced modulation of hippocampal theta oscillations. Neuroreport, 25:1368-1374, 2014.

3.

Okamoto, K., Ishikawa, T., Abe, R., Ishikawa, D., Kobayashi, C., Mizunuma, M., Norimoto, H.,
Matsuki, N., Ikegaya, Y. Ex vivo cultured neuronal networks emit in vivo-like spontaneous activity. J.
－237－
目次へ

Physiol. Sci., 64:421-431, 2014.
4.

Miyawaki, T., Norimoto, H., Ishikawa, T., Watanabe, Y., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Dopamine receptor
activation reorganizes neuronal ensembles during hippocampal sharp waves in vitro. PLOS One,
9:e104438, 2014.

5.

Nonaka, A., Toyoda, T., Miura, Y., Hitora-Imamura, N., Naka, M., Eguchi, M., Yamaguchi, S.,
Ikegaya, Y., Matsuki, N., Nomura, H. Synaptic plasticity associated with a memory engram in thebasolateral amygdala. J. Neurosci., 34:9305–9309, 2014.

6.

Abe, R., Sakaguchi, T., Matsumoto, N., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Sound-induced hyperpolarization ofhippocampal neurons. Neuroreport, 25:1013-1017, 2014.

7.

Onoue, K., Nakayama, D., Ikegaya, Y., Matsuki, N., Nomura, H. Fear extinction requires Arc/Arg3.1
expression in the basolateral amygdala Mol. Brain, 7:30, 2014.

8.

Sasaki, T., Ishikawa, T., Abe, R., Nakayama, R., Asada, A., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Astrocyte calcium
signaling orchestrates neuronal synchronization in organotypic hippocampal slices. J. Physiol.,
592:2771-2783, 2014.

9.

Sasaki, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Interneuron firing precedes sequential activation of neuronalensembles in hippocampal slices. Eur. J. Neurosci., 39:2027-2036, 2014.

10. Ishikawa, D., Matsumoto, N., Sakaguchi, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Operant conditioning of synaptic
and spiking activity patterns in single hippocampal neurons. J. Neurosci., 34:5044-5053, 2014.
11. Mizunuma, M., Norimoto, H., Tao, K., Egawa, T., Hanaoka, K., Sakaguchi, T., Hioki, H., Kaneko, T.,
Yamaguchi, S., Nagano, T., Matsuki, N., Ikegaya, Y. Unbalanced excitability underlies offline
reactivation of behaviorally activated neurons. Nat. Neurosci., 17:503-505, 2014.
12. Kobayashi, C., Ohkura, M., Nakai, J., Matsuki, N., Ikegaya, Y., Sasaki, T. Large-scale imaging ofsubcellular calcium dynamics of cortical neurons with G-CaMP6-actin. Neuroreport, 25:501-506,
2014.
13. Tao, K., Matsuki, N., Koyama, R. AMP-activated protein kinase mediates activity-dependent axon
branching by recruiting mitochondria to axon. Dev. Neurobiol., 74:557-573, 2014.
14. Kanemaru, K., Sekiya, H., Xu, M., Satoh, K., Kitajima, N., Yoshida, K., Okubo, Y., Sasaki, T.,
Moritoh, S., Hasuwa, H., Mimura, M., Horikawa, K., Matsui, K., Nagai, T., Iino, M., Tanaka, K.F. In
vivo visualization of subtle, transient, and local activity of astrocytes using an ultrasensitive Ca2+
indicator. Cell Rep., 8:311-318, 2014.
15. Beppu, K., Sasaki, T., Tanaka, K. F., Yamanaka, A., Fukazawa, Y., Shigemoto, R., Matsui, K.
Optogenetic countering of glial acidosis suppresses glial glutamate release and ischemic brain damage.
Neuron, 81:314-320, 2014.
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総説

1. 小山隆太，てんかん脳における興奮性 GABA シグナリングの役割，生化学，第 86 巻（2014 年 12月号）
2. 小山隆太，てんかん脳における異所性神経回路の形成メカニズムの解明， 薬学雑誌，第 134
－238－
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巻（2014 年 11 月号）
3. 小山隆太，海馬の機能，てんかんの総合学術誌『Epilepsy』、第 16 巻(2014 年 5 月号)
1. 佐々木拓哉, 脳内での空間認知メカニズムを解明！自分の居場所を認識する神経細胞の発見,
月刊化学, 第69巻2014年12月号
2. 佐々木拓哉, 2014年ノーベル生理学医学賞：脳内の空間表象を司る神経細胞の発見, 実験医学,
第32巻19号（2014年12月号）
3.

佐々木拓哉, 記憶のメカニズムに光を当てる最先端の生理学研究ツール, 実験医学, 第32巻8号（2014年4月号）

4. 佐々木拓哉, 解析の生理学, 日本生理学雑誌, 第76巻1号（2014年1月号）******************************************************************************

社会への貢献池谷裕二 出張講義
2月25日 東京都立三田高等学校
5月2日 広島県立福山誠之館高等学校
6月1日 ラ・サール学園
6月4日 アレセイア湘南中学高等学校
6月27日 千葉県立国府台高等学校
7月29日 山形県立酒田東高等学校
10月23日 静岡県立浜名高等学校
11月5日 東京女学館高等学校
公開シンポジウム等
1月25日 築地本願寺仏教文化講座
4月5日 日本顕微鏡学会
5月18日 静岡科学博物館るくる
8月23日 女子中高生のためのサイエンスフェスティバル
9月4日 JASIS２０１４ サイエンスセミナー
11月8日 第30回 Wakoワークショップ

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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

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准教授、博士（薬学）

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、博士（薬学）

助

教

高鳥

翔

（たかとり・しょう）

平成 17 年東京大学薬学部卒

平成 22 年同大大学院薬学系研究科博士課程修了

前職：名古屋大学医学部博士研究員、博士（薬学）研究の概要
臨床薬学教室では、疾患基礎研究を通じて治療・予防・診断法の開発につながる発見を目指すと同時に、新しい基礎研究分野を開拓することを目標として研究を行っている。基本的な研究方
針としては、各種疾患、特に神経精神疾患に関連して、発症原因を分子レベルで明らかにすること、そのプロセスの中で生じる病気のメカニズムを解明し、そして新たな創薬標的分子機構の同定につなげていくことを最大の目的としている。同時に、その過程で明らかになる基礎生物学的な発見についても興味を持って研究を深め、展開していこうとしている。
2014 年 3 月までは、岩坪威教授（現医学系研究科教授）の下で、疾患における異常を反映する
病理形態学を基盤に置きつつ、生化学・細胞生物学・遺伝学的研究手法を取り入れて神経変性疾
患の発症メカニズムに関する研究を主に進めてきた。2014 年 4 月からは富田泰輔が主任教授となり、この流れを引き継ぎ、主な研究対象として、有効な治療法の見出されていないヒトの神経精神疾患であり、少子高齢化社会において大きな問題となっているアルツハイマー病と自閉症スペ
クトラムを取り上げて研究を進めてきた。と同時に、有機化学、構造生物学を専門とする研究者との共同研究を積極的に行い、これらの疾患に対する治療薬開発の端緒となるような研究を目指している。またこれらの疾患研究を通じて見出してきた知見を基に、タンパク質の限定分解を行うプロテアーゼによる膜タンパク質代謝システムが中枢神経系において果たしている生理的機能に対して研究を進めている。
具体的な研究テーマは次の通りである。
1. γセクレターゼによる膜内配列切断システムの理解
アルツハイマー病患者脳における特徴的な病理変化として、神経細胞死に加えて、老人斑と神経原線維変化の蓄積と沈着が挙げられる。老人斑の主要構成成分はアミロイド β ペプチド
－240－
目次へ

（Aβ）であり、前駆体タンパク質である APP が β および γ セクレターゼの２つのプロテアー
ゼによって切断を受けて産生される。常染色体優性遺伝形式を示す家族性アルツハイマー病の原因遺伝子として APP 遺伝子が 1990 年代初頭に同定され、その遺伝子変異が Aβ の産生もし
くは凝集を促進することが明らかとなった。一方、アルツハイマー病を予防する遺伝子バリア
ントが APP 遺伝子上に見出され、そのバリアントが Aβ 産生を抑制することなどから、Aβ の異常な産生及び蓄積の亢進がアルツハイマー病の原因に深く関与していると考えられている。
当教室では家族性アルツハイマー病の原因遺伝子として見出されたプレセニリンの病的機能解析を通じ、プレセニリンが Aβ の C 末端側を切断する γ セクレターゼの酵素サブユニットとして機能し、家族性アルツハイマー病変異が特に凝集性の高い Aβ42 の産生を高めていることを見出したことを契機に、γ セクレターゼの切断メカニズムの解明とその制御法の解析を生化
学、分子生物学、細胞生物学的手法を駆使して進めている。また有機化学研究者や構造生物学研究者との共同研究を通じて、ケミカルバイオロジーおよび膜タンパク質構造生物学という観点からも、γ セクレターゼの正常機能解明を行っている。特に γ セクレターゼ阻害薬の治験が副作用をもたらしたということから、副作用のない、基質および切断特異性を生み出すメカニ
ズムの理解と、γ セクレターゼ活性制御薬の薬理作用の分子機構解明を進めている。そして特に内腔側に面しているプレセニリンの第 1 ループ領域が γ セクレターゼ活性制御薬の標的領域であることを明らかにした。
2. Aβ 代謝メカニズム（産生、分泌、分解）とその制御の研究
家族性アルツハイマー病に連鎖する遺伝子変異は Aβ の産生もしくは凝集性を高めることが示されているが、孤発性アルツハイマー病における Aβ 代謝の異常については不明な点が多い。
しかし近年、一部の孤発性アルツハイマー病患者では脳脊髄液における Aβ のクリアランス抑制が見られることが報告され、脳内における Aβ 産生と分解のバランスの異常が長期に渡ることにより老人斑蓄積を惹起し、アルツハイマー病発症に至ることが推測されている。従って脳内における Aβ 分解システムの理解は孤発性アルツハイマー病の治療・予防・診断法の開発に繋がる可能性がある。これまでに Aβ 分解に関わるプロテアーゼとしてネプリライシンやイン
スリン分解酵素が同定されているが、前者は変性する細胞である神経細胞に、後者は貪食能が高いミクログリアに発現が見られる。一方、ヒト脳内でもっとも多くを占める細胞種アストロ
サイトは、アルツハイマー病患者脳で活性化していることが病理学的な特徴として知られているが、その意義や Aβ 代謝システムに対する寄与はほとんど解析されてこなかった。当教室ではこのアストロサイトと Aβ 代謝システムについて着目し研究を進め、新規 Aβ 分解酵素として Kallikrein like protease（KLK7）を同定し、現在、in vivo における生理的・病的意義について解析を進めている。
3. アルツハイマー病リスク因子がもたらす分子病態
遺伝学的な研究から、アルツハイマー病のなりやすさを決めるリスク因子があることが明らかになりつつある。特に近年のゲノム解析技術の進歩により、発症リスクの上昇は低いけれども多くの人がもっている遺伝学的な違い（Common variant）や、非常にもっている人は少ない
けれども発症リスクが著しく上昇するもの（Rare variant）などの遺伝学的リスク因子が見いだ
－241－
目次へ

されるようになった。各リスク因子の正常機能を見ると、大きく小胞輸送、炎症反応、脂質代謝に分類される。アルツハイマー病の発症メカニズムとして脳内 Aβ の蓄積から、神経細胞間をつなぐシナプスの変容、細胞内タンパク質（タウなど）の異常によって発症に至ると考えられることから、各リスク因子がこの病態パスウェイのどこに関与しているのかについて、検証を進めている。これまで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 セクレターゼのエンドサイトーシスを制御することで Aβ42 産生を低下させることを発見し、AD モデルマウスにおいてもアミロイド蓄積量を変化させることを見出しつつある。一方、遺伝学的アルツハイマー病リスク因子である BIN1 が β セクレター
ゼの細胞内輸送および分解を制御することで Aβ 産生を制御していることを明らかにした。
4. 細胞内小胞輸送の破綻と疾患
APP から Aβ が産生される上で、切断酵素であるセクレターゼを含めて神経細胞内での局在と小胞輸送が重要であることが示唆されている。また上記のように遺伝学的リスク因子のなかに、数多くの細胞内小胞輸送関連分子をコードする遺伝子が同定された。これらの事実から、
細胞内小胞輸送経路の異常は Aβ 代謝や神経細胞の生存に影響を与え、アルツハイマー病発症に至ることが考えられる。そこで網羅的かつ包括的に APP 代謝及び Aβ 産生に影響をあたえる
細胞内小胞輸送システムを理解することを目的として、低分子量 G タンパク質 Rab ファミリーの RNAi スクリーニングを行い、Rab2 や Rab7、Rab8 が Aβ 産生・分泌に関わっていることを明らかにした。現在、その詳細な分子メカニズムの解明を進めている。
5. 神経細胞シナプス接着分子の代謝メカニズムと機能Aβ 産生を行うセクレターゼの研究を行っていく中で、神経細胞をつないでいるシナプスに存在する接着分子が基質となっていることに気付き、いくつかの新しいセクレターゼ基質の解析を進めてきた。興味深いことに、そういった神経細胞シナプス接着分子は自閉症や精神遅滞などの発達障害に関連しているものが非常に多いことも明らかとなってきた。そこでこれまでに当教室において進めてきたアルツハイマー病とセクレターゼの研究から学んだ、膜タンパク
質代謝の異常が疾患を引き起こすという事実と、その代謝システムの制御法が開発できるという事実を踏まえ、神経細胞シナプス接着分子の代謝経路の解明とその制御法の開発から、自閉症を含めた精神疾患へ新しい創薬アプローチが出来るのではないかと考えて研究を展開している。特に抑制性シナプスを形成する能力を持ち、自閉症スペクトラムや統合失調症の原因遺伝子としても同定されている Neuroligin 2 や Neuroligin 4X が、APP と同じように細胞外領域で切断を受け、引き続き γ セクレターゼによって分解されるメカニズムがあることを見出した。
しかし同じ Neuroligin ファミリー分子のうち興奮性シナプスに存在する Neuroligin 1 が
ADAM10 によって第一段階目の切断を受けているのに対して、抑制性シナプスに存在する
Neuroligin 分子群は未知のメタロプロテアーゼによって切断されていることが明らかとなり、その酵素の同定を進めている。

－242－
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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すると同時に、疾患モデル動物切片の観察を通じてヒトとモデル動物の違いについて理解を深めることができるようにしている。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。
ラボメンバーに対しては、一方法に偏らず、形態学、生化学、遺伝学、細胞生物学、分子生物学、イメージング技術などの様々な手法を必要に応じて利用するように努めさせている。そのためには、疾患と関係のないような基礎的な生命科学の最新知識を理解・吸収することが重要であり、幅広く様々な知識を身につけるように指導している。教室スタッフとは日常的なディスカッ
ションに加えて、一ヶ月に一回、one-to-stuff ミーティングを行い、実際の生データ及び実験ノー
トを見ながら、研究の方向性を含めたディスカッションを行っている。基本的な研究テーマとしては疾患メカニズムの理解と治療・予防法の解明を目指したものがほとんどであるが、その研究途上において見出される基礎生物学的知見についても見逃すことなく議論し、希望する場合には疾患研究から離れて基礎研究を展開することも許容している。一方、ラボ内での研究が多様化している現状で、メンバー間での情報共有が疎かにならないように、毎月の研究成果を手短にまとめた月報を提出させ、必ずラボ内で回覧されるようにしている。同時にグループ内でも論文輪読会を行い、お互いの知識を高め研鑽を積んでいくことを推奨し、疾患研究と基礎研究の両輪を回しながら進める研究環境こそが個々の研究に対して win-win をもたらすという考え方を持たせる
ように心掛けている。
研究成果を発表することは、研究者としてもっとも重要なスキルの一つとして考えている。そこでラボセミナーを週二回開催し、実際に実験成果を報告するプログレスレポートと、最新の原著論文について紹介すると同時に私見を述べるジャーナルクラブを開催している。セミナーにおいては輪番で二名以上のディスカッサントを設定し、積極的な質問を行うよう、努めさせている。
と、同時にチェアーを設け、発表時間のマネージメントを行う練習を行っている。そのため発表
者としては、一定の時間内に、他人にわかりやすく解説できるとともに充分に質疑応答に答えることができるような訓練を積めるようにしている。発表資料については英語で作成することを必須としており、常に研究内容、成果発表を英文で表現することを意識させている。博士課程においては英文での原著論文の原稿を自分で仕上げるように指導する他、国際学会での発表を必ず行うようにしている。
前任の岩坪威教授が主宰する医学系研究科神経病理学分野とは親密な研究協力体制をとっており、機器や試薬に加えて実験結果をシェアし、情報共有を進めている。加えて、一ヶ月に一回、合同セミナーを行っている。こちらでの発表は一年に一回程度となっているため、それぞれの研究テーマについてまとまったトーク内容として 20-30 分の英語でのプレゼンテーションを行うこと、としており、国際学会での発表を視野に入れた訓練を行うようにしている。

－243－
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自己点検･評価
当教室は 2014 年 4 月より、富田泰輔が主任教授に就任した。しかし設備やスペースについては
これまでのものをそのまま引き継いだ形となっており、研究環境については充分に整えられた状
態でスタートできた。一方、当初は富田泰輔教授、堀由起子助教の二名スタッフ体制であったが、秋より高鳥翔助教を迎え、指導体制としてもフルメンバーとなった。またそれぞれのスタッフが神経変性疾患の病態生化学を背景としつつ、それぞれ得意とする研究内容が、分子細胞生物学（富田）、個体・組織イメージング解析学（堀）、電子顕微鏡を活用した超微細形態学（高鳥）、と分野が異なっていることで、教室内での幅広い研究分野を十分にサポートできるスタッフ構成となった。
新しいラボとして開始するにあたり、「疾患の基礎研究を通じて新しい生物学を開拓する」こと
を当教室の研究目標として掲げた。すなわち、疾患という生体の異常な状態を理解するためには、正常な状態がどのようなものであるかを把握している必要がある。一方で生理的な状態を理解するためには様々な機能欠失・亢進を人工的に導入し、異常な状態を観察する。このサイクルが疾患基礎研究と基礎生物学の根幹をなしており、その結果お互いの裾野を拡げ、新たな生物学が切り拓かれてきたと考えている。従って当教室では、治療・予防法を目指した応用研究のみならず、
基礎生物学への展開を常に見据えた研究ポリシーを中心に据えている。
プラクティカルには、競争およびトレンドの移り変わりが激しい神経変性・精神疾患研究分野において、重要かつオリジナリティの高いテーマを見出し、世界との競争を意識しながら着実に進めるように研究を進めている。特に、これまでにアルツハイマー病研究において培ってきた経験を活かし、プロテアーゼによるタンパク質分解・代謝の異常と疾患発症メカニズムにおける病的分子連関解明、という研究テーマを主軸として様々な研究テーマを進めてきた。今年度は、副作用なく Aβ42 産生を低下させることが期待されている低分子化合物 γ セクレターゼモジュレータ
ーの標的分子を同定しそのアロステリック作用をケミカルバイオロジーによって解明した。また γ
セクレターゼが Aβ 産生を行う上で、どのようなメカニズムによって基質を認識しているかについても明らかにした。いずれも、治療薬標的分子として重要な γ セクレターゼに対する創薬ストラ
テジーに大きなインパクトを与えた研究成果であると考えている。
さらに、これまで主体として進めてきた γ セクレターゼに加えて新たな研究テーマを複数設定
し研究を展開し始めており、既に複数の新知見を得つつある。幾つかについては製薬企業との共同研究も始めており、神経精神疾患に対する新たな治療・予防・診断法開発に向けて進みつつあると自負している。

学
1)

術

論

文

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
-secretase inhibitor and initial substrate binding sites give insight into human presenilin-1 complex
－244－
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function. Structure 22(1):125-135, 2014. doi: 10.1016/j.str.2013.09.018. PMID: 24210759
2)

Taniguchi A, Sasaki D, Shiohara A, Iwatsubo T, Tomita T, Sohma Y, Kanai M: Attenuated aggregationand neurotoxicity of amyloid-βpeptide by catalytic photo-oxidation. Angew Chem Int Ed Engl
53(5):1382-1385, 2014. doi: 10.1002/anie.201308001.

3)

Ohki Y, Shimada N, Higo T, Tokoshima S, Fukuyama T, Tomita T, Iwatsubo T: Binding of longer Aβtotransmembrane domain 1 of presenilin 1 impacts on Aβ42 generation. Mol Neurodegener 9(1):7, 2014.
doi: 10.1186/1750-1326-9-7. PMID: 24410857

4)

Kanatsu K, Morohashi Y, Suzuki M, Kuroda H, Watanabe T, Tomita T, Iwatsubo T: Decreased CALM
expression reduces Aβ42 to total Aβthrough clathrin-mediated endocytosis of -secretase. Nat Comm 5,
Article number: 3386, 2014. doi:10.1038/ncomms4386. PMID: 24577224

5)

Ishifune C, Maruyama S, Sasaki Y, Yagita H, Hozumi K, Tomita T, Kishihara K, Yasutomo K:
Differentiation of CD11c+CX3CR1+ cells in the small intestine requires Notch signaling. Proc Natl
Acad Sci USA 111(16):5986-5991, 2014. doi: 10.1073/pnas.1401671111. PMID: 24711412

6)

Yonezawa H, Nishiyama Y, Takeo K, Tomita T, Iwatsubo T, Yokoshima S, Fukuyama T: Novel
Photocleavable Linker: -Thioacetophenone-type Linker. Bioorg Med Chem Lett 24(13):2831-2833,
2014. doi: 10.1016/j.bmcl.2014.04.104. PMID: 24841630

7)

Liao F, Hori Y, Hudry E, Bauer AQ, Jiang H, Mahan TE, Lefton KB, Zhang TJ, Dearborn JT, Kim J,
Culver JP, Betensky R, Wozniak DF, Hyman BT, Holtzman DM. Anti-ApoE antibody given after
plaque onset decreases Aβaccumulation and improves brain function in a mouse model ofAβamyloidosis. J Neurosci 34(21):7281-7292, 2014. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0646-14.2014

8)

Takeo K, Tanimura S, Shinoda T, Osawa S, Zahariev IK, Takegami N, Ishizuka-Katsura Y, Shinya N,
Takagi-Niidome S, Tominaga A, Ohsawa N, Kimura-Someya T, Shirouzu M, Yokoshima S, Yokoyama
S, Fukuyama T, Tomita T, Iwatsubo T: Allosteric regulation of γ-secretase activity by aphenylimidazole-type γ-secretase modulator. Proc Natl Acad Sci USA 111(29):10544-10549, 2014.
doi: 10.1073/pnas.1402171111. PMID: 25009180

9)

Iyoshi S, Cheng J, Tatematsu T, Takatori S, Taki M, Yamamoto Y, Salic A, Fujimoto T. Asymmetrical
distribution of choline phospholipids revealed by click chemistry and freeze-fracture electron
microscopy. ACS Chem Biol 9(10):2217-2222, 2014. doi: 10.1021/cb500558n

－245－
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総
1)

説

・

著

書

・

論

説

Takatori S, Mesman R, Fujimoto T. Microscopic methods to observe the distribution of lipids in thecellular membrane. Biochemistry 53(4):639-653, 2014. doi: 10.1021/bi401598v

2)

高鳥 翔、藤本 豊士：生体膜脂質の局在可視化法

生化学

86(1): 5-17, 20143)

富田泰輔：タンパク質膜内配列切断の制御と機能

生化学

86(1): 28-40, 20144)

富田泰輔：アミロイド β タンパク質

http://bsd.neuroinf.jp/wiki/アミロイド β タン

パク質
5)

脳科学辞典

DOI：10.14931/bsd.4523

富田泰輔：アミロイドーシス

脳科学辞典

http://bsd.neuroinf.jp/wiki/アミロイドーシス DOI：

10.14931/bsd.4466
6)

Tomita T. Molecular mechanism of intramembrane proteolysis by γ-secretase. J Biochem 2014
Oct;156(4):195-201. doi: 10.1093/jb/mvu049

7)富田泰輔：エンドサイトーシスと神経変性

8)

富田泰輔：認知症撲滅に向けたアルツハイマー病に対する先制医療法の開発
創薬へのイノベーション

医学のあゆみ250(11): 1043-1044, 2014
生命科学から

17-22, 2014

招待講演
1)

Taisuke Tomita: Physiological and pathological roles of proteolytic processing of autism-related
neuroligin proteins. March 16th, 2014. New Frontier of Molecular Neuropathology 2014. Tokyo.

2)富田泰輔：遺伝学的アルツハイマー病リスク因子がもたらす分子病態の解明
日3)2014 年 3 月 29

日本薬学会第 134 年会 熊本

Taisuke Tomita: Activity-dependent proteolytic processing and neurodegenerative diseases. 2014 年 5月 10 日マックスプランク協会合同シンポジウム

Max Planck Florida Institute for

Neuroscience. Jupiter, USA
4)富田泰輔：アルツハイマー病に対する先制治療薬開発に向けてセミナー

2014 年 6 月 4 日

東北大学神経内科リサーチ

仙台

－246－
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5)

富田泰輔：遺伝学的アルツハイマー病危険因子の分子病態
加齢医学会総会

6)

2014 年 6 月 7 日

第 14 回日本抗大阪

Taisuke Tomita: Mechanistic insight into the gamma-secretase-mediated intramembrane cleavage.
Gordon Research Conference on Proteolytic Enzymes & Their Inhibitors. June 22-27, 2014, Lucca,
Italy

7)

Taisuke Tomita, Takafumi Yumoto, Yosuke Nao: Activity-dependent proteolytic processing of synaptic
adhesion molecules. “Proteases at work: cues for understanding neural development and degeneration”
WORKSHOPS CURRENT TRENDS IN BIOMEDICINE at Campus Antonio Machado. Oct 22-24,
2014, Baeza, Spain

8)

Taisuke Tomita: Physiological and pathological roles of proteolytic processing of autism-related
neuroligin proteins. RIKEN BSI seminar. Nov 10, 2014, Wako, Japan9)富田泰輔：認知症の撲滅に向けて2014 年 11 月 23 日

第 65 回駒場祭公開講座

東京10) 富田泰輔：セクレターゼ活性制御によるアルツハイマー病に対する先制治療法の開発に向けて2014 年 11 月 30 日

第 33 回日本認知症学会学術集会

東京

－247－
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◆ 臨床分子解析学教室 ◆特任教授（兼任）

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准教授、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 2014 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。
－248－
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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、新たな標識試薬を開発するとともに、標識試薬として適した性質を有する市販化合物を探索している。
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。2014 年は、DAABD－249－
目次へAE を用いて 2-メチルクエン酸の高感度かつ簡便な分析法を開発した（学術論文 3）。従来の新生児マススクリーニングでは、濾紙血液試料中のプロピオニルカルニチンを測定し、プロピオン酸血症、メチルマロン酸血症、コバラミン代謝異常症を検出している。しかしこの方法では偽陽性がしばしば認められる。今回開発した方法により濾紙血液中 2-メチルクエン酸を測定したところ、2メチルクエン酸濃度は、健常人よりも患者血液中の方が明らかに高かった。この方法は従来のスクリーニングの二次スクリーニングとして有用であると考えられる。

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2014 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。2014 年は、2メチルクエン酸の高感度かつ簡便な分析法を開発しその有用性を確認した。また、当教室で開発した試薬（DAABD-AE）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、教育に関しては、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。講義内容および方法は、学生アンケート等を参考に 2015 年以降に向けて検討し改善する予定である。

学 術 論 文1) Takagi K, Murayama S, Sakai T, Asai M, Santa T, Kato M. A computer simulation of the networked
structure of a hydrogel prepared from a tetra-armed star pre-polymer. Soft Matter., 28, 3553-3559(2014).

2) Amamoto T, Santa T, Kato M. Reduction of molecular leaching from a gel matrix for the precisely
controlled release of encapsulated molecules by light stimulus. Chem Pharm Bull., 62, 649-653 (2014).
3) Al-Dirbashi OY, McIntosh N, McRoberts C, Fisher L, Rashed MS, Makhseed N, Geraghty MT, Santa
T, Chakraborty P. Analysis of methylcitrate in dried blood spots by liquid chromatography-tandem
mass spectrometry. JIMD Rep., 16, 65-73 (2014).

4) Itoh N, Sano A, Santa T, Kato M. Simultaneous analysis of nanoparticles and small molecules by highperformance liquid chromatography using a silica monolithic column. Analyst, 139, 4453-4457 (2014).

－250－
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5) Ishizuka F, Liu X, Murayama S, Santa T, Kato M. Development of a spatiotemporal method to control
molecular function by using silica-based photodegradable nanoparticles. J. Mater. Chem. B, 26, 41534158 (2014).

総説・著書
1)

Santa T. Recent advances in development and application of derivatization reagents having abenzofurazan structure: a brief overview. Biomed Chromatogr., 28, 760-766 (2014).

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

－251－
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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

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、薬学博士

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、薬学博士

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

特任助教 池淵 祐樹（いけぶち・ゆうき）（東京大学医学部 薬理動態学寄付講座）
2007年東京大学卒、2012年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了、薬学博士

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研究の概要薬剤の適正使用には科学的根拠が求められ、薬剤と相互作用する生体内因子の理解が必要不可欠である。ここでいう生体内因子には薬効標的、副作用標的に加え、薬剤の吸収、代謝、分布、排泄に関わる輸送体や酵素などあらゆる相互作用因子が相当する。しかし、既に臨床で用いられている薬剤ですら薬効標的、副作用標的の不明なもの、体内動態主要支配因子の定量的な議論が不十分なものが多く存在し、薬剤の適正使用を行っていく上では解決されるべき問題点として残されている。
また、治療法そのものが確立されていない疾患も未だ多く存在し、それら疾患においては発症機構の解明、薬効標的の探索といった基礎研究が急務である。さらには、各生体要素の分子レベルでの機能と、生命活動全体において果たしている機能の関係は、単純な一対一対応では理解できないことが判ってきており、薬剤と単一標的分子の関係のみの考慮では臨床効果を評価・予測する上では不十分である。最終的には、薬剤、標的分子を取り巻く他の多種分子がどのように組み上がって全体を構成し、どこに位置して機能し、全体としてどのように動作しているのかを明らかにする必要があり、これはすなわち生命活動を「システムとして理解」することに対応している。以上の共通理念のもと、薬剤部においては、ここ数年にわたり、種々疾患領域において薬効標的・副作用と想定される複数候補分子の中から、最も密接に関連する標的分子を同定する、あるいは創薬段階の初期において、発現しうる効果・副作用を包括的に予測するなど、現在では未だ解決困難な問題点に関して、システム薬理学の手法を用いて解決することを目指して研究を行っている。一方で、日常の臨床現場で用いられている薬物の用法・用量の最適化に関する研究、あるいは薬物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,
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
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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
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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に到るまでの成功確率は 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。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。
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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、相互作用を生じる組み合わせが、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
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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、薬物相互作用などについて講義した。また、薬学実務実習では、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、9 月末の 2 日間に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た。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。長期実務実習として、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。
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、十分な基礎研究の経験、医療現場で薬学教育を受けた経験を活かし、病院や大学のアカデミアポストで教育・研究
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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、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、尿酸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
薬物相互作用の網羅的予測に関する研究が学術的に国内外から高く評価され、シンポジウム等で多数の依頼講演を行なっている。さらに、東大病院における医薬品に関する情報提供にも利用され、その成果は着実に実務へと還元され始めている。

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＜原著論文＞(1)

Abe T, Yanagihara Y, Uchino T, Oriyama T, Komatsu M, Nakajima K, Suzuki H.
Evaluation of the pharmaceutical characteristics of various enteric-coated aspirin tablets
under different storage conditions. Chemical & Pharmaceutical Bulletin. 2014;62:617-26.

(2)Granot T, Yamanashi Y, Meruelo D. Sindbis viral vectors transiently deliver
tumor-associated antigens to lymph nodes and elicit diversified antitumor cd8+ t-cell
immunity. Molecular Therapy. 2014;22:112-22.

(3)

Hisaka A, Nakamura M, Tsukihashi A, Koh S, Suzuki H. Assessment of intestinal
availability (fg) of substrate drugs of cytochrome p450s by analyzing changes inpharmacokinetic properties caused by drug-drug interactions. Drug Metabolism andDisposition. 2014;42:1640-5.
(4)

Honma M, Ikebuchi Y, Kariya Y, Suzuki H. Regulatory mechanisms of rankl presentation
to osteoclast precursors. Current Osteoporosis Reports. 2014;12:115-20.

(5)Ito N, Ito K, Ikebuchi Y, Kito T, Miyata H, Toyoda Y, Takada T, Hisaka A, Honma M, Oka
A, Kusuhara H, Suzuki H. Organic cation transporter/solute carrier family 22a isinvolved in drug transfer into milk in mice. Journal of Pharmaceutical Sciences.
2014;103:3342-8.

(6)Matsuo H, Nakayama A, Sakiyama M, Chiba T, Shimizu S, Kawamura Y, Nakashima H,
Nakamura T, Takada Y, Oikawa Y, Takada T, Nakaoka H, Abe J, Inoue H, Wakai K,
Kawai S, Guang Y, Nakagawa H, Ito T, Niwa K, Yamamoto K, Sakurai Y, Suzuki H,
Hosoya T, Ichida K, Shimizu T, Shinomiya N. Abcg2 dysfunction causes hyperuricemia
due to both renal urate underexcretion and renal urate overload. Scientific Reports.
2014;4:3755.

(7)

Matsuo H, Takada T, Nakayama A, Shimizu T, Sakiyama M, Shimizu S, Chiba T,
Nakashima H, Nakamura T, Takada Y, Sakurai Y, Hosoya T, Shinomiya N, Ichida K.
Abcg2 dysfunction increases the risk of renal overload hyperuricemia. Nucleosides,

Nucleotides & Nucleic Acids. 2014;33:266-74.
(8)

Nakayama A, Matsuo H, Nakaoka H, Nakamura T, Nakashima H, Takada Y, Oikawa Y,
Takada T, Sakiyama M, Shimizu S, Kawamura Y, Chiba T, Abe J, Wakai K, Kawai S,
Okada R, Tamura T, Shichijo Y, Akashi A, Suzuki H, Hosoya T, Sakurai Y, Ichida K,
Shinomiya N. Common dysfunctional variants of abcg2 have stronger impact on
hyperuricemia progression than typical environmental risk factors. Scientific Reports.
2014;4:5227.

(9)

Ohno Y, Yamada M, Yamaguchi R, Hisaka A, Suzuki H. Persistent drug interaction
between aprepitant and warfarin in patients receiving anticancer chemotherapy.

International Journal of Clinical Pharmacy. 2014;36:1134-7.
(10) Panthee N, Ono M, Morota T, Tanaka T, Itoda Y, Ikemura M, Yamamoto T, Suzuki H,
Saito A, Motomura N. Paraplegia prevention by oral pretreatment with memantine in a
rabbit model. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 2014;148:1732-8.
－259－
目次へ

(11) Sakiyama M, Matsuo H, Shimizu S, Chiba T, Nakayama A, Takada Y, Nakamura T,
Takada T, Morita E, Naito M, Wakai K, Inoue H, Tatsukawa S, Sato J, Shimono K,
Makino T, Satoh T, Suzuki H, Kanai Y, Hamajima N, Sakurai Y, Ichida K, Shimizu T,
Shinomiya N. A common variant of leucine-rich repeat-containing 16a (lrrc16a) gene isassociated with gout susceptibility. Human Cell. 2014;27:1-4.
(12) Sakiyama M, Matsuo H, Shimizu S, Nakashima H, Nakayama A, Chiba T, Naito M,
Takada T, Suzuki H, Hamajima N, Ichida K, Shimizu T, Shinomiya N. A common variantof organic anion transporter 4 (oat4/slc22a11) gene is associated with renal
underexcretion type gout. Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 2014;29:208-10.
(13) Sakiyama M, Matsuo H, Takada Y, Nakamura T, Nakayama A, Takada T, Kitajiri S,
Wakai K, Suzuki H, Shinomiya N. Ethnic differences in atp-binding cassette transporter,
sub-family g, member 2 (abcg2/bcrp): Genotype combinations and estimated functions.

Drug Metabolism and Pharmacokinetics. 2014;29:490-2.
(14) Shirota K, Kaneko M, Sasaki M, Minato K, Fujikata A, Ohta S, Hisaka A, Suzuki H.
Analysis of the disposition of a novel p38 mapk inhibitor, akp-001, and its metabolites inrats with a simple physiologically based pharmacokinetic model. Drug Metabolism andDisposition. 2014;43:217-26.
(15) Suzuki S, Shuto T, Sato T, Kaneko M, Takada T, Suico MA, Cyr DM, Suzuki H, Kai H.
Inhibition of post-translational n-glycosylation by hrd1 that controls the fate of abcg5/8transporter. Scientific Reports. 2014;4:4258.
(16) Takada T, Ichida K, Matsuo H, Nakayama A, Murakami K, Yamanashi Y, Kasuga H,
Shinomiya N, Suzuki H. Abcg2 dysfunction increases serum uric acid by decreased
intestinal urate excretion. Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids. 2014;33:275-81.

＜総 説・解 説＞(1)

一条美和子, 宇田川侑子, 定家和佳子, 豊田優. 第２章遺伝子工学. 高校生からのバイオ科学の最前線（片桐 友二 編 、石浦 章一 監修）. 2014;48-84.

(2)

中村旭, 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, ブリモニジン酒石酸塩点眼液. スズケンファーマ. 2014;17:2-5.

(3)大野能之. 最近、話題となっている薬物相互作用について(第2回) cypの関与する薬物相互作用のマネジメントの考え方

添付文書より一歩進んだマネジメント. 都薬雑誌.

2014;36:29-31.
(4)大野能之. 最近、話題となっている薬物相互作用について(第1回) 新規経口抗凝固薬の薬物相互作用. 都薬雑誌. 2014;36:9-13.

(5)大野能之. Step 1. 情報を収集して研究計画と立てる. 2. 調剤業務. 臨床現場で実践する薬学
研究のススメ. 澤田康文 編. 2014;16-24.

(6)大野能之. 高齢者における薬物動態と薬物療法の留意点. ベッドサイドの高齢者運動器の診かた 中村耕三（編集）. 2014;400-05.

(7)大野能之. 運動器疾患で使用する薬剤との相互作用. ベッドサイドの高齢者運動器の診かた
－260－
目次へ

中村耕三（編集）. 2014;406-08.
(8)大野能之, 医薬情報委員会プレアボイド報告評価小委員会. プレアボイド広場 副作用について理解しよう. 日本病院薬剤師会雑誌. 2014;50:1114-16.

(9)大野能之, 樋坂章博. 調剤の前に考えよう 医薬品情報の読み方(第5回)(最終回) 腎不全患者に処方されたスタチン. PharmaTribune. 2014;6:6-14.

(10) 安部麻奈美, 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, アカンプロサ
ートカルシウム錠. スズケンファーマ. 2014;17:2-5.
(11) 小久江伸介, 本多秀俊, 大野能之, 鈴木洋史. Let’s! 服薬コミュニケーション,リセドロン酸ナ
トリウム. スズケンファーマ. 2014;17:2-5.
(12) 小久江伸介, 本多秀俊, 大野能之, 鈴木洋史. Let’s! 服薬コミュニケーション, モンテルカスト.
スズケンファーマ. 2014;17:2-5.
(13) 山本武人. Step 1. 情報を収集して研究計画と立てる. 10. 腎臓病薬物療法. 臨床現場で実践する薬学研究のススメ. 澤田康文 編. 2014;81-89.
(14) 山本武人, 樋坂章博, 鈴木洋史. クリアランス理論に基づく持続的腎代替療法(crrt)施行時の薬物投与設計の考え方. 日本腎臓病薬物療法学会誌. 2014;3:3-19.
(15) 山本武人, 鈴木洋史. 遺伝子解析と薬物療法. 薬剤学実験法必携マニュアル Pharmaceutical
Scientistのために、日本薬剤学会出版委員会編. 2014;351-68.
(16) 岸友香梨, 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, ブデソニド/ホルモテロールフマル酸塩. スズケンファーマ. 2014;17:2-5.
(17) 松岡紗代, 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

ブリモニジン. ス

ズケンメディカル. 2014;17:11-12.
(18) 柳原良次, 苫米地敬, 折山豊仁, 奈良克彦, 徳田篤志, 片岡ヤス子, 小見山智恵子, 中島克佳,
鈴木洋史. 新しい飛散調査法(サンプリングシート法)を用いた抗悪性腫瘍薬の飛散状況の評価.
日本病院薬剤師会雑誌. 2014;50:61-65.
(19) 樋坂章博, 大野能之. 【高齢者とくすり〜加齢変化で生理機能や薬物動態はこう変わる〜】(part-2)高齢者では注意が必要なくすりのナゼ? ナース専科. 2014;34:26-37.
(20) 永徳孝介, 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, ロチゴチン. ス
ズケンファーマ. 2014;17:2-5.
(21) 清水啓道, 柳原良次, 阿部敏秀, 森井英之, 高魚力, 真部仁, 松尾和彦, 中島克佳, 鈴木洋史.
薬剤部に返却された注射剤の確認, 仕分け作業の効率化に関する検討. 日本病院薬剤師会雑誌.
2014;50:565-71.
(22) 瀧慎太郎, 豊田優. はじめに. これだけ！生化学（飯島 玲生, 瀧 慎太郎, 豊田 優, 藤原 慶 編.
稲垣 賢二 監修）. 2014;3.
(23) 白井福寿, 豊田優. Opinion －研究の現場から「指導教員が異動！ どうすればいい？」. 実
験医学. 2014;32:136.
(24) 白根達彦, 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 アカンプロサート
カルシウム. スズケンメディカル. 2014;17:11-12.
(25) 福岡美帆, 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 モンテルカスト錠.
スズケンメディカル. 2014;17:11-12.
－261－
目次へ

(26) 荻上尚樹, 阿部敏秀, 山本武人, 苅谷嘉顕, 鈴木洋史. ドラッグコンサルテーション

リセド

ロン酸ナトリウム. スズケンメディカル. 2014;17:11-12.
(27) 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. 別冊・
医学のあゆみ（医歯薬出版）. 2014;3:23-9.
(28) 越前谷美穂, 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

ロチゴチン. ス

ズケンメディカル. 2014;17:11-12.
(29) 鈴木洋史, 大野能之, 樋坂章博. これからの薬物相互作用マネジメント. じほう. 2014.
(30) 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 ブデゾニド／ホル
モテロールフマル酸塩. スズケンメディカル. 2014;17:11-12.
(31) 雨宮貴洋, 苅谷嘉顕, 本間雅, 鈴木洋史. 抗がん剤による皮膚障害の発現機序と対策. 医薬ジ
ャーナル. 2014;50:95-99.
(32) 香川璃奈, 豊田優. 第５章エネルギー代謝. これだけ！生化学（飯島 玲生, 瀧 慎太郎, 豊田
優, 藤原 慶 編. 稲垣 賢二 監修）. 2014;123-44.
(33) 山口諒. <シリーズ・治療薬> キャンディン系薬剤. 感染症内科. 2014;2:638-44.
(34) 高田龍平. ビタミンK輸送膜蛋白質. ビタミンKと疾患 -基礎の理解と臨床への応用-（医薬ジャーナル社）. 2014;137-42.
(35) 高田龍平, 松尾洋孝. ABCトランスポーターによる尿酸輸送. 別冊・医学のあゆみ（医歯薬出版）. 2014;3:11-5.

＜国際学会での招待講演＞(1)

Suzuki H. PK-PD analysis of mechanism of toxicity of molecular target drugs: Towards
optimal treatment of cancer. 5th FIP Pharmaceutical Sciences World Congress (PSWC).
2014年4月13日〜16日;Melbourne, Australia.

(2)

Suzuki H. Utilization of systems-biology in analyzing and predicting the toxicity ofmolecular target drugs. 19th North American Regional ISSX Meeting and 29th JSSX

Annual Meeting. 2014年10月19日〜23日;San Francisco, California, USA.

＜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

－262－
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◆ 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）

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、大学院・薬学部における医薬品評価科学の教育・研究に取り組んでいる。医薬品研究開発・評価に携わる社会人に開かれた教育プログラムも提供する。
本講座の目的は、医薬品や医薬品研究開発に関係する新技術の社会的価値を考えるための理念（principle）と方法を念頭において、現実の諸問題に対する科学的分析を実践し、医薬品評価をめぐる社会の構造を明らかにすることである。この目的を達成するため、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、分析目的に応じた適切な科学の考え方・手法を適用する。かかる研究により、ますます複雑さを増す社会の諸課題を適切に把握し、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研究・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、本講座の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、政策論議の場、メディア等においても事実を伝える基礎資料として広く活用

図 1 添付文書の改訂と市販前・市販後の情報量（模式図）
－263－
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されている。
狭義の医学・薬学の枠を超えた幅広い研究テーマに取り組むため、学内外の研究・行政機関等（日本製薬工業協会等）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) 薬価の設定根拠に関する研究

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

－264－
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(1) 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 26 年度で 10 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 26 年度の受講者数は約 80 名である。
(2) 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 26 年度は 10 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 26 年度の受講者数は約 100 名である。
(3) 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）について学習し、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。
(4) その他主催セミナー等
上記以外に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基本的理念と方法を念頭において現実の諸問題に対する科学的評価を実践し、医薬品をめぐる社会構造を明らかにすることにあり、目的達成に向けて着々と研究教育を推進している。本講座は、大学院生（社会人学生含む）
10 名、学部生（2014 年 12 月現在）3 名、1 名の研究員が在籍する。2014 年には、1 名の博士（薬学）と１名の 6 年制の卒業生を輩出した。このほか、主催する大学院講義、レギュラーコース、その他講演会ののべ参加者数が教室設立以来 2,000 人を超えていることからも明らかなとおり、本講座の提供する教育訓練の機会は、医薬品関連企業及び規制当局の人材育成プログラムの中に広く組み入れられている。こうした実績・経験をさらに発展させ、今後も「各分野の先端的知識・技術の活用と社会的要請への対応の両視点から、創薬における適切な意思決定ができる人材」の育成を目指して、本教室では積極的に教育・研究活動を続けていきたい。

－265－
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学 術 論 文
1.

Frank L. Arnold, Satoshi Fukunaga, Makiko Kusama, Norio Matsuki, Shunsuke Ono. Assessment ofFactors Associated with Dose Differences between Japan and the US. Clinical Pharmacology &Therapeutics 2014; 95(5): 542-549.

2.

Chieko Kurihara, Hideo Kusuoka, Shunsuke Ono, et al. High rate of awarding compensation for
claims of injuries related to clinical trials by pharmaceutical companies in Japan: A questionnaire
survey. PLOS ONE 2014; 9(1): e84998. doi:10.1371/journal.pone.0084998

3.

Satoshi Fukunaga, Makiko Kusama, Shunsuke Ono. The effect size, study design, and development
experience in commercially sponsored studies for new drug applications in approved drugs.
SpringerPlus 2014; 3: 740. doi: doi:10.1186/2193-1801-3-740

総
1.

説

長谷藤信五, 小野俊介. 日本における新薬の臨床開発と承認審査の実績－2000-2012 年承認品
目－ 医薬産業政策研究所リサーチペーパー No.62 2014. P1-89.

2.

源田浩一, 小野俊介. 日本における新薬の臨床開発と承認審査の実績－2000-2013 年承認品目－ 医薬産業政策研究所リサーチペーパー No.63 2014. P1-86.

3.

源田浩一, 小野俊介. 新薬の臨床開発と審査期間－2013 年の実績－ 政策研ニュース 2014; 42:
8-15.

著
1.

書

小野俊介, 斉藤和幸, 佐藤洋一. GCP 運用ガイダンス解説. In: GCP ハンドブック（第 5 版）.
じほう（東京）; 2014: 193-364.

2.

小野俊介

他（共著）. 薬事関連用語. In: 医療薬学用語集（日本医療薬学会）. じほう（東京）; 2014.

特記事項
特になし。

－266－
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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
－267－
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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。

２．Health Technology Assessment (HTA)と医薬品の経済分析
本項目は、一昨年、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。そこで昨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こととした。2014年も同様である。
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。
－269－
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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。この結果は、Current Medical Research and Opinion 誌に掲載された。さらに
日本データを組み込んだ上での分析を行い、2015 年中に投稿予定である。
⑷ 肝炎領域の医療経済評価
肝炎領域は、B 型肝炎・C 型肝炎ともに高価で著効を示す薬剤の開発が進められ、医療経済評価のニーズも大きい。この分野について、肝炎の自然史モデルを構築すると共に、治療薬の経済評価を行った。2014 年度は、ジェノタイプ 2 型の C 型慢性肝炎治療薬 sofosbuvir の費用効用分析を実施した。結果は、インターフェロン投与不可の患者については dominant,投与可能の患者でも ICER は 100 万円/QALY を下回り、費用対効果は非常に良好であった。
あわせて、現在ハイリスクの患者に限定されている B 型肝炎ワクチン投与を定期接種化（全新生児を対象）することの費用対効果評価を実施した。再活性化の有無や生産性損失の算
定法、肝炎ウイルスの感染率など、種々の状況を変化させた感度分析を行ったが、いずれも費用対効果は悪かった。ワクチン費用そのものよりも、投与時の手技料部分や、接種にともなう生産性損失の影響が大きかった。同時接種の実施など、固定費用部分を削減することが望まれた。
さらに、現在承認申請中のジェノタイプ 1 型 C 型慢性肝炎治療薬 ombitasvir/paritaprevir/
ritonavir 3 剤併用療法について、経済評価モデルを構築中である。
⑸ 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、
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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。
⑹ 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 に掲載された。2014 年は、検査結果に応じて検診の間隔を変化させる戦略について、内視鏡および便潜血検査の頻度に応じて設定した戦略の費用対効果を評価するモ
ンテカルロシミュレーションモデルを構築した。2015 年に投稿予定である。
⑺ 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。
⑻ 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 人の調査を実施し、時間得失法 (Time Trade－271－
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⑼ 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。
⑽ 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
診療ガイドライン（clinical practice guidelines: CPGs）の定義としては米国医学研究所（Institute of Medicine: IOM）の 1990 年のもの 1)が世界的に使われてきたが 2011 年に改訂された。新しい定義によって、CPGs 作成におけるシステマティック・レビュー（systematic
review: SR）の位置づけと重要性がより明確になった。1）世界的に使われている SR の定義はどのようなものであろうか、2）SR の数はどれほど存在しているか、3）日本の CPGs 作成における検索対象データベースはどのようなものであろうか、4）日本の CPGs 作成における SRの使用の現状はどのようなものであろうか、の上記 4 つのリサーチクエスチョンについて調査し、世界的背景におけるこれまで日本の CPGs 作成の状況を見直した。また、CPGs 作成にあたって SR を「つかう」か「つくる」か、また CPGs における使用したデータベースの記載法について論究・提言を行った。
研究結果として、SR の定義は各研究組織やデータベースによって異なるところがあり、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。SR の現存数は、CDSRに約 5,500 件、DARE に約 13,000 件存在する。CPGs における SR の利用状況は、2010 年までと 2011 年以降の比較で、CPGs における文献検索のデータベースの記載が依然として不十分であることが明らかとなった。CPGs 作成に当たって既存の SR を用いる際、データベース名やサブセット名、検索式を CPGs 中により具体的に明記すべきである。また 2 つの CPGs を用いたサンプル調査によって、CPGs 作成における SR の検索が不十分である可能性も示唆された。さらに、CPGs の作成にあたって SR を「つくる」か「つかう」かを判断する際に、既存SR の有無、その質また賞味期限、さらに「SR のレビュー」の公表状況を総合的に考えることが必要である。SR を「つかう」際の質の吟味も必要であり、SR を「つくる」際にも質の高いものを目指すべきである。その研究結果は、「診療ガイドラインとシステマティック・レビュー」と題して発表された。
⑾ 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。
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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．
）。
⑿ 中国における ATC/DDD を用いた Drug Utilization Research のレビュー
ATC/DDD は Anatomical Therapeutic Chemical (ATC) classification system and the Defined Daily
Dose(DDD)を表し、薬物利用研究（ Drug Utilization Research :DUR）の際に WHO が推奨する計測単位である。DUR に用いられた ATC/DDD システムは 1981 年に WHO のヨーロッパ地域
事務局、そして 1996 年に WHO の Headquarter により承認された．ATC/DDD は 1980 年代に中国へ紹介され、DUR の１つの研究方法として 利用範囲が広がっていた。
研究では中国における DDD を用いた DUR の現状を把握し、DUR の特徴を説明し、その世界的な位置づけを分析した。中国知識資源総データベース（CNKI）のサブデータベースである
中国期刊全文データベース（CJFD）に 1960 年から 2009 年度まで 「限定日剂量 or (DDD and(ATC or 解剖-治疗-化学代码))」で全文検索し、全部で 2,911 薬物利用研究を見つけた。 偶
数年の研究論文（全部 1,268 篇）に対し分析を行った。
評価対象の薬の主なタイプは、抗感染症薬 (34.1%)、神経系薬 (25.5%)、胃腸薬 及び 代謝性用薬 (14.3%)。 用いられている DDD の主なソースは「新篇薬物学」 (83.9%)、 薬のしおり(66.8%) 、中国の薬局方 (52.0%)。 用いられている主な DDD 関連指数は DDDs (defined daily
doses)、 DUI (drug utilisation index)、DDC (daily dose cost)等である。主な結論は、中国における薬物利用研究の数量は増加し、WHO ATC/DDD 以外、研究者が独自に設定した DDD 値も広く使われていた。研究方法も様々存在していて、一意に定まらない。将来は質のよい薬物利用研究が強く望まれる。

Pharmacoepidemiology and Drug Safety に発表した。

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⒀ 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。
⒁ 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。
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 に発表した。

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⒂ 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 年に Trials に発表した。
臨床試験は「最初の被験者の組み入れ前」を期限として公的なデータベースに登録することが、国際医学雑誌編集者会議(International Committee of Medical Journal Editor: ICMJE)の声明(2004)、ヘルシンキ宣言(ソウル改訂, 2008)、日本の「臨床研究に関する倫理指針」（2008 年改訂 2009 年施行）やそれと「疫学研究に関する倫理指針」とが統合され 2014 年 12 月 22 日に公表された「人を対象とする医学系研究に関する倫理指針」において義務付けられている。
UMIN-CTR の解析により、仮登録日(UMIN 試験 ID の発行日)が組み入れ日より後である試験が約 73％であることが明らかなとなり 2014 年 3 月の日本薬学会第 134 年会で報告した。
ついで 2014 年からは 2010.6.2 以降の 5 年分を含めて、初期 10 年分のデータの解析を進めている。
３．ファーマコジェネティクスによる個別化医療⑴ K-ras 遺伝子を用いた大腸がんに対するアービタックス治療
セツキシマブは EGF 受容体のモノクローナル抗体であり、転移性結腸直腸癌の last-line の治療薬として用いられている。セツキシマブは K-ras 遺伝子に変異を持つ患者( 大腸癌患者の約 40%がこの変異を持っている)に対しては効果がない。そこで、K-ras 検査キットを用いて有効な患者群を選別する手法が開発された。K-ras 検査キットを用いて患者をセツキシマブ投与
群と緩和医療群に選別する治療法は、K-ras テストを実施することなく全ての患者に対しセツ
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
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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、は Annex して公表し、EKAT2013 は大改訂版として公表された。2014 年は Annex 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.html
これらは 2014 年から津谷が文献調査委員会の委員として参加した、2013 年 12 月から開始
した平成 25 年度厚生労働省『「統合医療」に係る情報発信等推進事業』として 2014.3.24 に開設された「統合医療」情報発信サイト”Information site for evidence-based Japanese Integrative
Medicine (eJIM)に、収載された。
http://www.ejim.ncgg.go.jp/⑶ 「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、
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
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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。
患者を対象にインターネット調査を行い、代替医療による間接的な健康被害の実態の把握と被害の防止策の検討を行った。医師を対象にインターネット調査を行い、代替医療による間接
的な健康被害の実態の把握と被害の防止策の検討を行った。上記 2 調査の基礎となる概念の分析と定義づけを行うとともに、医師を対象にインターネット調査を行い、代替医療に関する情報のニーズと問題点を分析した。
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、2014 年 2 月には同 TC 初となる国際標準「滅菌済み単回使用鍼」（ISO17218）、「人参種子および種苗

第 1 部

オタネニンジン」（ISO17217-1）が発行された。また、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）においてそれぞれ標準制定プロジェクトが進んでいる。2013 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。2014 年は、シリーズ第9 回: 中医薬を巡る台湾との関係(2014.1)、第 10 回: 中国主体の中医薬国際団体―WFAS(2014.3)、第 11 回: 中国主導の中医薬国際団体―WFCMS (2014.5)、第 12 回: WHO と伝統医学
─1970‒1990 年代─(2014.7)、第 13 回: WHO と伝統医学―2000 年代の経穴部位国際標準化をめぐる動き―(2014.9)、第 14 回: WHO と伝統医学―2000 年代の伝統医学用語・情報標準化と伝統医学戦略―(2014.11)について触れた。
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
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（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。
「漢方と最新治療」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
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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。
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 健康食品の制度に関する研究
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、2013
年 3 月に『健康食品の制度化への障壁に関する研究』として公表した。
同年 12 月より、消費者庁において「食品の新たな機能性表示制度に関する検討会」が設立され、計 8 回の会議が開催され、津谷は委員として参加した。それらの結果は、7 月 30 日に「食品の新たな機能性表示制度に関する検討会報告書」としてまとめられ、来 2015 年 4 月には新たな機能性表示制度がスタートすることになろう。この新しい制度では、食品の機能性表示を行うにあたり必要なエビデンスとして、1）最終製品を用いた臨床試験、2）最終製品また
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は機能性関与成分に関する研究レビュー、のいずれかを実施しなければならない、とされている。
「最終製品を用いた臨床試験」は、原則として特定保健用食品（トクホ）の試験方法に準じ、研究計画は UMIN-CTR などの臨床試験登録システムに事前登録し、研究結果については国際的にコンセンサスの得られた指針（CONSORT 声明）などに準拠した形式で、査読付き論文による報告が求められている。また、「最終製品または機能性関与成分に関する研究レビュー」
では、査読付き論文を含、広く入手可能な文献を用いたシステマティック・レビューを実施し、body of evidence (エビデンスの総体)を対象とし totality of evidence (総合性) の観点からの評価が求められている。新しい制度の具体的な内容については、2015 年に消費者庁から出される
ガイドラインで示されることとなる。
⑼ 相補代替医療の 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、DARE、CENTRAL、医学中央雑誌を用い、“医学中央雑誌を用い、e をもとに作成した評価指標を用いて RCT の質を評価し日本薬学会第 134 年会で報告した。
他 の 相 補 代 替 医 療 (Complementary and alternative medicine: CAM) や 統 合 医 療 (Integrative
medicine: IM)と称される領域についてもリサーチクエスチョンを設定しシステマティック・レ
ビューをおこなった。動物介在療法(animal assisted therapy)と園芸療法(horticultural therapy)のシステマティック・レビューを論文化した。さらにすでに一定のシステマティック・レビューのある音楽療法(music therapy)についてはシステマティック・レビューのシステマティック・
レビューを行い論文化した。
⑽ 米国における dietary supplement としての中薬製品のラベル表示項目
ハーブを原材料とする中薬(traditional Chinese medicines: TCMs)製品は、米国に輸出され、
dietary supplement (DS)として規制され、販売されている。一方、日本では漢方製剤が医薬品として規制されているが、健康食品であるハーブ製品もある。米国に流通している TCM 製品のラベル表示の項目はどのようなものであろうか？その現状を分析するために、2012 年 5 月に米国カリフォルニア州の薬局などの 9 か所から 100 個の TCM 製品を購入し、その中から 5 つをランダムに選択し初期的な分析を行った。その 5 つの TCM 製品のラベル項目を抽出し、
1）日本の医療用医薬品の添付文書の記載項目、2)日本の特定保健用食品(トクホ)のラベル項目、
3) DS の表示に対する FDA の要件と比較した。上記の結果と TCM 製品の特性に基づき、米国における TCM 製品のラベルをさらに評価するための必要な項目を抽出し開発した。
研究結果として、5 つの TCM 製品のラベルから 30 の表示項目が同定され、5 つのセクショ
ンに分けられた： 1）基本情報、 2）組成と使用について、3) DS の“Supplement Facts” panelの関連項目、4) 機能性表示について、5) その他。選択した 5 つの TCM 製品のラベル表示に相当なバラツキが観察された。また、上記の 5 つのセクションについての議論に基づき、10
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の項目を追加し、合計 40 の評価用項目案を開発した。その結果は、「米国における dietary
supplement としての中薬製品−ラベル表示を評価するための項目案の開発」と題し、2014 年 3月の日本薬学会第 134 年会で発表された。
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るとともに、日本への CU 導入設計の留意点についで提言した。2011 年 6 月にそれまでの研究内容を一般向け書籍『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。
2014 年 1 月発行の「腫瘍内科」誌に「未承認薬の CU 使用と EAP」を掲載、診療と研究の境界領域にある CU の特質を踏まえ、レギュレーションの議論を深めるよう提言した。また、
朝日新聞 2014 年 6 月 6 日号「私の視点」に「未承認薬の使用 安心・安全な仕組み作り」の投稿が掲載された。
その後、日本版 CU は「患者申出療養」(仮称)の形で 2015 年通常国会で制度化されることとなり、2016 年度から実施の見込みである。
CU については 2014 年夏、エボラ出血熱で未承認薬使用に関心が高まったが、その概念には混乱がみられた。CU のあるべき姿を、臨床試験との関係を整理することで明確化する論文
を国際誌に投稿準備中である。
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
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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。
⑷ プラセボと臨床試験に関するインターネット調査
一般市民の臨床試験やプラセボに関する知識と臨床試験への参加意識を調査するために、
2003 年に行った第 1 回目の調査に引き続き、10 年後の 2013 年 12 月に第 2 回目のインターネ
ットを用いたアンケート調査を行い、2014 年に集計・解析を行った。
どちらの調査でも臨床試験という言葉については多くの人が認知していた。プラセボという
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言葉の認知率は、2003 年の調査では男性は 23%、女性は 14%であり、2013 年の調査では男性が31%、女性が 27%とどちらも高くなったが、まだ全体の 3 分の 1 にとどまっていた。プラセボの日本語訳としては、どちらの調査でも「安慰剤」という言葉が好まれていた。
この 10 年間、様々な施策により臨床試験の環境は大きく改善したが、一般市民への啓発活
動はまだまだ不十分であり、今後、日本の臨床試験をさらに普及・定着させるためには、被験者として協力を求める一般市民に、臨床試験、治験、プラセボについての情報提供と啓発活動を積極的に行っていく必要がある。
Placebo の日本語訳は、「プラセボ」以外に日本語訳をあてるとすれば、現在一般に使用されることが多い「偽薬」よりは、
「安慰剤」
、
「喜薬」
、
「擬薬」のいずれかが望ましい。
⑸ 医薬品産業の日韓比較
医薬品産業については日韓の比較を念頭に置きながら両国の歴史的変遷と現況について調べた。まず、(1)最近における韓国での医薬品産業の動向と医療制度についてまとめて、『韓国の医療制度と医薬品流通』（ライフサイエンス出版、2011）を出版した、(2)韓国での医薬分業はどのような歴史的な変遷をへて行われたかについて調べ、薬剤学 2013;73(4)に発表した、(3)日
本と韓国の医薬品の流れに関して政策と関連商社を中心に調べた。製薬会社、医薬品の卸業者、薬局と医院との構造的な違いと政策の相違による結果がどうなったかについて、韓国と日本で発表した。
⑹ 日韓の医療用語比較
韓国と同様に日本でも Medical tourism が推進されているが、両国の言葉の相違と医療分野の専門用語の翻訳の難しさなどから現場と実務では言葉の壁が大きかった。そのためできるだ
け病院と病気に使われている表現を 2 か国でまとめ、『韓国語日本語 病院用語』（語文学社、
2012）(韓国語・日本語)として出版した。
⑺ 日韓の流通産業比較
韓国と日本の流通産業の動向について調査した。少子化と高齢化、都市集中による地方崩壊、一人世代増加など日本が抱えている流通環境の問題、韓国でも同じ問題を抱えるようになった。
そのなかでいままでとは違う流通の機能について流通業者はどのような行動をとっているのかを調べた。同じ問題を囲みながらも日本ではコンビニ―と総合スーパーの 2 極化している流通産業について、韓国ではいまたに百貨店の勢力が強い面がある。変わっている流通産業の環境について両国の流通業者はどのような戦略をとっているのかを調査した。
⑻ 電子お薬手帳システム “HARMO” の展開
処方薬の情報を薬局単位でなく個人単位で記載するお薬手帳は、薬の飲み合わせの問題を未然に防止する意味で有用である。しかし紙ベースのお薬手帳は、持参忘れや紛失の問題も多く、十分に活用されているとは言い難い状況にある。そのため、複数の電子お薬手帳システムがこれまで提案されてきたものの、多くは QR コードおよびスマートフォンの使用が必須で、多剤併用の問題が多く発生する高齢者への普及可能性や、災害時の活用可能性には問題があった。
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これらを解決すべく、クラウドベースで個人情報をもたない形のお薬手帳システム”HARMO”の監修と開発補助を行った。2012 年から川崎市宮前区にて社会実験を開始し、その後川崎市
全域・横浜市・神戸市に展開済みである。今後、滋賀県・札幌市・東京都世田谷区にも展開予定である。また、川崎及び横浜での結果を薬学会に発表予定である。
⑼ 認知症疑い例を検出できるアルゴリズムの開発
大田区医師会および医療法人至高会と協力の上、家族などでも実施可能な「認知症疑い」をチェックできるアルゴリズムの開発を行った。具体的には、医師会の協力のもと 15 項目の「認知症が疑われる行動」を確定し、高齢者検診の受診者に対して 15 の行動の有無を調査す
るとともに、改訂長谷川式簡易知能評価スケール (HDS-R)での認知機能チェックを同時に実施した。
ステップワイズ法を用いたロジスティック回帰により、15 項目から「複数の作業を同時にできない」「お金の計算ができない」「季節に合う洋服を選べない」「同じものを何度も買ってくる」の 4 項目が有意な設問として抽出された。この結果からオッズ比を基にした重み付けにより、「認知症疑い (HDS-R スコア 20 点以下) 」の判定アルゴリズムを構築した。感度は93.9% 、特異度 は 82.1% となった。この 結果は日本 薬学会で発 表するとと もに、 General

Medicine 誌に投稿予定である。あわせて、簡単に検査ができるアプリケーションを開発・頒布する予定である。
⑽ 虐待のコスト推計
日本子ども家庭総合研究所と共同で、児童虐待の社会的損失を広範に推計する研究を実施した。具体的には、1）虐待死亡にともなう生産性損失

2) 心的外傷の治療に必要な医療費

3)

教育機会を奪われたことにともなう生涯年収の低下 4) 犯罪率増加・離婚増加・自殺増加・生活保護受給増加にともなう社会的損失 などの項目ごとに、たばこの超過医療費と同様に過剰リスクをベースにして推計を行った。結果として、虐待の年間費用は 1 兆 6,000 億円にのぼることが明らかになった。この結果は、Children and youth service review 誌に掲載された。

教育の概要
１．学部教育学部教育としては、2001 年度より、4 年生に対し、「医薬経済学」として、夏学期の木曜日(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。3 年生に対し、金曜日(11:2012:20) 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)

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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。2014 年 12 月で 165 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。トピックリストは講座の website で公開されている。
４．講座の学生などの教育講座としては、2014 年 12 月時点で、大学院博士課程 2 年生が 1 名、卒研生(6 年制度の 4 年)
が 1 名、配属されている。また、研究員が 6 名(そのうち外国人が 2 名)、大学院研究生が 2 名（うち一名は企業からの研究生）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。

自己点検･評価
本講座は、2001 年 4 月に開設された医薬経済学寄付講座を 2006 年 4 月に引き継いだものである。
実験室を持たないドライラボとして、人文社会科学との融合領域での研究・教育と、より社会に開かれた活動を指向している。これまでに構築した研究・教育の基礎を生かし、具体的・多面的な研究活動を実践している。

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業績目録
研究業績(2014 年 1 月－12 月)
１．学術論文1) Kamioka H, Okada S, Tsutani K, et al. Effectiveness of animal-assisted therapy: a systematic review of
randomized controlled trials. Complementary Therapies in Medicine 2014; 22: 371-90.
doi.org/10.1016/j.ctim.2013.12.016
2) Kamioka H, Tsutani K, Yamada M, et al. Effectiveness of music therapy: a summary of systematic
reviews: based on randomized controlled trials of music interventions. Patient Preference and Adherence
2014; 8: 727-54.
3) Motoo Y, Arai I, Tsutani K. Use of Kampo randomized controlled trials of Kampo products in Japan: asystematic review. PLoS ONE 2014; 9(8): 1-9. doi:10.1371/journal.pone.0104422.

4) Igarashi A, Kanegane H, Tsutani K, et al. Cost minimization analysis of IgPro20, a subcutaneous
immunoglobulin, in Japanese patients with primary immunodeficiency. Clinical Therapeutics 2014 ;36(11):1616-24..
5) Cho HW, Hwang EH, Lim B, Heo KH, Liu JP, Tsutani K, et al. How current clinical practice guidelines
for low back pain reflect traditional medicine in east Asian countries: A systematic review of clinicalpractice guidelines and systematic reviews. PLoS ONE 2014; 9(2): 1-10.
doi: 10.1371/journal.pone. 0088027.
6) Kamioka H, Tsutani K, Yamada M, et al. Effectiveness of horticultural therapy: A systematic review of
randomized controlled trials. Complementary Therapies in Medicine 2014; 22: 930-43.
doi.org/10.1016/j.ctim.2014.08.009
7) Kamioka H, Tsutani K, Maeda M, et al. Assessing the quality of study reports on spa therapy based on
randomized controlled trials by the spa therapy checklist (SPAC). Complementary Therapies in Clinical
Practice 2014; 20: 317-33.
doi.org/10.1016/j.ctcp.2014.08.001
8) Izumi R, Noto S, Igarashi A, et al. Comparison of three utility measures in stroke patients using item
response theory analysis. Niigata Journal of Health of Welfare 2014; 13 (1): 1-12.

9) Igarashi A, Negishi S, Goto R, Suwa K. Web-based survey on smoking cessation behaviors of current
and former smokers in Japan. Current Medical Research & Opinion 2014; 30 (10): 1911-21.
10) Igarashi A, Fujito K, Hirano M, Fukuda T. Cost minimization analysis of beta-blocker at the time of CT
imaging for patient suspected of coronary heart disease in Japan. Journal of Medical Economics 2014;17 (2): 142-7.
11) Wada I, Igarashi A. The social cost of child abuse in Japan. Children and Youth Services Review 2014;
46: 72-7.
12) Hashimoto Y, Igarashi A, Miyake M, et al. Cost-effectiveness analysis of CT colonography for colorectal
cancer screening program to working age in Japan. Value in Health Regional Issue 2014; 3 (1) : 182-9.
13) Kogure T, Sumitani M, Igarashi A, et al. Validity and reliability of the Japanese version of the newest
vital sign: a preliminary study. ProsOne 2014; 9 (4): e94582.
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14) 津谷喜一郎，湯川慶子，長澤道行，新井一郎，五十嵐中，折笠秀樹，鶴岡浩樹，福山哲，元雄
良治，山崎喜比古．代替医療による間接的健康被害の実態．薬理と治療 2014; 42(12): 1005-14
15) 高瀬義昌, 笹田美和, 榊原幹夫, 五十嵐中, 他. 地域包括ケアにおける医薬品適正使用に関する研究. –高齢者において処方薬の削減により QOL が上昇した事例-. 老年精神医学 2014; 25 (12):1388-93.
16) 五十嵐中. 薬剤経済学に関する議論と今後の展望. レギュラトリーサイエンス 2014; 4(1): 6370.
17) 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. In: 平成 25 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） 平成 25 年度総括・分担研究報告書.p.1-10.
18) 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. In: 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） 平成 24～25 年度総合研究報告書.p.1-16.
19) 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. In: 平成 25 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）平成 25 年度総括・分担研究報告書 p.71-5.
20) 津谷喜一郎. システマティック・レビューと診療ガイドライン. In: 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）平成24-25
年度総合研究報告書 p.79-83.
21) 津谷喜一郎, 柳川俊之.

中国をはじめとする東アジア伝統医学の政策分析に関する研究. In:

平成 25 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） 平成 25 年度総括・分担研究報告書 p.37-38.
２．総説・解説
1) 津谷喜一郎, ジェレミー・グリーン, 北村聖, 小清水敏昌（座談会）. 透明化をキーワードにいま変わるプロモーション－米国でのプロモーションの歴史を踏まえて－. Monthly ミクス
2014; 42(3) : 34-7.
2) 津谷喜一郎, 五十嵐中. 生物学的製剤時代における薬剤経済学. Mebio 2014; 31(5) : 94-7.
3) 坂上裕一郎, 津谷喜一郎. WHO 必須医薬品モデルリストに見る血漿分画製剤の位置付けの歴史的変遷と現状. 薬学雑誌 2014; 134(2): 237-47.
4) 唐文涛, 小島原典子, 河合富士美, 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. 薬理と治療 2014; 42(3): 189-97.
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5) 上岡洋晴, 中山健夫, 津谷喜一郎. EQUATOR Network から得られる, 質の高い研究報告のための国際ルール③. STROBE: 疫学における観察研究報告のためのルール. 薬理と治療 2014; 42(Suppl.2) : S109-S17.
6) 福田綾子, 五十嵐中, 津谷喜一郎. 副作用・有害事象の経済評価. 医学のあゆみ 2014; 251(9):706-12.
7) 津谷喜一郎. 食品の新たな機能性表示制度で求められるエビデンスのあり方. 薬理と治療
2014; 42(11): 837-9.
8) 津谷喜一郎. 温泉医学と研究デザイン－1945 年の長崎原爆被爆者に対する永井隆の比較研究か
ら－. 日本温泉気候物理医学会雑誌 2014; 78(1): 15-7.
9) 津谷喜一郎. 東洋医学と EBM～日本の伝統医学を世界へ～. ASCA Bulletin 2014; 9.

10) 五十嵐中. 電子お薬手帳の有用性を検証する 川崎市でのクラウド電子お薬手帳の試み. 新医療 2014; 41 (4): 144-7.
11) 津谷喜一郎, 五十嵐中. 生物学的製剤時代における薬剤経済学. Mebio 2014; 31 (5): 94-7.
12) 五十嵐中. 分子標的薬の薬剤経済学. 日本臨牀 2014; 72 (6): 1157-62.
13) 五十嵐中. 生物学的製剤の薬剤経済学. 日本臨牀 2014; 72 (3): 741-6.
３． 著書
1) 鶴岡浩樹, 津谷喜一郎. 補完代替医療(CAM)総論. In: 八木剛平, 渡邊衡一郎(編). レジリアンス－症候学・脳科学・治療学. 金原出版, 2014.p.206-192) 津谷喜一郎, 五十嵐中. 関節リウマチ診療ガイドライン 2014 と経済評価. In:一般社団法人日本
リウマチ学会(編). 関節リウマチ診療ガイドライン 2014. メディカルレビュー社, 2014. p.116-20.
3) 五十嵐中, 佐條麻里. 薬剤経済わかりません!! 東京図書, 2014.
４．学会や一般向けの講演
1) 津谷喜一郎. システマティック・レビューと診療ガイドライン. In: 平成 25 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, 2014.1.11.
2) 津谷喜一郎, 柳川俊之. 中国をはじめとする東アジア伝統医学の政策分析. In: 平成 25 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・処方分類及び用語の標準化の確立」. （研究代表者: 並木隆雄）研究報
告会（第 2 回舌診研究会）. 千葉, 2014.1.13. 抄録集 p.13-4.
3) 五十嵐中. 海外の医療経済評価の現状 –アジア・オセアニア-. 新潟医療福祉大学 医療経済・
QOL 研究センター 開設記念セミナー. 新潟, 2014.1.25
4) 宮坂信之, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. 我が国における関節リウマチ治療の標準化に関する多層的研究. In: 平成 25 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
ギー研究分野）研究報告会. 東京, 2014.1.29 抄録集 p.307-9.
5) 五十嵐中. 生物学的製剤の費用対効果. 鳥取東部・中部 RA ナースミーティング. 鳥取,
2014.3.15.
－288－
目次へ

6) 津谷喜一郎, 白岩健（座長）. 医療経済評価における人材育成. 国際医薬経済・アウトカム研
究学会(ISPOR)日本部会シンポジウム「医療経済評価の最新動向と人材育成」. 東京, 2014.3.25.
7) 五十嵐中. 医療経済評価における人材育成 学会の取り組み. 国際医薬経済・アウトカム研究学会(ISPOR)日本部会シンポジウム「医療経済評価の最新動向と人材育成」. 東京, 2014.3.25.
8) 福澤学, 唐文涛, 小池竜司, 石川ひろの, 木内貴弘, 津谷喜一郎. 日本の臨床試験の登録は被験者の組み入れ前に行われているか？―UMIN-CTR 登録情報から―. 日本薬学会第 134 年会. 熊
本, 2014.3.28.要旨集 3 p.243.
9) 唐文涛, 池田秀子, 新井一郎, 津谷喜一郎. 米国における dietary supplement としての中薬製品―ラベル表示を評価するための項目案の開発―. 日本薬学会第 134 年会. 熊本, 2014.3.28. 要旨

集 3 p.243.
10) 矢野智代, 津谷喜一郎. 笑いを介入としたランダム化比較試験のシステマティック・レビュー―笑いとくすりはどちらが効くか―. 日本薬学会第 134 年会. 熊本, 2014.3.28. 要旨集 3 p.244.
11) 山中寿, 小嶋雅代, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(1)
作成法と経緯. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会 ワーク・ショップ「RA ガイドラ
イン 2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.331.
12) 川人豊, 遠藤平仁, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(2)MTX. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会

ワーク・ショップ「RA ガイドライン

2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.331.
13) 金子祐子, 川人豊, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(3)DMARDs. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会 ワーク・ショップ「RA ガイドライ
ン 2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.332.
14) 平田信太郎, 岸本暢将, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班
案(4)生物学的製剤. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会 ワーク・ショップ「RA ガイ
ドライン 2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.332.
15) 伊東宣, 松下功, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(5)手術. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会 ワーク・ショップ「RA ガイドライン 2014: 厚
労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.332.
16) 小嶋利久, 松下功, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(6)
リハビリテーション他. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会 ワーク・ショップ「RA ガ
イドライン 2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.332.
17) 遠藤平仁, 金子祐子, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(7). 合併症. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会 ワーク・ショップ「RA ガイドライン
2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集 p.333.
18) 小嶋雅代, 川人豊, 津谷喜一郎, 五十嵐中, 他. RA 診療ガイドライン 2014：厚労省研究班案(8).
患者の価値観の評価: 患者調査より. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会

ワーク・シ

ョップ「RA ガイドライン 2014: 厚労省研究班案」. 東京, 2014.4.24. プログラム・抄録集
p.333.
19) 五十嵐中, 長谷川三枝子. 日本リウマチ友の会会員の RA 患者に対する EQ-5D-5L 質問票を用いた QOL 調査. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会. 東京, 2014.4.25. プログラム・抄録
－289－
目次へ

集 p.363.
20) 津谷喜一郎, 五十嵐中, 宮坂信之, 山中寿. RA 治療ガイドラインにおける医療経済評価の位置
付けと日本での展望. 第 58 回日本リウマチ学会総会・学術集会. 東京, 2014.4.24. プログラ

ム・抄録集 p.504.
21) Tsutani K. Congratulatory remarks and introduction of Japanese Society. for the History of Pharmacy.
Special symposium 6 history of pharmacy. Seoul, 18 April 2014. Proceedings of the Spring Inernational
Convention of The Pharmaceutical Society of Korea p.31.
22) 五十嵐中. 数字の読み方わかりません! 第 160 回禁煙アドバイザー講習会. 東京, 2014.5.11.
23) 津谷喜一郎. 温泉医学と研究デザイン―1945 年の長崎原爆被爆者に対する永井隆の比較研究から―. 第 79 回日本温泉気候物理医学会総会・学術集会. 京都, 2014.5.12. プログラム・抄録集
p.34. [Tsutani K. Educational Lecture “Balneology and study design: Lessons from the controlled study
for Nagasaki atomic bomb survivors by Dr. Takashi Nagai in 1945.” 39th World Congress ofInternational Society of Medical Hydrology and Climatology(ISMH). Kyoto, 12 May 2014. Abstracts
p.228.]. 日本温泉気候物理医学会雑誌 2014; 78(1): 15-17.
24) Kamioka H, Tsutani K, Maeda M, Hayasaka S, Goto Y. Assessing the quality of study reports on spa
therapy based on randomized controlled trials by the spa therapy checklist (SPAC). Kyoto, 12 May 2014.
Abstracts p.61.
25) Tsutani K. Kampo medicines: is it a part of integrative medicine in Japan? Integrated Medicine and
Health 2014. Miami, US, 16 May 2014.
26) 津谷喜一郎. 一般人アンケートと医師アンケートからみた日本の統合医療の課題―平成 24-25
年度厚労科研調査から―. 日本統合医療学会第 3 回教育セミナー. 東京, 2014.5.25. プログラム
p.3-4.
27) 津谷喜一郎. WHO による健康の定義の歴史―東アジアの言語と政治―. 第 115 回日本医史学会
総会・学術大会. 大宰府, 2014.5.31. 日本醫史學雑誌 2014; 60(2): 139.
28) Igarashi A, Negishi S, Goto R, Suwa K. Web-based survey on smoking cessation behaviors of current
and former smokers in Japan. ISPOR 19th Annual International Meeting. Montreal, Canada, 3 June 2014.
Value in Health 2014; 17 (3): 175.
29) Igarashi A. End game scenario of tobacco control from economical point –role of health economic
analysis. Japan-Korea Joint symposium for smoking cessation, Seoul 13 June 2014.
30) Tsutani K. Evidence-based activities on Kampo and integrative medicine in Japan: EKAT, KCONSORTand eJIM. School of Chinese Medicine, Hong Kong Baptist University. 16 June 2014.
31) Igarashi A. Future trend in Japanese HTA. Pfizer TCB workshop. Tokyo, 23 June 2014.
32) 津谷喜一郎, 村松慎一(座長). ポスト EBM の時代は来たのか―エビデンスとアート―. 第 65回日本東洋医学会学術総会. 東京, 2014.6.29. 日本東洋医学雑誌 2014; 65 Suppl: 128.
33) 五十嵐中. 関節リウマチの薬剤経済学. 医療薬学フォーラム 2014. 東京, 2014.6.28
34) 津谷喜一郎. 日本東洋医学界 EBM 委員会の活動の経緯. 第 65 回日本東洋医学会学術総会. 東京, 2014.6.29. 日本東洋医学雑誌 2014; 65 Suppl: 129.
35) 五十嵐中, 後藤励. たばこ規制の行動経済学的評価. 平成 26 年度厚生労働科学研究費補助金「たばこ規制枠組み条約を踏まえたたばこ対策に係る総合的研究」班会議. 東京, 2014.6.30.
－290－
目次へ

36) 五十嵐中. 医療機器の費用対効果とは? AMDD 診断・治療機器委員会 第 1 回勉強会. 東京,
2014.7.7.
37) 五十嵐中. 医療経済評価、海外でどうなっている？. 平成 26 年度第 2 回国立がん研究センター
メディアセミナー. 東京, 2014.7.8.
38) 津谷喜一郎. 代替医療と健康食品の動向―2010 年の鳩山発言から 2014 年の機能性表示まで―.
2014 年度第 2 回ドライラボセミナー. 東京, 2014.7.10.
39) 五十嵐中. 海外の医療経済評価の現状 –アジア・オセアニア– . レギュラトリーサイエンス財団 エキスパート講習会 医療経済評価に係る基礎研究講座. 東京, 2014.7.10.
40) 五十嵐中. バイオシミラーの費用対効果. 日本ジェネリック学会第 8 回学術大会. 名古屋,
2014.7.13.
41) 五十嵐中. 理想はやっぱりピンピンコロリ. AMDD 診断・治療機器委員会 第 2 回勉強会. 東京,
2014.7.28.
42) 津谷喜一郎. 平成 26 年度厚生労働科学研究委託費 地域医療基盤開発推進研究事業（委託事業）
背景と現状. 「「統合医療」に関する研究」第 1 回合同班会議. 東京, 2014.8.9.
43) 津谷喜一郎. 平成 26 年度厚生労働科学研究委託費 地域医療基盤開発推進研究事業（委託事業）
海外諸国の各医療制度の中での「統合医療」の使用実態・健康被害・エビデンスの調査および日本の医療機関での使用実態調査. 「「統合医療」に関する研究」第 1 回合同班会議. 東京,
2014.8.9.
44) Tsutani K. Structured abstract development of east Asian traditional medicine and health food. 2014
Joint Meeting of WPRIM and APAME and APAME Convention. Ulaanbaatar, Mongolia, 16 August
2014.
45) Kitamura K, Tsutani K, Kitagawa M. The Japanese association of medical journal editors (JAMJE).
APAME 2014. Ulaanbaatar, Mongolia, 15 August 2014.
46) 五十嵐中. 費用データの取扱い. AMDD 診断・治療機器委員会 第 3 回勉強会. 東京, 2014.8.26
47) 五十嵐中. 薬剤経済わかりません. 東京大学医学部統合講義. 東京, 2014.8.26.
48) 五十嵐中. EQ-5D-5L の開発状況. ISPOR 日本部会第 10 回学術集会. 東京, 2014.8.29.
49) 五十嵐中. 費用対効果評価 コストはどうしよう？ 薬剤経済学研究会 2014 年度第 1 回研究会. 東京, 2014.9.11.
50) 五十嵐中. 予防接種領域の費用対効果評価. 第 52 回日本医療・病院管理学会学術総会 「医療経済評価の活用」. 東京, 2014.9.14.
51) Igarashi A, Fukuda T, Kobayashi M, et al. A Japanese valuation study for the EQ-5D-5L. 31st EuroQOL
Plenary Meeting. Stockholm, Sweden, 25 September 2014.
52) 五十嵐中. モデルを使った経済評価. AMDD 診断・治療機器委員会 第 4 回勉強会. 東京,
2014.9.30.
53) Igarashi A. Market access in Japan. European Market Access University Diploma (EMAUD). Paris, 13
October 2014.
54) 津谷喜一郎(座長). 処方データ解析からみる有効性・安全性. 第 20 回日本薬剤疫学会学術総会.
松山, 2014.10.12.
55) 五十嵐中. 大腸がん CTC の費用効果分析. AMDD 診断・治療機器委員会 第 5 回勉強会. 東京,
－291－
目次へ

2014.10.20.
56) 五十嵐中, 池田俊也. リアルワールドデータを使った HTA. RIHDS 設立記念講演会. 東京,
2014.10.30.
57) Motoo Y, Arai I, Tsutani K. Use of Kampo diagnosis in randomized controlled trials of Kampo products
in Japan: a systematic review. 17th International Congress of Oriental Medicine (ICOM). Taipei, Taiwan,
2 November 2014.
58) 津谷喜一郎. 研修ガイドラインと COI. 第 7 回日本医学雑誌編集者会議(JAMJE)総会・シンポジウム. 東京, 2014.11.5.
59) 五十嵐中. COPD の医療経済学. 2014 年世界 COPD day 日本 COPD サミットからの提言. 東京,
2014.11.6.
60) 五十嵐中. 医療経済評価の基礎. 日本アクチュアリー会総会. 東京, 2014.11.7.
61) Igarashi A, Tang W, Tsutani K, et al. Cost-utility analysis of sofosbuvir for treatment of genotype2
chronic hepatitis C in Japan. ISPOR 17th Annual European Congress. Amsterdam, 10 Nov 2014. Valuein Health 2014; 17 (7): A368.
62) Igarashi A, Goto R. How much the appropriate tobacco price would be?: a discrete choice experiment ofgeneral public in Japan. ISPOR 17th Annual European Congress. Amsterdam, 10 Nov 2014. Value in
Health 2014; 17 (7): A603-4.
63) Fukuda H, Ikeda S, Igarashi A, et al. Medical expenditures associated with type 2 diabetes mellitus in
Japan: A large claims database study. ISPOR 17th Annual European Congress. Amsterdam, 10 Nov 2014.
Value in Health 2014; 17 (7): A341.
64) Akazawa M, Igarashi A, et al. Cost analysis for management and prevention of hepatitis B virus
reactivation. ISPOR 17th Annual European Congress. Amsterdam, 10 Nov 2014. Value in Health 2014;17 (7): A669.
65) Ramos-Goni JM, Rand-Hendriksen A, Igarashi A, et al. Re-introduction of the ranking task in EQ-5D
valuation. improved data quality and reduced level of inconsistencies? ISPOR 17th Annual European
Congress. Amsterdam, 10 Nov. 2014. Value in Health 2014; 17 (7): A571.
66) 五十嵐中. HTA 基礎の基礎. 第 11 回 DIA 日本年会 「HTA2016? 本邦における課題」. 東京,
2014.11.16.
67) 五十嵐中. 経済評価の政策応用. AMDD 診断・治療機器委員会 第 6 回勉強会. 東京, 2014.11.16.
68) 宮路天平, 山口拓洋, 津谷喜一郎. Cannabinoid-based medicines の歴史と本邦における規制について. 日本薬史学会 2014 年会. 福岡, 2014.11.22 講演要旨集 p.23.
69) 五十嵐中. 数字の読み方わかりません!!. 名城大学薬学部

地域医療薬局学セミナー. 名古屋,

2014.11.30.
70) 五十嵐中. 評価方法から見た HE 評価の活用可能性. 薬剤経済学研究会 2014 年度第 2 回研究会. 東京, 2014.12.4.
71) 津谷喜一郎, 小出宏, 中野重行. プラセボに関する日本人の知識や参加意識―2003 年と 2013 年のインターネット調査―. 第 35 回日本臨床薬理学会学術総会. 松山, 2014. 12.6 臨床薬理 2014;45 Suppl: S256.
72) 津谷喜一郎, 川上純一(座長). シンポジウム 35 「臨床薬理と医療技術評価」. 第 35 回日本臨
－292－
目次へ

床薬理学会学術総会. 松山, 2014. 12.6 臨床薬理 2014; 45 Suppl: S225-7.
73) 五十嵐中. 薬剤経済わかりません!! 第 35 回日本臨床薬理学会学術総会. 松山, 2014. 12.6. 臨床

薬理 2014; 45 Suppl: S128.
74) 五十嵐中. 事例から学ぶ費用効果分析入門. がん医療従事者研修会「がん診療における費用効
果分析」.東京, 2014.12.17.
75) 津谷喜一郎. 日本東洋医学会 EBM 委員会の取り組み：漢方におけるエビデンスとアート. 第18 回日本統合医療学会. 横浜, 2014.12.21 プログラム・抄録集 p.47.

５．学外講義・その他【津谷喜一郎】
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

－293－
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◆ ファーマコビジネス・イノベーション教室 ◆特任教授

木村 廣道（きむら・ひろみち）(2002.9 就任)

昭和 49 年東京大学薬学部卒、昭和 54 年同大学院薬学系研究科博士課程修了、薬学博士
昭和 60 年スタンフォード大学大学院 ビジネススクール修了、経営学修士
前職：日本モンサント株式会社 代表取締役社長

特任講師

桝田 祥子（ますだ・さちこ）(2008.4 就任)

平成９年東京大学薬学部卒、同 18 年同大学院工学系研究科博士後期課程修了、博士（学術）前職：東京大学先端科学技術研究センター 特任助手

特任助教

櫻木 誠（さくらぎ・まこと）(2012.12 就任)

平成 12 年東京大学理学部卒、同 18 年京都大学大学院医学系研究科博士課程修了、医学博士
前職：シグマアルドリッチジャパン株式会社

研究の概要
日本が科学技術立国として将来に亘り持続的な発展を目指すなか、医薬・ライフサイエンス領域
は国家戦略的に重要な位置を占めている。その一方で、グローバル化が進む医薬産業において、市場としての日本国の位置づけは、年々低下している。このような状況下、医薬産業が持続的に発展するためには、産業特有の事情を踏まえ、イノベーションとパブリックヘルス、国際競争と国際協調などの視点を考慮した多面的な産業研究を行い、社会基盤の整備を行う体制が必要である。
本講座の目的は、社会のニーズに即した教育および産業研究を機動的に実施し、その成果を速やかに社会還元することにより、日本の産業振興に貢献することである。これを実現するため、研究、
創薬基盤整備、教育の３つを軸とした活動を展開している：
1. 医薬・ライフサイエンス産業の学術的研究：
医薬・ライフサイエンス産業の発展のために、産業・社会と大学双方にとって実りある価値を創造するための「新しい仕組み」を、学術的見地から研究していく。
2. 創薬促進のための基盤整備：
新たな産学官連携モデル、社会システム、規制等の提言により、創薬推進のための基盤整備をおこなう。
3. 「リーダー」人材の養成：
医薬・ライフサイエンス分野を専門とする人材に対し、経営などの他分野の教育と研究の機会を提供し、産業振興を先導する人材を養成する。
これまでの薬学研究はライフサイエンスの基礎研究が中心だったが、グローバル化に伴う企業経営の効率化、規制先進国としての日本の在り方、アンメットニーズに応えるための産学官連携など、
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

－294－
目次へ

ている。このことを受け、本講座の主要な研究テーマとして以下の３つのドメインを設け研究を行っている。すなわち：
1. 産業構造変化の要因分析（産業構造論）：
グローバル企業買収・合併、医薬品産業の経営環境変化と産業構造再編成、サプライチェーン（物流・情報流）の在り方に関する研究
2. 企業、大学、医療機関等における経営課題の解決（マネジメント・戦略論）：
創薬研究・臨床試験における経営課題、リスクマネジメント、知財戦略・マネジメント、ヘルスコミュニケーションに関する研究
3. 産業振興育成のための新たな社会システムの提言（産業政策論）：
レギュラトリーサイエンス、薬価制度の在り方、産官学医の連携システム、創薬インフラ整備、新規ビジネスモデルに関する研究
研究の実行にあたっては、内部努力とともに、外部ネットワークの活用に努めている。これまでに、米国スタンフォード大学（本邦発グローバル製薬企業の事例研究）、武田薬品工業株式会社（同左）、株式会社シーエーシー（製薬企業における創薬研究の評価手法に関する研究）、日医総研(最近の予防・健康関連事業の動向とそれにかかわる医療専門職の実態調査）、アステラス製薬株式会社（本邦製薬企業の合併・統合事例の研究）、Imperial Collage London（ヘルスケア産業のR&D に関する研究）、がん研究センター（技術進歩と疾患との関連性に関する検討）、医薬品医療機器総合機構（革新的医薬品の規制ガイドライン作成研究）等との共同研究を実施または実施中で
ある。

教育の概要
薬学・医学・医療等の専門領域の教育を受けた学生、研究生、職員、社会人を対象に経営学の教育を受ける機会を提供し、産業界に有用な人材の輩出に努める。同時に異分野間の人材交流・共同研究などの学産連携の積極的推進を通して、知の連鎖、知の集積のメカニズムをつくりあげ、関連事業領域における新たな革新的経営モデル、イノベーションを実現する新たな経営プロセスをグ
ローバルな視点から探索・追求する。この目的にそって、現在は以下の教育インフラを用意し拡充に努めている：
1. 講義
目的：企業経営・企業戦略の基本を学び、医薬品・医療ビジネスの構造と特徴を理解するための基礎を提供する。
内容：学部講義「医薬品・医療ビジネス」（第７学期）
学部講義「薬事法・特許法」（第 7 学期；特許法担当）
大学院講義「基礎薬科学特論Ⅳ」（夏学期 2 コマ担当）
－295－
目次へ

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 25 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。2014 年度からは大学院博士課程 4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。
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、スタンフォード大学バイオデザインの手法を取り入れた医療機器開発教育プログラムを提供するなど、国際的な研究環境の構築および国際的観点からの教育・研究活動の推進にも力を入れている。

－296－
目次へ

論 文・総 説
1.

Kawabata-Shoda E. et.al, Trends in cancer prognosis in a population-based cohort survey: Can
recent advances in cancer therapy affect the prognosis? Cancer Epidemiology, 39(1):97-103, 20142.

Shimura H., Masuda S., Kimura H. Research and Development (R&D) Productivity Map: Visualizationof Industry Status, Journal of Clinical Pharmacy and Therapeutics, 2014 Apr; 39(2):175-80, 20143.

Shimura H., Masuda S., Kimura H. A lesson from Japan: R&D efficiency is a key element of industry
consolidation process, Drug Discoveries & Therapeutics, 2014 Feb;8(1):57-63, 20144.

桝田祥子. パテントリンケージ：医薬品の安定供給と特許制度に関する一考察‐ジェネリック
医薬品申請・承認手続きにおける新薬関連特許権の侵害性判断の国際動向, AIPPI, 11: 818-834,
2014

著 書
1.

木村廣道（監修）「新・医療産業を作り出すリーダーたちの挑戦 (2014 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」薬学振興会(2014.2)

2.

木村廣道「医薬医療ビジネスを取り巻く環境」星薬科大学(2014.4)

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(2014.4)

4.

木村廣道「キャリアパス」語る会理系キャリア企画 (東大駒場の学生有志) (2014.5)

5.

木村廣道「医薬医療ビジネスの将来像」星薬科大学(2014.6)

6.

木村廣道「スマートライフケア社会への変革を先導するものづくりオープンイノベーション拠点」、一般財団法人バイオインダストリー協会(2014.6)

7.

木村廣道「京浜臨海部からのスマートヘルスケア社会への挑戦」医療薬学フォーラム 2014／
第 22 回クリニカルファーマシーシンポジウム(2014.6)

8.

木村廣道「
“COINS”って何?」第７回ライフイノベーション地域協議会(2014.７)

9.

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(2014.７)

10. 木村廣道「社会システム総論医療産業イノベーション」グレーター東大塾(2014.７)
11. 木村廣道「iCON から生まれるイノベーション」ものづくりによる医療イノベーション拠点シ
ンポジウム(2014.9)
12. 木村廣道「ヘルスケア産業におけるイノベーション」武田薬品㈱社内勉強会(2014.9)
13. 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(2014.10)
14. 木村廣道「東京大学医療イノベーションイニシアティブのご紹介 ―“医療機器コース”開始―」第 2 回「東京大学医療イノベーションイニシアティブ」医療機器ベンチャーコーススター
トアップシンポジウム(2014.10)
－297－
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15. 木村廣道「ヘルスケア産業におけるイノベーション」、㈱アインファーマシーズ「リーダー研修」(2014.10)
16. 木村廣道「地域発オープンイノベーションの基盤をつくる」第 6 回弘前大学 COI 特別講演会(2014.11)
17. 木村廣道「産・学・民・官の連携を考えるつどい 2014」静岡県立大学大講堂(2014.11)
18. 木村廣道「医療産業に求められるイノベーション」甲南大学(2014.12)
19. 木村廣道「医療産業の動向と今後の展望」JST-CRDS「医薬品等俯瞰ワークショップ」(2014.12)
20. 桝田祥子 「TPP がもたらす医薬特許制度への影響～リークテキスト（2013 年 11 月）分析～」第３回医薬知財研究会(2014.1)
21. 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(2014.4)
22. 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(2014.6)
23. 桝田祥子 「医薬品産業と米国 FTA 医薬知財戦略 ～パテントリンケージの国際動向～」東京医薬品工業協会・知的財産研究会・特許情報セミナー(2014.10)

社会への貢献木村廣道
・ (社）経済同友会幹事
・ 日本スタンフォード協会 副会長
・ (社）日本薬学会 広報委員長（2007.4～）
・ (独）日本学術振興会 科学研究費専門委員
・ 文部科学省科学技術・学術審議会臨時委員

－298－
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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
－300－
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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（2014 年末現在で約 16,000 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。2014 年末現在、全国で 6,300 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 130 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）。

－301－
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自己点検･評価
当講座は、2004 年 10 月に設立された寄附講座である。寄付講座設立から 10 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

術

論

文

1. 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 前島 和俊, 飯塚 惠子, 山賀 章一, 坂下 可奈子, 高野 由博, 高橋 良徳, 田尻 耕太郎, 武智 洋一郎, 島田 光明, 鈴木 實, 澤田 康文. がん化学療法における薬薬連携への取り組みに関する問題点と対応策 －ワークショップ開催による KJ 法に基づく問題点の抽出と対応策の立案―. 薬学雑誌., 134(4) : 563-574, 2014.

2. 田中 真吾, 朝比奈 泰子,佐藤 宏樹, 三木 晶子, 堀 里子, 澤田 康文. 薬剤師・医師を対象とした NSAIDs の妊娠末期使用に関する意識調査. 薬学雑誌., 134(6) : 757-766, 2014.
3. 中嶋 瞳、三木 晶子、佐藤 宏樹、堀 里子、澤田 康文. 医師・薬剤師における抗がん剤による眼の副作用の認知度. 医療薬学., 40(6): 360-368, 2014.
4.

Shihyakugari A, Miki A, Nakamoto N, Satoh H, Sawada Y.

First case report of suspected onset of

convulsive seizures due to co-administration of valproic acid and tebipenem.

Int J Clin Pharmacol

Ther. 53(1):92-6, 2015著

書

1. 龍原 徹, 澤田 康文 著. 「ポケット医薬品集 2014」, 白文舎（2014）
2. 澤田康文、三木晶子、堀 里子、佐藤宏樹、玉木啓文. 新薬まるわかり 2014, 日経ドラッグイ
ンフォメーション編、澤田康文 監、日経 BP 社、274 p (2014)

3. 澤田康文 編. 澤田康文、佐藤宏樹、三木晶子、堀 里子ほか著. 臨床現場で実践する 薬学研
究のススメ. 南山堂 (2014).

総説

1. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「吸入薬使用時にはトラブルが起こりやすい」. 日経ドラッグインフォメーション., 196(2014.2) : 29-32, 2014.
2. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「吸入薬使用時にはトラブルが起こりやすい(2)」. 日経
ドラッグインフォメーション., 199(2014.5) : 29-32, 2014.
3. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「生活パターンから生じる利尿薬の服薬トラブル」. 日
－302－
目次へ

経ドラッグインフォメーション., 202(2014.8) : 29-32, 2014.

4. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「子どもの処方に疑問を抱く母親」. 日経ドラッグイン
フォメーション., 205(2014.11) : 29-32, 2014.
5. 澤田 康文. ヒヤリハット事例に学ぶ「OTC薬によるトラブルを聞き取りで未然に防止 : 販売
時に患者から得られる情報は重要」. 日経ドラッグインフォメーション., 208(2015.02) : 26-28,
2015.

6. 澤田 康文. 会員の医薬品情報リテラシー向上のために薬事情報センターが一皮剥ける!(1).
日本薬剤師会雑誌., 66(9) :1295-1305, 2014.
7. 澤田 康文. 会員の医薬品情報リテラシー向上のために薬事情報センターが一皮剥ける!(2).
日本薬剤師会雑誌., 66(10) :1423-1430, 2014.
8. 澤田 康文. モバイル(動く)DI室, FACE TO FACE で薬局からのニーズを聞きとる!. 日本薬剤師会雑誌., 66(12) :1639-1644, 2014.
9. 澤田 康文. 道薬版 モバイルDI室事業におけるヒヤリ・ハット事例報告. 道薬誌 , 31(7) :68-70, 2014.

10. 澤田 康文. きょうと薬事情報「モバイルDI室（京都）ヒヤリ・ハット事例報告」. 京都薬報.,
430 : 37-40, 2014.

11. 澤田 康文. きょうと薬事情報「モバイルDI室（京都）ヒヤリ・ハット事例報告」. 京都薬報.,
432 : 45-49, 2014.

12. 澤田 康文. きょうと薬事情報「モバイルDI室（京都）ヒヤリ・ハット事例報告」. 京都薬報.,
434 : 37-39, 2014.

13. 澤田 康文. きょうと薬事情報「モバイルDI室（京都）ヒヤリ・ハット事例報告」. 京都薬報.,
437 : 35-37, 2014.

14. 澤田 康文. きょうと薬事情報「モバイルDI室（京都）ヒヤリ・ハット事例報告」. 京都薬報.,
438 : 29-32, 2014.

15. 澤田 康文. きょうと薬事情報「モバイルDI室（京都）ヒヤリ・ハット事例報告」. 京都薬報.,
440 : 53-56, 2014.

16. 澤田 康文. 群馬モバイルDI室・事例報告(2). 群馬県薬剤師会会報., 145 : 7-10, 2014.
17. 澤田 康文. 群馬モバイルDI室・事例報告(3). 群馬県薬剤師会会報., 146 : 12-15, 2014.
18. 澤田 康文. 群馬モバイルDI室・事例報告(4). 群馬県薬剤師会会報., 147 : 17-21, 2014.
19. 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〈40〉薬苑 (山形). 62(1) : 22-27,
2014.

20. 澤田 康文. 日薬モバイルDI室事業・山形事例報告〈1〉薬苑 (山形). 62(2) : 1-10, 2014.
21. 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〈41〉薬苑 (山形). 62(3) : 8-13,
2014.

22. 澤田 康文. 日薬モバイルDI室事業・山形事例報告〈2〉薬苑 (山形). 62(4) : 7-12, 2014.
23. 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〈42〉薬苑 (山形). 62(5) : 8-13,
2014.

24. 澤田 康文. 日薬モバイルDI室事業・山形事例報告〈3〉薬苑 (山形). 62(6) : 2-7, 2014.
25. 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〈43〉薬苑 (山形). 62(7) : 6-11,
－303－
目次へ

2014.

26. 澤田 康文. 日薬モバイルDI室事業・山形事例報告〈4〉薬苑 (山形). 62(8) : 11-20, 2014.
27. 澤田 康文. 県薬／県病薬・ヒヤリハット事例徹底解析コーナー〈44〉薬苑 (山形). 62(9) :17-23, 2014.

28. 澤田 康文. 日薬モバイルDI室事業・山形事例報告〈5〉薬苑 (山形). 62(10) : 1-7, 2014.
29. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈1〉薬苑 (愛知). 612 : 39-42, 2014.
30. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈2〉薬苑 (愛知). 613 : 64-81, 2014.
31. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈3〉薬苑 (愛知). 614 : 87-89, 2014.
32. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈4〉薬苑 (愛知). 615 : 58-61, 2014.
33. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈5〉薬苑 (愛知). 616 : 62-65, 2014.
34. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈6〉薬苑 (愛知). 617 : 62-64, 2014.
35. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈7〉薬苑 (愛知). 618 : 52-55, 2014.
36. 澤田 康文. モバイルDI室・愛知県 事例報告〈8〉薬苑 (愛知). 619 : 36-38, 2014.
37. 澤田 康文. 広島県 モバイルDI室・事例報告〈1〉広島県薬剤師会誌. 250 : 59-62, 2014.
38. 澤田 康文. 広島県 モバイルDI室・事例報告〈2〉広島県薬剤師会誌. 251 : 85-87, 2014.
39. 澤田 康文. 広島県 モバイルDI室・事例報告〈3〉広島県薬剤師会誌. 252 : 84-86, 2014.
40. 澤田 康文. 広島県 モバイルDI室・事例報告〈4〉広島県薬剤師会誌. 253 : 80-82, 2014.
41. 澤田 康文. 広島県 モバイルDI室・事例報告〈5〉広島県薬剤師会誌. 254 : 84-87, 2014.
42. 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〈2〉県薬だより (長崎). 524 : 31-34, 201443. 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〈3〉県薬だより (長崎). 525 : ,30-32 201444. 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〈4〉県薬だより (長崎). 526 : 28-31, 201445. 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〈4〉県薬だより (長崎). 526 : 28-31, 201446. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（153）ふくおか県薬会報. 312 :
286-290, 201447. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（154）ふくおか県薬会報. 313 :
386-389, 2014

48. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（155）ふくおか県薬会報. 314 :
484-487, 201449. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（156）ふくおか県薬会報. 315 :535-540, 2014

50. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（157）ふくおか県薬会報. 316 :
637-641, 2014

51. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（158）ふくおか県薬会報. 317 :
712-716, 2014

52. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（159）ふくおか県薬会報. 318 :
－304－
目次へ

773-778, 201453. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際（160）ふくおか県薬会報. 319 :
867-872, 2014

54. 澤田 康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック ジプレキサとシプロキサンの併用をチェックする. Rp.レシピ. 13(1) : 50-51, 2014.
55. 澤田 康文. Ph.D.Sawada の Rp. チェック 狭心症治療薬と緑内障治療点眼剤の併用に注意
する. Rp.レシピ. 13(3) : 224-225, 2014.
56. 澤田 康文. Ph.D.Sawada の Rp. チェックデパケンとオラペネム併用によるけいれんには注
意!.Rp.レシピ. 14(1) : 70-71, 2015.
57. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 40 回 妊娠中の患者にメチルエルゴメト
リンが誤処方された!. 調剤と情報., 20(1) : 86-91, 2014.
58. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 41 回 薬情の注意事項の"禁酒すること"を見て服薬を中止してしまった患者. 調剤と情報., 20(2) : 211-217, 2014.
59. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 42 回 自宅残薬の薬局保管、臨時処方の混乱から誤調剤. 調剤と情報., 20(3) : 351-356, 2014.
60. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 43 回 ニトロダーム TTS 不適正使用で血圧が低下した患者. 調剤と情報., 20(4) : 487-493, 2014.
61. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 44 回 漢方製剤の麻黄による排尿障害はどの程度危険か？. 調剤と情報., 20(5) : 623-628, 2014.
62. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 45 回 プログラフとスローケーの併用は問題ないか?. 調剤と情報., 20(6) : 751-757, 2014.
63. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 46 回 うなずいていても実際は聞こえていなかった高齢者. 調剤と情報., 20(7) : 891-897, 2014.
64. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 47 回 賦形剤の口あたりの違いから服薬を中止してしまった患者. 調剤と情報., 20(9) : 1035-1041, 2014.
65. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 48 回 在宅医療ではケアマネジャーへの薬の指導も重要なポイント. 調剤と情報., 20(10) : 1171-1176, 2014.
66. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 49 回 薬の追加がもたらした誤服用. 調剤と情報., 20(12) : 1503-1509, 2014.
67. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 50 回 一包化に慣れた患者が PTP シート
で誤服薬. 調剤と情報., 20(13) : 1635-1641, 2014.
68. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 51 回 デュロテップ MT パッチの貼付は新旧を完全交代で!. 調剤と情報., 20(14) : 1763-1771, 2014.
69. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 52 回 ビスホスホネート製剤の"横にならないように"を誤解. 調剤と情報., 21(1) : 71-78, 2015.
70. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 53 回 包装類似の薬を毎回虫眼鏡で確認
して四苦八苦していた患者. 調剤と情報., 21(2) : 223-229, 2015.
71. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 54 回 保護者の不安、「1 歳と 5 歳で服用量が同じ?」. 調剤と情報., 21(3) : 369-374, 2015.
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72. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 55 回 1 種類増えたのは錠数ではなく成分数です!. 調剤と情報., 21(4) : 481-487, 2015.
73. 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 黄体ホルモン・卵胞ホルモン配合剤による血栓症. 薬局., 65(1) : 128-131, 2014.
74. 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 CYPを介した阻害と誘導によるボリコナゾールとエファビレンツとの相互作用. 薬局., 65(2) :300-304, 2014.

75. 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 サラ
ゾスルファピリジンによる葉酸欠乏症とそのメカニズム. 薬局., 65(3) : 474-477, 2014.
76. 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 アス
ピリンによる喘息発作. 薬局., 65(5) : 1848-1851, 2014.
77. 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 フル
チカゾン配合吸入剤とイトラコナゾールとの相互作用. 薬局., 65(6) : 1982-1985, 2014.
78. 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 高度腎障害患者へのダビカトラン投与による重篤な出血等の副作用. 薬局., 65(7) : 2145-2148,
2014.

79. 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 パリ
ペリドンパルミチン酸エステル持効性注射薬の体内動態の特徴と注意点. 薬局., 65(8) :2299-2303, 2014.

80. 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 ケト
プロフェン外皮用剤の妊娠後期投与による胎児毒性. 薬局., 65(9) : 2473-2477, 2014.
81. 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 おた
ふくかぜワクチンによる無菌性髄膜炎の副反応. 薬局., 65(10) : 2657-2660, 2014.
82. 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 デノ
スマブによる低カルシウム血症の副作用. 薬局., 65(11) : 2835-2838, 2014.
83. 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 スタ
チンによる横紋筋融解症とそのメカニズム. 薬局., 65(12) : 2984-2987, 2014.
84. 堀 里子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にある情報 レパ
グリニドとクロピドグレルの相互作用. 薬局., 65(13) : 3170-3173, 2014.
85. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 メ
トホルミンは統合失調症患者の体重増加を改善する. 薬局., 65(1) : 132-134, 2014.
86. 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 急性腎障害発症の高リスクは ACE 阻害薬/ARB+利尿薬+NSAIDs(Triple Whammy)による!. 薬局.,65(2) : 304-306, 2014.

87. 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
娠中のステロイド皮膚外用薬塗布が胎児に与える影響. 薬局., 65(3) : 478-480, 2014.
88. 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 プ
ラバスタチンとパロキセチンの併用による血糖値上昇. 薬局., 65(5) : 1852-1854, 2014.
89. 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 ガ
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バペンチンがアルコール依存症治療に有効. 薬局., 65(6) : 1986-1988, 2014.

90. 三木 晶子, 澤田 康文. 徹底理解！添付文書にある情報・ない情報 添付文書にない情報 高
齢者におけるニフェジピンによる急性腎障害はクラリスロマイシン併用により悪化する可能性. 薬局., 65(7) : 2149-2151, 2014.

91. 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 緑
茶はナドロールの血中濃度を大きく低下させる!. 薬局., 65(8) : 2304-2306, 2014.
92. 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 ア
リピプラゾールによる病的ギャンブリングにもご注意を. 薬局., 65(9) : 2477-2479, 2014.
93. 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 グ
レープフルーツジュースはクロピドグレルの活性化を阻害し血小板凝集抑制作用は減弱する.

薬局., 65(10) : 2660-2662, 2014.

94. 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 テ
ルビナフィンによる嗅覚・味覚障害. 薬局., 65(11) : 2839-2841, 2014.
95. 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 ピ
タバスタチンはリファンピシンとの併用で血中濃度が上昇する. 薬局., 65(12) : 2988-2990,
2014.

96. 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 ド
ネ ペ ジ ル の 血 漿 中 濃 度 の 個 人 差 CYP2D6 な ど の 遺 伝 子 多 型 の 影 響 . 薬 局 ., 65(13) :3174-3176, 2014.

97. 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 多剤併用で問題となる薬物相互作用の捉え方 薬物相互作用情報と患者リスクの考え方. 薬局., 66(3) : 384-388, 2015.
98. 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〈22〉
医薬ジャーナル., 50(1) :170-175, 2014.
99. 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〈23〉
医薬ジャーナル., 50(2) :838-843, 2014.
100. 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〈24〉
医薬ジャーナル., 50(3) :1038-1043, 2014.
101. 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〈25〉
医薬ジャーナル., 50(4) :1236-1241, 2014.
102. 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〈26〉
医薬ジャーナル., 50(5) :1442-1447, 2014.
103. 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〈27〉
医薬ジャーナル., 50(6) :1632-1640, 2014.
104. 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〈28〉
医薬ジャーナル., 50(7) :1842-1847, 2014.
105. 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〈29〉
医薬ジャーナル., 50(8) :2046-2052, 2014.
106. 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〈30〉
医薬ジャーナル., 50(9) :2308-2313, 2014.
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107. 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〈31〉
医薬ジャーナル., 50(10) :2504-2509, 2014.
108. 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〈32〉
医薬ジャーナル., 50(11) :2708-2713, 2014.
109. 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〈33〉
医薬ジャーナル., 50(12) :2910-2915, 2014.
110. 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〈34〉
医薬ジャーナル., 51(1) :168-173, 2014.
111. 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〈35〉
医薬ジャーナル., 51(2) :160-166, 2015.
112. 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〈36〉
医薬ジャーナル., 51(3) :158-163, 2015.
113. 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〈37〉
医薬ジャーナル., 51(4) :154-159, 2015.
114. 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 3 回 ワルファリ
ン(ワーファリンなど)+フッ化ピリミジン系抗癌剤.日本医事新報., (4682) :37-42, 2014.
115. 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 4 回 三環系抗うつ薬+テルビナフィン(ラミシールなど).日本医事新報., (4694) :42-47, 2014.
116. 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 5 回 ダビガトラ
ン(プラザキサ) +P 糖蛋白質阻害剤.日本医事新報., (4698) :43-48, 2014.
117. 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 6 回 レボチロキ
シン(チラーヂン S など)+鉄剤 クエン酸第一鉄ナトリウム(フェロミアなど)+アルミニウム含有製剤 スクラルファート(アルサルミンなど)+カルシウム製剤 沈降炭酸カルシウム(カルタンなど)+陰イオン交換樹脂 コレスチミド(コレバイン)+リン結合性ポリマー セベラマー(フォスブロック,レナジェル)など.日本医事新報., (4703) :45-49, 2014.

118. 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 7 回 カルシウム拮抗薬 ニフェジピン(アダラートなど) アムロジピン(アムロジン)など ベラパミル(ワソランなど)など+フェニトイン(アレビアチンなど) フェノバルビタール(フェノバールなど).日本

医事新報., (4711) :39-43, 2014.

119. 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 8 回 チモロール
含有点薬(チモプトール、リズモン TG、そのほか配合点眼薬など)+CYP2D6 阻害薬.日本医事新報., (4716) :35-39, 2014.
120. 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 9 回 CYP1A2 で代謝される医薬品+喫煙(たばこ).日本医事新報., (4734) :42-47, 2015.
121. 塩原 哲夫監修、Linkage 監修委員会(澤田 康文, 平井 みどり, 内藤 俊夫, 上田志郎),. 副作
用をめぐる医薬連携 No.1「薬疹」. Linkage., アボット（株）, 2014.1
122. 鴨原 俊太郎監修、Linkage 監修委員会(澤田 康文, 平井 みどり, 内藤 俊夫, 上田志郎), 副作
用をめぐる医薬連携 No.2「めまい・ふらつき」. Linkage., アボット（株）, 2014.2
123. 拓植 俊直監修、Linkage 監修委員会(澤田 康文, 平井 みどり, 内藤 俊夫),. 副作用をめぐる
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医薬連携 No.3「むくみ(浮腫)」. Linkage., アボット（株）, 2014.6

124. 横山 修監修、Linkage 監修委員会(澤田 康文, 平井 みどり, 内藤 俊夫, 上田志郎), 副作用をめぐる医薬連携 No.4「排尿障害」. Linkage., アボット（株）, 2014.8
125. 池田 稔監修、Linkage 監修委員会(澤田 康文, 平井 みどり, 内藤 俊夫, 上田志郎),. 副作用をめぐる医薬連携 No.5「味覚障害」. Linkage., アボット（株）, 2014.10
126. 澤田 康文(特別対談).. 震災時の出会いから生まれた大学教授と薬剤師のコラボ. アエラム
ック企業研究 アインファーマシーズ , 朝日新聞出版, : 32-35, 2014.10
127. 澤田 康文. 災害時を見据えたくすりの情報. MedicalQ., 266, 2014.01.20
128. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 最近注目される薬物相互作用.Medical View Point, 35:4, 2014.10.10
129. 澤田 康文,生出 泉太郎(出演). 「【NHK きょうの健康】 薬と上手につきあうために」（「NHK健康番組 100 選」）［DVD］, NHK エデュケーショナル., 2014.2

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、群馬の 3 会場をテレビ会議システムでつないで同時開催）、2 回/月・育薬セミナー・ADVANCE（e-learning 型）、24 回配信/年
・育薬セミナー・BASIC（e-learning 型）、全 12 回配信/シリーズ
・医薬品情報提供誌（DLM ジャーナル）の執筆・編集、2 回/月・インターネットを介した薬剤師間情報交換システムにおける情報提供、1 回/週・インターネットを介した医師向け医薬品情報提供システムにおける情報提供、1 回/週・インターネットを介した登録販売者向け医薬品情報提供システムにおける情報提供、隔週 1 回（以上、詳細は｢教育の概要｣の項参照）

一般市民向け情報提供
・インターネットを介した医療消費者・患者を対象とした医薬品情報収集・提供システム（みんくす）における情報提供、2 回/月
・「災害時に困らないために・・地震など万一の時に備えよう！自分でできる“薬の情報”管理」
小冊子の配布（全国の県立図書館・自治体、東南海地域の市立図書館、協力医療機関）及びウェブ版の公開・「みんなの薬剤師・みんなの薬 -薬剤師と上手に付き合う心得 9 箇条 薬への理解を深める 4 箇条-」小冊子の配布（全国の県立図書館、協力医療機関）及びウェブ版の公開

その他
澤田康文
特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター 理事・センター長
日本医薬品情報学会 幹事
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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。
リン脂質フリッパーゼは細胞内物流を制御する（本研究科衛生化学教室との共同研究）
ヒトを含む真核生物の細胞の膜は、脂質層が二層に重なった脂質二重膜から構成されている。
脂質二重膜を構成する脂質の種類は、膜の表側（細胞外側）と裏側（細胞内側）とで全く異なっていることが知られている。例えば、脂質の１種であるホスファチジルセリン（PS）は細胞膜の内側の層にのみ存在する一方、ホスファチジルコリンは細胞膜の外側の層に多く存在する。このような脂質分布の非対称性はフリッパーゼという膜タンパク質ファミリーが作り出していることが示唆されており、さらに、このフリッパーゼ遺伝子の変異が、肝臓や脳の遺伝性疾患の原因になることが近年報告されてきている。しかしながら、フリッパーゼが産み出す脂質の非対称な分
布がどのようにして生体の維持に関わるのか、その分子機構は不明なままである。
本研究で我々はリサイクリングエンドソーム（REs）という細胞内小器官に着目し、（i）REs における PS の非対称な脂質二重膜間での分布がフリッパーゼの１種 ATP8A1 により制御されていること、(ii）この非対称な PS の分布の結果生じる細胞質側脂質層での PS の濃縮が、膜輸送制御
タンパク質である EHD1 の REs 局在を担保し、さらに REs から細胞膜への物質輸送に必要である
こと、さらに（iii）フリッパーゼの 1 つである ATP8A2 の遺伝子変異による神経疾患が、REs を
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介した物質輸送の破綻に起因していることを示唆した（学術論文１）。以下、結果について述べる。
① ATP8A1 は REs に存在する
GFP-ATP8A1 と CDC50A（ATP8A1 と１：１で結合し、フリッパーゼ活性に必要なタンパク質）を共発現させたところ、下図に示すように RE タンパク質である Rab11 や TfnR（トランスフェリン受容体）と高い共局在性を示した。

② ATP8A1 は REs を通過する物質輸送を制御する
ATP8A1 を siRNA によりノックダウンし、REs から細胞膜へと輸送される Tfn (トランスフェリ
ン）に与える影響を評価した。その結果、ATP8A1 KD により Tfn の細胞膜への輸送が著しく低下すること、またこの効果は野生型の ATP8A1 を過剰発現することで回復するが、フリッパーゼ
活性を欠失した E191Q 変異体では回復できなかった。この結果は、ATP8A1 のフリッパーゼ活性が REs からの物質輸送に必要であることを示している。

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③ ATP8A1 KD で REs の異常なチューブル化が起こる
ATP8A1 KD 下での RE 局在タンパク質（TfnR）の局在を観察したところ、通常は核近縁部に円状に観察される TfnR の局在が、激しくチューブル化していた。ライブセルイメージングによりTfnR-GFP の挙動を観察したところ、チューブルは核近縁部の REs から収縮を繰り返しており、膜の切断過程が阻害されていることが示唆された。

④ 膜切断タンパク質 EHD1 の RE 局在には ATP8A1 のフリッパーゼ活性が必要である
ATP8A1 KD により TfnR 陽性の異常なチューブルが形成されることから、膜切断活性を有する
タンパク質の機能が損なわれている可能性が考えられた。我々は REs に局在し物質輸送を制御す
る膜切断タンパク質 EHD1 に着目し検討を行ったところ、EHD1 の RE 局在には ATP8A1 のフリッパーゼ活性が必要であることが明らかとなった。また、ATP8A1 KD と同様に、EHD1 KD によっても REs からの物質輸送阻害が起きること、および TfnR 局在のチューブル化が起きることを
見出した。

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⑤ EHD1 タンパク質は PS 結合能を有する
EHD1 が PS を認識して RE に局在化することが考えられたので、in vitro で EHD1 が PS に結合
すかどうかを検討した。その結果、４０％以上の PS を含有するリポソーム膜に結合する能力があることが明らかとなった。また、ATP8A1 がフリップする活性を持つホスファチジルエタノー
ルアミン（PE）には結合しなかった。

⑥ ATP8A1 は REs 膜での PS 非対称性分布を制御する
細胞質に発現させた PS 結合タンパク質（GFP-Lact-C2）による”細胞質側 PS のマスキング”と PS 結合リコンビナントタンパク質（2xPH-His）による細胞染色を組み合わせることにより、細胞小器官ルーメン側脂質層に存在する PS 量を特異的に可視化する手法を開発した。

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ATP8A1 KD と control siRNA KD における REs ルーメン側脂質層の PS 量を上記手法により検討したところ、ATP8A1 KD ではルーメン側に存在する PS 量がほぼ倍増していた。この増加は
EHD1 KD では認められなかった。通常時には７（細胞質側脂質層）：３（ルーメン側脂質層）と非対称的に REs の脂質二重膜間で分布している PS が、ATP8A1 KD ではほぼ均等な分布に変化していることが示唆された。この結果は、ATP8A1 は REs のルーメン側脂質層から細胞質側脂質層
へ PS をフリップして細胞質側脂質層の PS 濃度を高く維持しているタンパク質であることを示している。

⑦ ATP8A2 は REs からの物質輸送を制御するフリッパーゼである。
ATP8A2 は脳に高発現する ATP8A1 のパラログであり、このタンパク質の変異（Ile376Met）は
CAMRQ と呼ばれる神経変性疾患の原因となる。しかしながら、ATP8A2 の機能および CAMRQ
発生のメカニズムは不明である。我々は、ATP8A1 KD で引き起こされる表現形が ATP8A2 の強制発現で回復するかどうか検討することで、ATP8A2 の機能を評価した。その結果、ATP8A2（野生型）の強制発現で EHD1 タンパク質の RE 局在が回復すること、および TfnR 局在のチューブル化が消失することを見出した。一方、病気型 ATP8A2（Ile376Met）はその能力が欠失していた。この結果は、ATP8A2 は脳で REs からの物質輸送を制御していること、その欠損が CAMRQの病態を引き起こしている可能性を示唆している。

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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。2014 年の成果として、脂質二重膜におけるリン脂質の非対称的分布が細胞内物質輸送を制御していることをその詳細な分子メカニズム（ATP8A1/PS/EHD1）を含めて明らかにすることができ、研究は順調に進展していると評価できる。

学 術 論 文(1) Lee, S., Uchida, Y., Wang, J., Matsudaira, T., Nakagawa, T., Kishimoto, T., Mukai, K., Inaba, T.,
Kobayashi, T., Molday, R. S., Taguchi, T., and Arai, H. (2015). Transport through recycling
endosomes requires EHD1 recruitment by a phosphatidylserine translocase. EMBO J. 34, 669-688.
(2) Takahashi, M., Mohan, P., Nakade, A., Higashimine, K., Mott, D., Hamada, T., Matsumura, K.,
Taguchi, T., and Maenosono, S. (2015). Ag/FeCo/Ag Core/Shell/Shell Magnetic Nanoparticles
with Plasmonic Imaging Capability. Langmuir 31, 2228-2236.
(3) Makino, A., Abe, M., Murate, M., Inaba, T., Yilmaz, N., Hullin-Matsuda, F., Kishimoto, T.,
Schieber, N. L., Taguchi, T., Arai, H., Anderluh, G., Parton, R. G., and Kobayashi, T. (2015).
Visualization of the heterogeneous membrane distribution of sphingomyelin associated withcytokinesis, cell polarity, and sphingolipidosis. FASEB J. 29, 477-493.
(4) Egami, Y., Taguchi, T., Maekawa, M., Arai, H., and Araki, N. (2014). Small GTPases andphosphoinositides in the regulatory mechanisms of macropinosome formation and maturation. Front
Physiol 5, 374.

－316－
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 26 年度は、臨床現場での利用が急速に広がっているナノメートルサイズの医薬品（ナノメディシン）に注目し、その分析法を開発した。
１．モノリス型カラムによるナノメディシンの分離
ナノ粒子は、優れた性質をもつ材料として注目を集め、新しいナノ粒子が次から次へと開発されている。
ナノ粒子に機能を付加する手法の１つとして、機能性物質を内包させたナノ粒子がある。機能性物質をナノ粒子に内包させることで、安定性や機能が高まる。そして実際に、医薬品やプローブ分子を内包したナノ粒子が開発され、標的部位への機能性物質の送達が可能になっている。また複数の機能性物質を内包させることで、相乗的な効果によって、臨床や診断の効率化が実現されつつある。
機能性物質を内包したナノ粒子の評価には、ナノ粒子の量や大きさに加えて、内包している物質の分析が重要である。特に２種類以上の物質を内包している場合、内包した物質同士を分離し、それぞれの物質について、内包率、精製効率や漏出量等の測定が必要である。たとえ単一物資を内包させたナノ粒子の場合でも、内包物質が時間と共に、分解する可能性があることから、それぞれを分離することは非常に重要である。
機能性物質を内包したナノ粒子を分析す
meso pore(about 18 nm)

るには、透析や限外ろか膜、超遠心等を利

flow-through pore
(about 2 m)

用して、低分子とナノ粒子に分けてから、それぞれの分離定量を行うのが一般的であった。しかしこれらの操作は手間と時間のかかるものである。より簡便・迅速にナノ粒子と機能性物質を同時分析するためにモノリス型カラムに注目した。モノリス型カラムとは、２種類の大きさの異なった孔を有するカラムであり、大きな貫通孔（２nanoparticle withsmall molecules

図１

monolith column

skeleton

モノリス型カラムによるナノメディシンと低分子の同時分離の概念図

m）を有するため、カラム内でナノ粒子が

－317－
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詰まって出てこないという問題点が克服できる。さらに背圧が低いためカラム内でナノ粒子の崩壊は、ほとんど起こらないと期待される。モノリス型カラムでは、ナノ粒子はハイドロダイナミックモードによって、低分子化合物はクロマトグラフィーの効果によって分離されると考えられる。しかしハイドロダイナミック
モードと順（逆）相モードでは、流速が大きく異なるため、分離条件を調節することで、１回の分析でナノ粒子と低分子化合物の同時分離分析が可能になると予想された。そこでまず、モデル物質として２種類の蛍光分子を内包したナノ粒子を用い、ナノ粒子の量、大きさ、内包物質の分析を試みた。
（１）分離条件の検討
まず本カラムで、ナノ粒子と低分子化合物の分離を試みた。その結果、ナノ粒子は、ボイド体積以前に溶出するため、固定相との作用によって保持される化合物とは、溶出時間が大きく異なっていた。それぞれが異なった時間に溶出することから、各物質に適合するように分離条件を変更することで、両者の分離が達成すると考えた。つまり、最初にナノ粒子の分離に適したハイドロダイナミックな分離条件でナノ粒子を分離し、ナノ粒子が溶出した以降は、今度は低分子化合物の分離に適した条件で低分子化合物を分離することで、それぞれの物質の一斉分析が実現すると考えた。そこでまず始めにナノ粒子の分離条件の最適化を行った。
（２）粒子径と溶出時間
最初に、粒子径の異なったフルオレセイン内包ナノ粒子を調製し、モノリス型カラムで分析した。ハイド
ロダイナミックな条件で分離を行うために、移動相の流速を 0.05 mL/min としたため、カラムの背圧が低圧（1.3 Mpa）になり分析中にナノ粒子の変形や崩壊は起きづ

19

らいと考えられる。各ナノ粒子の溶出時間は、一番大きい
90 nm のナノ粒子が約 15 分に溶出し、粒子径が小さくなる
18.5 分に溶出した。各ピークの溶出時間の再現性は、5%以下であった。DLS で測定した各ナノ粒子の平均粒子径と溶出時間との関係を Fig. 2 に示した。粒子径の対数と溶出時間との間には負の相関が見られた。今回用いたモノリス型

Elution time [min]ほど、保持時間が増加し、一番小さい 20 nm のナノ粒子が

1817R2= 0.9778

16

15

カラムの細孔径は 18 nm であり、試料に用いたナノ粒子と比較して小さいため、余分な相互作用が生じず、良い相関

14

100

Diameter [nm]が得られたと考えられる。またナノ粒子と固定相との間の相互作用が無視でき、ナノ粒子はハイドロダイナミックな

50

10

図２

粒子径と溶出時間の関係

効果で分離されていると考えられる。

－318－
目次へ

されたので、次に低分子化合物の分離を試みた。上記の検討で、ナノ粒子は 20 分以前に溶出することが分かったので、それ以降は低分子化合物の分離に適した分離条件
を用いることにした。低分子化合物の分離には、順相モードを用い

40

20

silanolfluorescein

rhodamine 110
fluorescein

60 ODS40
rhodamine 110

クな効果で粒子径に基づいて分離

60

Fluorescence intensity(arbitrary)

ナノ粒子がハイドロダイナミッ

Fluorescence intensity (arbitrary)（３）低分子化合物の分離

1

0
0

10

20

20

Time [min]nanoparticles

0

0
0

10

20

30

0

15

Time [min]30

45Time [min]た。順相モードでは、一般的な流速での送液が可能であり、試料が圧力によって破壊する恐れもない

図 3 モノリス型カラムによるフルオレセインとローダミンを内包したナノ粒子の分散液の分離ことから、流速を 0.5 ml/min に一気に増加させ、またグラジエント溶離を用いた。

低分子化合物として、フルオレセインとローダミン 110 を用いた。どちらの物質も 495 nm の光で励起され、520 nm の蛍光を発するため、それぞれの物質の定量には分離が必要である。分離条件を最適化した結果、Fig.
3 に示すように、フルオレセインが 24 分に、ローダミンが 28 分に良好に分離して検出された。したがって本手法を用いることで、ナノ粒子と内包物の同時分離定量が可能になった。このようにナノ粒子、２種類の低分子化合物を 40 分程度で分離することができた。
（４）ナノ粒子の精製法の比較
モノリス型カラムを用いることで、ナノ粒子と低分子化合物の同時分析が可能になった。そこで本法を、以下に示す４条件の精製法の回収率の比較に利用した。１）限外濾過、２）透析、３）超遠心(14,200 x g、
9,100 x g)。回収率は、精製前後の各ピーク

100: nanoparticle: rhodamine 110: fluorescein

ナノ粒子の回収率は、限外濾過がもっとも高く、続いて、透析、超遠心（強）、超遠心（弱）の順であった。ナノ粒子の溶出時間が精製前後でほとんど変化しなかったことから、粒子径は変化していないと考えられる。

Recovery ratio [%]の面積比より計算した。
80
60
40
20

限外濾過では、90%以上のナノ粒子の回収に成功した。1 mL の試料溶液を遠心し、上層に 15％の約 0.15 mL が残存したことから、

0

ultrafiltration

膜に作用しない物質でも上清に 15 ％存在す
るはずである。ローダミンの回収率はほぼ

dialysisultraultracentrifugation centrifugation(9,100 g)(14,200 g)

図 3 各種精製法によるナノ粒子の回収率15 ％であったが、フルオレセインは 50 ％も
－319－
目次へ

回収された。フルオレセインの回収率が高い理由は、今回用いたろ過膜(ポリエチレンスルホン酸)が僅かに負電荷を帯びているため、負電荷のフルオレセインは静電的な反発によって膜に近づけず、上層に濃縮されたと考えられる。
透析膜では、ナノ粒子の回収率が 65％程度であった。透析によってナノ粒子が消失した理由は、膜への吸着に加えて、透析によって溶液の体積が増加したことで、見かけの濃度が減少したためと考えた。透析では、共存していた２つの低分子化合物がほぼ完全に除去されたので、低分子化合物の除去に有効であった。
超遠心では、0.5 mL の試料溶液を超遠心して、下層の 0.1 mL を回収した。そのため遠心力の影響を受けない成分は 20％回収されると計算される。ナノ粒子は、回転数が高い時に 55％、低い時に 30％の回収率であった。したがって回転数が高いほど、回収率が増加した。低分子化合物は、どちらもほぼ 20％の回収率であり、その数値は回転強度によって変化しなかった。したがって、低分子化合物は、本遠心条件では精製されないと考えられる。
このように本手法は、ナノ粒子と低分子化合物を同時分析可能なため、ナノ粒子と低分子化合物の回収率を簡便に評価することができた。
（５）内包物が分離に与える影響
次に本手法を用いて医薬品を内包したナノ粒子の分析を試みた。内包薬物として、ポリエン系抗生物質であるアムホテリシン B と抗がん剤であるイリノテカンを選択し、それぞれを内包したナノ粒子を調製し、その溶出挙動を調べた。アムホテリシン内包
Signal intensity (arbitrary)

Rhodamine 110-containing
nanoparticle (24 nm)

ナノ粒子とイリノテカン内包ナノ粒子の粒

Amphotericin B
Irinotecan

子径は、それぞれ、24、28 nm であった。Fig.
４にそれぞれの薬物内包ナノ粒子を分析しAmphotericin B-containing
nanoparticle (24 nm)

た時のクロマトグラムを示した。どちらのIrinotecan-containing
nanoparticle (28 nm)
6

薬物内包シリカナノ粒子も、薬物と分離さ87Time (min)

れ、非常に早い時間（7 分）に溶出した。Fig.
４の左上に２種類の薬物内包ナノ粒子とロ

0

10

20

30

40

Time (min)ーダミン内包ナノ粒子（粒子径 24 nm）のピークを拡大したクロマトグラムを示した。
３種のナノ粒子の溶出時間はほぼ同じであ

図４

医薬品内包シリカナノ粒子のクロマトグラムった。つまり内包物質が変化しても、ナノ粒子の溶出時間はほとんど変化せず、ハイドロダイナミックな効果で溶出していると考えられる。つまり内包物質は、ナノ粒子の溶出時間にあまり影響を与えないと考えられる。２種類の薬物内包ナノ粒子のピーク強度の再現性は、それぞれ、6.7％と 1.6％であった。したがって本分析法は、ナノ粒子の迅速な分析に利用できることが示唆された。

－320－
目次へ

（６）ナノ粒子の定量
次にナノ粒子のピーク強度の線調べた。薬物内包ナノ粒子の場合、

y = 5.9x + 0.15
R² = 0.9811

42定量するための標準物質が存在せず、さらに薬物がナノ粒子に内包00

されることで分光特性が変化する

0.5

Dilution ratio

y = 86x - 0.41
R² = 0.9998

60

10

Relative intensity

希釈した時のピーク強度の変化を

Irinotecan

80

Relative intensity

したナノ粒子を異なった希釈率で6

Relative intensity

形性について調べるために、調製

100

Amphotericin B

40
20

5

0
0

0

1

0

Dilution ratio

0.5

0.1

1

Dilution ratio

可能性があるため、今回の検討では絶対量ではなく、相対値で比較

図 5 ２種類の薬物内包ナノ粒子の検量線した。検出には、内包薬物に特徴的な波長であるアムホテリシンは UV 410 nm をイリノテカンは蛍光（励起 365、蛍光 440 nm）を用いた。これ
らの波長は、シリカナノ粒子自身による妨害は見られなかった。ナノ粒子のピークは、試料の希釈率に応じて変化した。つまり内包薬物の量に応じて、ピーク強度が変化した。ピーク強度と内包薬物量との間には良好な線形性が見られた。蛍光で検出されるイリノテカンの方が、UV で検出されるアムホテリシンより定量範囲が広くなった。これはピークがブロードな形状であるため、蛍光と比較して感度の悪い UV で検出しているアムホテリシンは低濃度での検出が難しいことに起因していると考えられる。
（７）調製時の薬物量が内包量に与える影響
ナノ粒子のピーク強度に線形性が見られたこと

Ampho-

内包薬物量を比較した。各条件（内包薬物、薬物濃度）を変化させたナノ粒子を３ロットずつ調製し、それぞれのナノ粒子の粒子径及び内包量をFig. ６にまとめた。同じ条件で調製したナノ粒子
でも、粒子径や内包量に違いが見られた。イリノ
テカン内包ナノ粒子と比較して、アムホテリシン
内包ナノ粒子の方が、粒子径や内包量の変動が小Relative encapsulated amount

0.25, 0.5 mg/mL）を変化させて調製したナノ粒子のtericin B

10

から、2 種の薬物について調製時の薬物量（0.05,

0.5 mgAmB
0.5
0.250.25mg
AmB
0.050.05
mg
AmB

Iri0.50.5mg
Irinotecan

Iri0.250.25mgIri0.05
0.05mg

5

0
15

20

25

Nanoparticle size (nm)3035

さい傾向が見られた。特に 0.25 mg/mL の条件で調製したアムホテリシン内包ナノ粒子は、粒子径も

図６

調製時の薬物量及び種類が内包薬物量に与える影響内包量もほとんど同じであった。
各条件で調製した３種のナノ粒子の平均値から

内包薬物量を比較した結果、どちらの薬物も調製時の濃度が増加するほど、ナノ粒子のピーク強度が増加した。しかしその増加量は、２つの薬物で大きく異なり、調製時濃度が 5 倍、１０倍と増加するに伴い、イリノテカンは 3 倍、７倍と増加したのに対して、アムホテリシンは 1.5 倍、２倍しか増加しなかった。この増加量の違いは、アムホテリシンは非常に疎水的な物質であるため、親水的なシリカナノ粒子内部に取り込まれにくいためと予想している。
－321－
目次へ

（８）粒子径が内包量に与える影響
最後に、検討した条件でロット間の変動が最も小さ
0.15

5

Relative encapsulated amount

ノ粒子について、粒子径と内包量の関係を調べた。粒子径の異なったナノ粒子（20、30、40、60 nm）は、反応時間や添加する TEOS の量を変化させ調製した。Fig.
7 には、溶液中に内包されず遊離しているアムホテリ
シン量（残存量）も示した。アムホテリシンの内包量
は、粒子径の増加に伴い増加し、それに伴い遊離アム

4
0.1
3

2
0.05
1

ホテリシンの残存量は減少した。粒子径が 20 nm からFree

60 nm に 3 倍増加すると表面積は９倍に増加するが、Encapsulated

0
0

0

20

内包薬物量は約 4.5 倍しか増加しなかった。ナノ粒子

4060

Nanoparticle size (nm)の成長に伴って、周囲に存在する遊離アムホテリシン
図 7 粒子径と内包量の関係

がナノ粒子に内包されるため、内包量は表面積に比例して増加すると期待されたが、表面積の増加割合より
a)粒子に内包されることで、溶液中の遊離薬物量が減少
し、粒子径が大きくなるほど、取り込み効率が減少したためと考えている。
（９）モノリス型ディスクを用いたナノ粒子の精製
次に、カラムではなく、長さ 1.5 mm のディスクに成型されたモノリス体を用いてナノ粒子分散液の精製を

Fluorescence intensity (arbitrary)も内包量の増加割合は小さかった。これは薬物がナノ2030Time (min)nanoparticle
rhodamine

Recovery ratio (%)とになる。モノリス型カラムで、ナノ粒子と薬物が良

10

100

場合、調製直後にはナノ粒子内に取り込まれなかったが起こると、溶液中に遊離の機能性物質が共存するこ

nanoparticle0b)と共存している。例えば、機能性物質内包ナノ粒子の100 nm

100 nm0

するのではなく、低分子化合物など、いろいろな物質

質を除去しても、保管時にナノ粒子からの物質の漏出SEM imagebefore treatment after treatment

5

試みた。ナノ粒子は、一般的に、ナノ粒子のみで存在

機能性物質が共存しており、精製によってこれらの物

rhodamine

1050acetonitrile

好に分離されたことから、モノリス型ディスクを用いることで、ナノ粒子分散液から低分子化合物の除去が0
fraction
1 1

迅速に行えると考えた。試料には、調製直後のローダ

fraction
2 2

fraction
3 3

fraction
4 4Fraction number

ミン内包ナノ粒子（21 nm）を用いた。Fig. 8a にディスクによる分散液の精製前後のクロマトグラムを示し

図 8 モノリス型ディスクによるナノ粒子

た。18 分にハイドロダイナミックな効果でナノ粒子がの精製 a) 精製前後の溶液のクロマトグラ

溶出し、28 分に遊離のローダミンが溶出した。精製前

ム、b) 各分画に存在するナノ粒子とローダ
ミンの量

－322－
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Quantity of free amphotericin B (mg)

かったアムホテリシン 0.25 mg/mL の条件で調製したナの溶液では、ナノ粒子と比較して非常に大きなローダミン由来のピークが検出された。つまり分散液には、ナノ粒子に取り込まれず、遊離状態で存在するローダミンが多量に存在していた。しかしディスクに通すことでローダミンのピークは、非常に小さくなった（90%以下）のに対して、ナノ粒子のピークは殆ど変わらなかった。ディスクにさらに水をのせて、ディスクに捕捉された成分の溶出を試みたところ、二分画目ではナ
ノ粒子とローダミンの溶出は確認できなかった（Fig. 8b）。ローダミンを溶出させるためには、溶出力の強い溶媒が適していると考え、溶離液をアセトニトリルに変更して回収した第三分画目では、ナノ粒子は回収されなかったが多くのローダミンの溶出が確認された。さらに追加したアセトニトリルで溶出した四分画目には、ローダミンのみが僅かに検出された。したがって、ナノ粒子の殆どはモノリス体を素通りし、第一分画に溶出したのに対し、殆どのローダミンは水を溶離液に用いた時にはモノリス型ディスクに保持され溶出されず、溶離液をアセトニトリルにすることで、溶出されることが分かった。つまりモノリス体は、ローダミンを捕捉するが、ナノ粒子は素通りするため、ナノ粒子の選択的な回収に有効であることが分かった。
（１０）繰り返し精製の評価
次に、モノリス型ディスクで繰り返し（3 回）精製した際の、各物質の回収率及びナノ粒子の粒子径の変化について調べた。上の実験で示したように第一分画で殆どのナノ粒子と少量のローダミンが回収された。
ナノ粒子の粒子径は、精製前後で共に 22 nm であり、精製によって変化しなかった。次に第一分画の溶液をそのままディスクにのせて、再度、ディスク100繰り返した結果、精製前の分散液に対して78％及び 0.3%のナノ粒子とローダミンが回収され、ナノ粒子の粒子径は３回精製しても変わらず 22 nm であり、変化しなかった（Fig. 9）。
つまりナノ粒子の崩壊や凝集などは起こって

Recovery ratio (%)

リス型ディスクで精製する作業を、合計３回

nanoparticle
rhodaminebatch A
batch Bbatch C

50
20
10
0

0

before0
MonoSpin®

ナノ粒子が精製されると考えられる。ディスクを用いた精製は、１回の精製が２分程度で終了するため、ナノ粒子の精製法として非常

4030いないと考えられる。つまり本手法を３回程度行うことで、ローダミンは、殆ど除去され、

50

図９

Diameter (nm)による精製を行った。第一分画をさらにモノ

1

2

3

Treatment number

モノリス型ディスクによるナノ粒子の精製に有効であると考えられる。

－323－
目次へ

（１１）粒子径が精製に与える影響
a)に与える影響について調べた。粒子
粒子を調製し、その精製効率を比較した。それぞれのナノ粒子が、87、95，90％の回収率で回収されたことから (Fig. 10a)、今回検討した粒子径の100

Recovery ratio (%)

径 21, 60, 87 nm のローダミン内包ナノb) 100nanoparticle
rhodamine

Diameter (nm)

次に、ナノ粒子の粒子径が、精製

50

0
21

範囲では、粒子径による差異は見ら

60

87 nm

88 nm

60 nm

59 nm

21 nm

21 nm

50

0

87

beforeMonoSpin®

Diameter (nm)after
MonoSpin®

れなかった。遊離のローダミンに関しても、共存するナノ粒子の大きさ

図 10 モノリス型ディスクによる粒子径が異なるナノ粒子の精製に関わらず、第一分画では僅かしか流出しなかった (Fig. 10a)。またいずれのナノ粒子についても、精製の前後で粒子径の変化は見られなかった(Fig. 10b)。つまり、ディスクを通過する間に、ナノ粒子の崩壊や凝集は起こらず、共存している遊離ローダミンの除去が効率的に行われた。したがって、本手法はナノ粒子の粒子径に関わらず、広い粒子径のナノ粒子の精製に利用できると考えられる。
nanoparticle
ナノ粒子（１２）様々なナ粒子の精製

100試みた。ナノ粒子には、抗がん剤であるドキソルビシンを内包したポリエチレングリコール（PEG）ナノ粒
子とドキソルビシン内包 PEG 化リポソーム（ドキシル）を用いた。いずれのナノ粒子でも、90％程度の回

Recovery ratio (%)

最後に本手法で、薬物を内包したナノ粒子の精製を

doxorubicin
低分子（DXR）

50

収率でナノ粒子は回収され、一方、低分子薬物である
ドキソルビシンはほとんど第一分画には回収されなか0った (Fig. 11)。

DXR内包PEGNP
PEG
nanoparticle

以上の結果から、モノスピン型ディスクによる精製は多数の共存物質が存在する中でナノ粒子の選択的な回収に非常に有効な手法であると考えられる。

DOXIL ®
DOXIL
(Pegylated liposome nanoparticle)

Sample

図１１ モノリス型ディスクによる PEG
ナノ粒子の精製結論
本研究では、モノリス型カラムが大きな貫通孔とメソ孔を有することに注目し、貫通孔を利用してハイド
ロダイナミックな効果でナノ粒子を分離し、またメソ孔内に存在する表面官能基との相互作用によって、低分子化合物の分離を達成した。このようモノリス型カラムの特徴を利用することで、ナノ粒子分散液を迅速に分析できることがわかった。
さらにモノリス型ディスクは、ナノ粒子の分散液中に共存する低分子化合物の除去に有効であることが分かった。今後、より一層、利用が増えると期待されるナノメディシンの分析にモノリ
ス構造は極めて有効であると予想される。

－324－
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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、本カリキュラムを修了した学生に対しては東京大学の正式な修了証を授与している。
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 7 名の薬学系大学院生が参加し、約２ヶ月間、Massachusetts General Hospital （３名）, University of Texas M.D.
Anderson Cancer Center （１名）, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) （１名）,
Ludwig-Maximilians-Universität München（２名）の短期留学を行った。一方、海外サマーインター
ンシップ(受入)プログラムとして、４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、医学系、工学系、理学系の特任教員及び、加藤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、医工薬理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。2014 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。
－325－
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学術論文
１. S. Murayama, P. Kos, K. Miyata, K. Kataoka, E. Wagner, M. Kato “Gene regulation by intracellulardelivery and photodegradation of nanoparticles containing small interfering RNA” Macromolecular
Bioscience, 2014, 14, 626-631, DOI: 10.1002/mabi.201300393.
2. L. Ren, K. Ishihara, M. Kato “Elution of two separated peaks when injection small sample volumeusing autosampler”Chromatography 2014, 35, 59-62, DOI: 10.15583/jpchrom.2014.004.
3. K. Takagi, S. Murayama, T. Sakai, M. Asai, T. Santa, M. Kato “A computer simulation study of the
network structure of a hydrogel prepared from a tetra-armed star pre-polymer” Soft Matter 2014,
10, 3553-3559, DOI:10.1039/C3SM52908H.
4. J. P. Quirino, M. Kato “Separation of cationic analytes by nonionic micellar electrokinetic
chromatography using polyoxyethylene lauryl ether surfactants with different polyoxyethylene
length” Journal of Separation Sciences 2014, 37, 2613-2617, DOI: 10.1002/jssc.201400500
5. T. Amamoto, T. Santa, M. Kato “Reduction of molecular leaching from a gel matrix for the precisely
controlled release of encapsulated molecules by light stimulus” Chemical & Pharmaceutical Bulletin
2014, 62 649-653, DOI:10.1248/cpb.c14-00094.
6. F. Ishizuka, X.S. Liu, S. Murayama, T. Santa, M. Kato “Development a spatiotemporal control
method of molecular function using silica-based photodegradable nanoparticles that can be prepared
at

a

mild

condition”

JournalofMaterials

Chemistry

B

2014,

2,

4153-4158,

DOI:10.1039/C4TB00536H.
7. N. Itoh, A. Sano, T. Santa, M. Kato “Simultaneous analysis of nanoparticles and small molecules byhigh-performance liquid chromatography using a silica monolithic column” Analyst, 2014, 139,4453-4457, DOI: 10.1039/C4AN00819G.
8. C. Kukusamude, S. Srijaranai, M. Kato, J. P. Quirino “Cloud point sample clean-up and capillaryelectrophoresis with stacking for the analysis of herbicides in milk” Journal of Chromatography A,
2014, 1351, 110-114, DOI: 10.1016/j.chroma.2014.05.050.

－326－
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◆ 医療薬学教育センター◆
センター長・教 授（兼任）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

教 授（兼任）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

特任教授（兼任） 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

教 授（兼任）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

教 授（兼任）鈴木 洋史（すずき・ひろし）

昭和 59 年東京大学薬学部卒、昭和 62 年同大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 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准教授、薬学博士

講 師（兼任）草間 真紀子(くさま・まきこ)

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 医学部附属病院薬剤部、薬学博士

教育の概要
本センターは、2012 年 6 月に、新しい薬学教育課程における教育・研究体制の充実を目指して、
医療薬学高度教育開発センターとして設置された。2014 年 4 月に、教育 6 年制薬学科教育課程の更なる充実のため、医療薬学教育センターに改称された。現在、実務実習事前学習（薬学実務実習
Ⅱ）、薬学共用試験（CBT、OSCE）、実務実習病院実習（薬学実務実習Ⅲ）、実務実習薬局実習（薬学実務実習Ⅳ）を担当している。
１．実務実習事前学習
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、態度を修得することを目標として、実務実習事前学習（薬学実務実習Ⅱ）を実施した。2014 年は、学部 4 年生（薬学科） 8 名、薬学科履修プログラムの大学院生 3
名、計 11 名を対象とした。実務実習事前学習はモデル・コアカリキュラムに記された学習方略に従い、全ての研究室が参加して実施した。一部の講義・演習では、病院薬剤部長等、医療現場で最
－327－
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先端の業務に従事している方々を非常勤講師として招いた。また、大学独自のプログラムとして、
事前学習と病院実務実習との一貫性を強化することを目標に、病院での典型処方（注射指示箋を含む）について、処方中の主な医薬品の特徴、処方意図、留意点、監査、調剤、服薬指導のポイントをまとめて発表する、という処方解析演習を行った。さらに、薬物治療やチーム医療を知ることを目標に、緩和ケアに携わる医師の講義を行った。「事前学習のまとめ」では、事前学習の内容を総合的に学習し、知識、技能、態度の修得状況の確認を行った。
２．薬学共用試験（１）CBT（Computer-Based Testing）
2014 年 1 月 29 日、学部 4 年生（薬学科） 8 名、薬学科履修プログラムの大学院生 3 名、計11 名を対象として CBT を実施した。CBT は、薬学共用試験センターの実施要綱に従って実施した。
CBT では、ゾーン１（物理系薬学（30 題）、化学系薬学（40 題）、生物系薬学（35 題）：合計 105
題）、ゾーン２（薬と疾病・薬理系（55 題）、薬剤系（35 題）、情報系（15 題）：合計 105 題）、ゾーン３（ヒューマニズム・イントロダクション（10 題）、健康と環境（40 題）、薬学と社会（20題）、実務実習事前学習（30 題）：合計 100 題）の合計 310 題を出題した。310 題中正答率 60％以上を合格とした。
（２） OSCE（Objective Structured Clinical Examination）
2014 年 1 月 24 日、OSCE を実施した（受験者：11 名）。OSCE では、１）患者・来局者応対、
２）薬剤の調製、３）調剤監査、４）無菌操作の実践、５）情報の提供、の 5 領域の 6 課題について評価した。OSCE では、2 人の評価者が評価表を用いて 1 名の受験生を評価した。評価には、本学部の教員(内部評価者)だけではなく、外部評価者として、他薬科大学・薬学部の教員、病院・薬局の薬剤師も加わった。評価は課題ごとに行い、細目評価で評価者 2 名の平均点が 70%以上かつ概略評価で評価者 2 名の合計点が 5 以上を合格とした。
３．実務実習病院実習2014 年は、薬学科学生 8 名、薬学科履修プログラムの大学院生 3 名を対象として東京大学医学部附属病院にて 2 月 10 日～4 月 25 日（11 週間）の病院実習を実施した。病院実習はモデ
ル・コアカリキュラムに準じた実習プログラムに従って円滑に実施され、加えて臨床研究実施拠点病院としての東京大学医学部附属病院の利点を活用し、臨床研究支援センターの見学も実施した。
また、実習期間中に 2 回の病院訪問の機会を設け、指導薬剤師、大学教員および実習生が参加する面談・ディスカッションを通じて、実習の進捗状況や達成度の確認と指導を行った。さらに、病院実習における学習事項をより深く理解することを目的として、 4 月 22 日に実習生、大学教員、指導薬剤師が参加する病院実習発表会を実施した。病院実習発表会では全ての学生が 8 部門（外来調剤、注射調剤室、製剤室、病棟、薬品情報室、薬物動態解析室、薬品倉庫、臨床研究支援センター）の中から 1 部門を選択し、当該部門における実習内容や実習中に感じた問題点・疑問点およびそれらに対する考察を口頭発表し、発表内容に関する質疑応答を行った。
４．実務実習薬局実習2014 年は、学部 5 年生 8 名、薬学科履修プログラムの大学院生 3 名を対象として文京区内の
－328－
目次へ

7 薬局にて 5 月 11 日～7 月 25 日（11 週間）の薬局実習を実施した。実習期間中、実習施設ごとに 3 回の薬局訪問の機会を設け、指導薬剤師および大学教員、実習生との面談により、実習の進捗や達成度の確認と指導を行った。さらに、薬局実習を通じて実践的な問題発見・解決能力の向上を図ることを目的として、指導薬剤師と大学教員の連携による課題解析実習プログラムを実施した。本プログラムは、学生自らが薬局実習の中から医薬品適正使用上の問題点や疑問点などを収集し、調査・解析を行った結果を大学教員・指導薬剤師を交えて議論するものである。実務実習終了
後の 9 月 3 日に、実習生、薬学科 4 年生～6 年生、大学教員・指導薬剤師、地域薬剤師会会員が一堂に会した課題解析発表会（薬局実習報告会）を開催した。課題解析発表会では、すべての学生が蓄積された課題解析レポートの中から発表課題を選定し、口頭発表ならびに質疑応答を行った。
各学生からの発表内容は、さまざまな疾患に対する処方解析、患者の訴えに基づく副作用評価、処方設計支援や患者服薬ケアにつながる情報作りなど多種多様であった。

自己点検･評価
事前学習は、薬学部の全ての研究室の教員が参加して実施した。モデル・コアカリキュラムに記された学習方略に従って適切に実施できたと考えている。また、病院薬剤部長等、医療現場の最先端で業務に従事する薬剤師の講義、大学独自のプログラムである処方解析演習、緩和ケアに携わる
医師の講義は、学生にとって有意義であったと考えられる。
薬学共用試験 CBT、OSCE は薬学共用試験センターの実施要綱に従って実施した。試験は公正かつ厳格に実施できたと考えている。
病院実習では、モデル・コアカリキュラムに準じた実習プログラムに沿った実習が行われる一方で、臨床研究支援センター見学など大学病院の特性を活かした実習も行われ、実習生にとって有意義なものであったと考えられる。また、病院実習報告会を通して学習内容の定着を図ることができたと考えられる。
薬局実習いずれの薬局においても、モデル・コアカリキュラムに準じた実習プログラムが円滑に実施された。大学教員と指導薬剤師との連携による課題解析実習プログラムの実施により、医療現場における課題解決プロセスを実践的に習得することができたと考えられる。なかでも、課題解析
発表会は学生間での実習成果の共有の場としても大変有意義であった。

－329－
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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

共用促進リエゾン・特任准教授

東教授、歯学博士

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）2014年3月まで

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

共用促進リエゾン・特任助教

藤澤貴央（ふじさわ・たかお）2014年4月より

平成 18 年東京大学理学部卒、平成 23 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助教、博士（薬学）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で、以下のメリットが期待される。(1) 適切な維持・管理・課金体制の整備により、研究科内外の研究者による機器利用の要望を満たす、(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・把握し、研究科共通機器整備を目的とした事業申請の母体となる、(3) 高度な技術を持つ研究者および大学院生を育成し、産業界との連携を深める。
上記のねらいを念頭に、平成 25 年 3 月、堅田前研究科長、現センター長である一條教授を中心に共用可能機器に関するアンケートが実施され、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構成するに至った。研究科内に設置された「共同利用機器運営委
員会」において、この共用機器の運営について議論をすすめ、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」に採択された。同年 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。同年
10 月より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。東北大学に転出した松沢准教授のあとを受け、平成 26 年 4 月より藤澤特任助教が着任し、東特任准教授、高木・渡辺特任研究員、平田特任専門職員とともにセンターの実務を担当した。本事業の運営に係る基本方針を決定・推進する運営委員会はセンター長、各機器の責任を担う教員 6 名、共用促進
リエゾン 2 名、事務担当者１名の計 10 名で構成されている。

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。

－330－
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1. 共用施設の基盤整備：
平成 26 年 3 月に南館 3F のスペース改修が完了した。4 月以降は、共用機器の利用と管理の便宜の向上を念頭におき、共用機器の導入と移転とこれらに伴う工事を行った。
研究科内における共用機器の効率的な運用、新規導入機器の機種選定、保守点検の支援範囲等、共用機器に関する諸問題を検討する上で、実際の共用機器の利用状況（利用時間はどの程度の長さか、複数教室に利用されているか）に関するデータを継続的に取得することが重要と考えられた。この視点に立ち、平成 26 年 4 月より利用状況調査を始めた。各共用機器の利用時間・利用
教室数のデータを蓄積中である。今後の機器の導入・保守点検等の運営に役立てたい。
2. 研究科内部・外部利用者の共用利用の促進：
研究科内利用者に対し普段はなじみのない機器を紹介することにより、共用機器が広く活用されると考えられた。共用機器の特徴と使用法を紹介する技術セミナーを平成 26 年に 5 回開催し、共用機器の実演を行うことにより、様々な教室の研究員が共用機器にふれ、体験できる場を設定することができた。
研究科外利用者向けの課題募集は定期募集（年 2 回）と随時募集で行った。産業界・学術界の潜在的要望として、問題の即時解決というニーズがある。このニーズを満たす上で随時募集への一本化がより適当と考えられる。
研究科外より応募のあった共用利用課題については、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
課題選定委員会を設置し、公平・公正に審査を行った。即時解決のニーズに応じ、メールによる迅速な審議を実施した。課題選定の基準として、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、を設けた。
研究科外の共用利用課題として、平成 26 年は学部外より 18 件（学術界 11 件、産業界 7 件）の実施があった。このうち 6 件は平成 25 年以前から実施していた元素分析であるが、半数以上の 12 件は元素分析以外の 7 機種の利用であり、本取組により初めて実現した共用利用である。
研究科外の利用者に対する課金制度を運用するためには、利用者による利用実績の確認から請求書発行に至る流れの確立と制度立てが必要であった。薬学部事務会計チームの全面的支援を受け、請求システムを確立することができた。
3. 広報活動：センターホームページと共用ナビ（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）を介して情報提供を頻繁に行った。共用機器利用事業の周知と利用課題の募集を目的に、以下の行事で積極的に広報活動を行った。
・BIOtech2014（平成 26 年 5 月 14〜16 日、東京ビッグサイト）
・第 23 回日本がん転移学会年会（平成 26 年 7 月 10〜11 日、金沢市文化ホール他）
・第 33 回日本糖質学会年会（平成 26 年 8 月 10〜12 日、名古屋大学）
・第 87 回日本生化学会年会のホームページトップへのバナー広告掲載（平成 26 年 9 月 8 日〜10
月 18 日）－331－
目次へ

・BioJapan2014（平成 26 年 10 月 15〜17 日、パシフィコ横浜）・公益財団法人薬学振興会

FDD セミナー（平成 26 年 11 月 7 日、薬学部講堂）

潜在的な研究科外利用者に対する本補助事業の周知を目的として、事業説明会を 2 回（平成 26
年 6 月 21 日、平成 26 年 12 月 19 日、ともに薬学部講堂）開催し、研究科外の企業・アカデミアから 6 月は 29 名、12 月は 71 名が参加した。
これらの取組は、学術界の利用 6 件、産業界の利用 7 件の申請に繋がった。FDD セミナーでは、拠点の紹介後に出席者の方々から、共用施設の利用に便利な小型機器・ホームページの掲載情報・データセキュリティ等についての意見を直に受け、本センターの事業改善の参考とした。
以上のように、基盤整備、共用利用の促進、広報活動の 3 点において、必要な取組みができたと考えている。

－332－
目次へⅣ．英 文 概 要

目次へAs of April 1, 2014

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

－1－
目次へ

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

334
334
335

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 Molecular Biology ---------------------------------------------------Laboratory of Genetics ----------------------------------------------------------------Laboratory of Cell Signaling ---------------------------------------------------------Laboratory of Protein Metabolism ---------------------------------------------------

336
336
339
341
350
355
359
361
363
366
368
371
376
379
382

DEPARTMENT OF PHARMACY--------------------------------------------------------------Laboratory of Chemistry and Biology ----------------------------------------------Laboratory of Protein Structural Biology ------------------------------------------Laboratory of Microbiology ----------------------------------------------------------Laboratory of Bioorganic Chemistry ------------------------------------------------Laboratory of Molecular Pharmacokinetics ----------------------------------------Laboratory of Chemical Pharmacology ---------------------------------------------Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis -------------------------Laboratory of Clinical Pharmacokinetics -------------------------------------------Laboratory of Pharmaceutical Regulatory Science -------------------------------Laboratory of Pharmaco-Business Innovation --------------------------------------

385
385
389
392
394
396
399
402
404
406
407

Graduate Program for Leaders in Life Innovation (GPLLI) Laboratory ----------Education Center for Medical Pharmaceutics---------------------------------------------

409
411

－ 333 －
目次へ

Mission Statement
Pharmaceutical Sciences by definition is an academic field that covers development ofpharmaceuticals and their applications. The field encompasses fundamental, life-related
substances and their interactions with life.
The mission of the School of Pharmaceutical Sciences at the University of Tokyo is toachieve the highest standard in academic research as well as in training and educating thefuture leaders of pharmaceutical sciences through the world-class research activities atboth undergraduate and graduate levels. With this mission, our undergraduate and graduate
schools aim not only to promote development of basic life sciences, but also to contributeto the development of new drugs in the pharmaceutical industries. And furthermore, we
pursue development of clinical studies at medical institutions, contribution to governmental
policies on medical and pharmaceutical affairs, and contribution to our society by supporting
extensively the pharmaceutical specialists and pharmacists.
Short History
The organization of pharmaceutical education in Japan began in 1877 with the establishmentof a Pharmaceutical Institute (later Division of Pharmacy) in the Medical Faculty of this
University. For the first 10 years, instruction was given by foreigners, and in particular a Dutchchemist Dr. J. E. Eijkman. He left a large amount of fine work in the study of components ofvarious domestic medicinal plants.
For the next 25 years, from 1887 to 1912, Japanese who had returned from studies inGermany took over the education of students, carried out valuable investigations of their own,
and also established the ground for pharmaceutical organic chemistry in Japan. Three chairs
were provided: for Organic and Medicinal Chemistry, Pharmacognosy, and Health Chemistry.
During the next 25years, from 1913 to 1938, the chairs of Pharmaceutical Technology,
and of Chemistry of Organotherapeutic Medicine (Present Physiological Chemistry) were
established, and in 1939 the chair of Analytical Chemistry was founded.
After World War II, the chairs of Pharmaceutics and of Chemical Pharmacology wereadded, making eight laboratories in all. In 1958, the Division of Pharmacy separated fromthe Faculty of Medicine and became an independent School of Pharmaceutical Sciences,including Graduate School of Pharmaceutical Sciences and Faculty of Pharmaceutical
Sciences for Undergraduate Course. In 1959, the School gained more laboratories to makethem 13 altogether: Organic and Medicinal Chemistry, Pharmacognosy and Phytochemistry,
Health Chemistry, Physiological Chemistry, Analytical Chemistry, Pharmaceutics, Chemical
Pharmacology, Synthetic Medicinal Chemistry, Biophysics, Physical Chemistry, Microbial
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－ 334 －
目次へ

Toxicology and Pharmacology, Laboratory of Cancer Biology and Molecular Immunology,
and Laboratory of Bio-Organic Chemistry and Medicinal Chemistry. In 1996, the newest
Laboratory of Neuropathology and Neuroscience was founded.
In recent years, significance of the research and graduate education at the School of
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: SHIMADA, Ichio. Professor
University Senators: SHIMADA, Ichio. Professor
ARAI, Hiroyuki. Professor
Head of Administration Office: ENDO, Katsuyuki－ 335 －
目次へ

DEPARTMENT OF PHARMACEUTICAL SCIENCES
Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry
OHWADA, Tomohiko. Professor, Ph. D., Organic and Medicinal Chemistry
OTANI, Yuko, Assistant Professor, Ph. D., Molecular Architectures
Research Topics:
1. New Approach to Functionalizing Aromatic Compounds Based on Designed
Superelectrophiles: Aromatic structures provide basic architecture for developing
functionalized materials such as Active Pharmaceutical Ingradient (API). However,methods for chemoselective, regioselective and stereoselective introduction of various
functional groups onto aromatic rings are still limited in terms of their applicability. This
project aims to provide a novel approach to functionalizing aromatic compounds by meansof development of the chemistry of newly designed superelectrophiles, i.e., highly
electrophilic organic species.
The following example of our reactions represented an oxyfuctionalization of aromaticrings by using an oxygen atom transfer of a nitro group onto the aromatic ring and direct
oximation of the aromatic compounds:

2. Synthesis of New Compounds Exhibiting Characteristic Structural Features andProperties: We revealed and utilize the structural features of a bicyclic amine,
7-azabicyclo[2.2.1]heptane derivatives, which induce non-planarization of amide
functionalities upon N-amide bond formation. This feature can be also applicable torelated -functionalities. For example, N-nitrosamines of the relevant bicyclic amine
－336－
目次へ

+

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 2-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 -amino acid derivatives are also studied. Helical structures are generated asshown below.
MeO
MeO

O
N

O

N

Boc

N
MeO
O

N

COOMe

OMe

3. Design and synthesis of intelligent molecules: We have a great interest in synthesis ofchemical modulators which control biological phenomena through interactions withmembrane proteins, that is 1) design and synthesis of ion channel modulators, and 2)
phospholipid-like modulators which is relevant to new membrane receptors.
(3-1) New BK channel openers were synthesized on the basis of the pimarane and abietane
－337－
目次へ

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 2014
(1) Publications: 6 papers.
(2) Presentations in symposiums: 19 papers.
(3) Student Awards: 2 papers (in symposiums).

－338－
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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 strategies and 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 intermolecularalkenylationofvariousC(sp3)–H
bonds
using
benzophenone
and(E)-1,2-bis(phenylsulfonyl)ethylene under photo-irradiated conditions.

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 2014, thetotal syntheses of complex natural products 4-hydroxyzinowol and ryanodol were achievedby using the Diels-Alder reaction, pairwise functionalization, and radical mediated C-C
bond formation as key transformations.

－339－
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3. Comprehensive total synthesis and functional analysis of natural products
Lysocin E is a novel antimicrobial peptide that targets menaquinone. In 2014, we
achieved the total syntheses and structure-function relationship study of lysocin E and its
synthetic analogues. Full solid-phase strategy was efficiently employed to constructcomplex cyclic depsipeptide structure. The retained antimicrobial activity of synthesizedenantiomeric analogue supported the molecular recognition of achiral menaquinone.

－340－
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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) robust, short, and concise synthesis of
biologically significant molecules, (3) design and synthesis of chemical biological tools, (4)development of catalysis medicine.
1．Pyrroloindolone Synthesis via a Cp*CoIII-Catalyzed Redox-Neutral Directed C-H
Alkenylation/Annulation Sequence
A C2-selective indole alkenylation/annulation sequence proceeded smoothly with catalytic
amount of a [Cp*CoIII(C6H6)](PF6)2 complex and KOAc. Intramolecular addition of analkenyl-Cp*Co species to a carbamoyl moiety gave pyrroloindolones in 58-89% yield in
one-pot. Clear difference was observed between the catalytic activity of the Cp*CoIII complex
and those of Cp*RhIII complexes, highlighting the unique nucleophilic activity of theorganocobalt species. The Cp*CoIII catalysis was also suitable for simple alkenylation process of
N-carbamoyl indoles, and broad range of alkynes, including terminal alkynes, were applicableto give C2-alkenylated indoles in 50-99% yield.

2. Regiodivergent Kinetic Resolution of Terminal and Internal rac-Aziridines with
Malonates under Dinuclear Schiff Base Catalysis
Regiodivergent parallel kinetic resolution of aziridines with malonates was achieved underdinuclear Schiff base catalysis. The regiodivergent reaction proceeded under catalyst-control
irrespective of the substituents on the aziridines, and 2.5-10 mol % of a Y(OTf)3/La(OiPr)3/a
dinucleating Schiff base = 1:1:1 mixture gave versatile -amino acid derivatives in 96->99.5%
ee. Not only terminal but also internal racemic aziridines reacted smoothly under suitably
－341－
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combined Lewis acid/Brønsted base catalysis.

3. Serine-Selective aerobic cleavage of peptides and a protein using
Cu/keto-ABNO/NOx/O2 system in aqueous media
The site-specific cleavage of peptide bonds is an important chemical modification of
biologically relevant macromolecules. The reaction is not only used for routine structural
determination of peptides, but is also a potential artificial modulator of protein function.
Realizing the substrate scope beyond the conventional chemical or enzymatic cleavage of
peptide bonds is, however, a formidable challenge. We developed a serine-selective
peptide-cleavage protocol that proceeds at room temperature and near neutral pH value,
through mild aerobic oxidation of its hydroxymethyl side chain promoted by
Cu/keto-ABNO/NOx/O2 system in aqueous media. The method is applicable to thesite-selective cleavage of polypeptides and even to a native protein (ubiquitin, >70 aminoacid residues).

4. Chemoselective aerobic photo-oxidation of 9H-fluorenes for the synthesis of
9-fluorenones using Ru(bpy)32+–Cu(I) system
－342－
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9-Fluorenones are an important core skeleton of various biologically active molecules
and functional organic materials. We developed aerobic C-H oxidation method of
9H-fluorenes under visible light irradiation in the presence of a Ru(bpy)32+–Cu(I) system toproduce various 9-fluorenones. The mild photoreaction provides concise access to
9-fluorenones bearing functional groups, such as esters and aldehydes, which areincompatible under previously reported oxidation conditions.

5. Copper-catalyzed regio- and stereoselective intermolecular three-component
oxyarylation of allenes
A copper(II)-catalyzed intermolecular three-component oxyarylation of allenes using
arylboronic acids as a carbon source and TEMPO as an oxygen source was developed. The
reaction proceeded under mild conditions with high regio- and stereoselectivity andfunctional group-tolerance. Simultaneous introduction of oxygen functionalities and carbon
skeletons to allenes realized rapid increase in molecular complexity. Thus the reaction
contributes to synthesis of multisubstituted allylic alcohols which is difficult to synthesize
by other means.
HO
5

R
R4

•

B

R5

OH
Cu(OTf)2 (10 mol %)t-BuBox (10 mol %)

R3 +
R1

TEMPO (1.2 equiv)
MnO2 (1 equiv)
DMF, rt

R4

OTEMP
R3

R1
up to >20:1 regioselectivity
up to >20:1 (E)

6. Copper-catalyzed asymmetric allylation of carbonyl compounds coupled withindole scaffold construction
A catalytic enantioselective method for the synthesis of 2-(2-hydroxyethyl)indole
scaffolds was developed. The process includes catalytic intramolecular amido-cupration ofallenes to generate an allylcopper species, followed by asymmetric addition of thethus-generated nucleophile to carbonyl compounds. This is the first example of catalytic
indole formation coupled with asymmetric C–C bond-formation via in situ generation of areactive, chiral allylcopper species. The reaction scope is broad and variety of
2-(2-hydroxyethyl)indole products can be produced in highly stereoselective manner.

－343－
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7.

Iron-catalyzed synthesis of functionalized isotetronic acid derivatives
A catalytic method to construct multi-functionalized isotetronic acids was developed forthe first time using cyclic hemiacetals and pyruvic acid derivatives as substrates. The key tosuccess was the combination of catalytic amounts of iron(III) trifluoroacetate and2-mercaptopyridine. The reaction proceeded even with a sugar, erythrose, to give apolyhydroxy isotetronic acid. A catalytic asymmetric variant was also developed using
6,6’-dimethoxy-binaphthyl phosphate instead of 2-mercaptopyridine.

8. Regioselective Trifluoromethylation of N-Heteroaromatic Compounds using
Trifluoromethyldifluoroborane Activator
Many important drugs, agrochemicals, and their lead compounds contain trifluoromethylgroup(s). Most processes currently used to access trifluoromethyl group-containing
molecules are performed by substitution of the carboxy or trichloromethyl groups using
hazardous fluorinating reagents under harsh reaction conditions. Cross-coupling reactions
between organohalides or boronic acids/esters and trifluoromethylating reagents are also
used. Direct C-H trifluoromethylation of organic molecules, however, is the ideal method of
introducing trifluoromethyl group(s). Despite the recent advances in C-H
－344－
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trifluoromethylationofN-heteroaromaticcompounds,
regioselective
C-H
trifluoromethylation of six-membered heteroaromatic compounds has yet to be achieved.
Herein we present a general and reliable method for the synthesis of trifluoromethylgroup-containing N-heteroaromatics through highly regioselective addition of atrifluoromethyl nucleophile to pyridine, quinoline, isoquinoline, and two or threeheteroatom-containing
N-heteroaromatic
N-oxidesactivatedbytrifluoromethyldifluoroborane. The C-H trifluoromethylation proceeds under mild
conditions in gram-scale with high functional group tolerance. This method will be useful inboth laboratory and industrial processes.
HO

N

MeO
N
O

K2CO3 (20 mol%)CsF (3.0 equiv)+ Me3SiCF3(3.0 equiv) ethyl acetate, 25 °C, 1 h MeOH, 50 °C, 5 h
60 °C, 24 h

BF2CF3
HO

N

MeO
N
CF3
75%

9. Synthesis of Pyridine N-Oxide–BF2CF3 Complexes and Their Fluorescence
Properties
Pyridine N-oxide–BF2CF3 and –BF2C2F5 complexes and their derivatives weresynthesized. Most of the complexes show fluorescence in both solution and the solid state.
By expanding the -conjugated skeleton, the color of the fluorescence could be changed
dramatically. A fluorophore with high solvent dependency could also be produced. Since
those compounds can be synthesized in gram scale in high yield, and are stable to oxygen,water, and heat, the complexes must have a high potential as organic functional materials.

10. Palladium-Catalyzed C-H Fluorosilylation of 2-Phenylpyridines: Synthesis of
Silafluorene Equivalents
Treatment of 2-phenylpyridines with amino(1,3,2-dioxaborolan-2-yl)diphenylsilane
produced fluorosilylated 2-phenylpyridines in good to excellent yields under palladium
－345－
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catalysis. This reaction is the first example of C-H fluorosilylation. Single crystal X-ray
structure analysis revealed a Lewis acid-base interaction between the silicon and nitrogenatoms, and the obtained fluorosilylated products are silafluorene equivalents. The
fluorosilylated products showed stronger fluorescence than the corresponding silafluorene
derivative.

11. Palladium-Catalyzed Direct C–H Silylation and Germanylation of Benzamides
and Carboxamides
A palladium-catalyzed regioselective activation of C(sp2)–H and C(sp3)–H bonds ofbenzamides and carboxamides, followed by coupling with disilanes to afford organosilanes
in moderate to high yields, with the aid of 8-aminoquinoline as a directing group, is reported.
Catalytic C(sp2)–H germanylation of benzamides also proceeds under the same palladiumcatalysis. The reaction tolerates a wide variety of functional groups and is scalable withoutyield reduction. The bidentate directing group is readily removed and recovered by thereaction with a hydrazine, with concominant generation of an acyl hydrazide.

Copper-Catalyzed Benzylic C(sp3)-H Alkoxylation of Heterocyclic Compounds
We achieved intra- and intermolecular C(sp3)-H alkoxylation of benzylic positions ofheteroaromatic compounds using CuBrn (n = 1, 2)/5,6-dimethylphenanthroline (or4,7-dimethoxyphenanthroline) and (tBuO)2 as a catalyst and oxidant, respectively. The
reaction proceeded at both terminal and internal benzylic positions of the alkyl groups. The
intramolecular alkoxylation was performed in gram-scale.

12.

－346－
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13.
Copper-Catalyzed/MediatedIntramolecularC(sp3)-H
andC(sp2)-H
Amidation/Acetoxylation
We successfully developed the first copper-catalyzed intramolecular C(sp3)-H andC(sp2)-H oxidative amidation. Using a Cu(OAc)2 catalyst and an Ag2CO3 oxidant indichloroethane solvent, C(sp3)-H amidation proceeded at a terminal methyl group as well asat the internal benzylic position of an alkyl chain. This reaction has a broad substrate scope,and various -lactams were obtained in excellent yield, even in gram-scale. Using a CuCl2
catalyst and an Ag2CO3 oxidant under an O2 atmosphere in dimethyl sulfoxide, however,
2-indolinone was selectively synthesized via C(sp2)-H amidation. Kinetic isotope effect(KIE) studies indicated that C-H bond activation is the rate-determining step. The
5-methoxyquinolyl directing group could be removed by oxidation.
A stoichiometric copper-mediated terminal position-selective C(sp3)-H acetoxylation
using a bidentate directing group and AgOAc as an oxidant was also achieved. This reaction
has high functional group tolerance, and is not affected by steric hindrance. The reaction
proceeds in excellent yield, even in gram-scale, and the directing group can be removed
after the reaction. Aromatic C(sp2)-H acetoxylation also proceeded under similar reaction
conditions.
O
N

N
H

1,2-dichloroethane
140 °C, 24 h

O
N

N
H

Cu(OAc)2 (20 mol%)
Ag2CO3 (3.0 equiv)N
82%

Cu(OAc)2 (1.0 equiv)
AgOAc (5.0 equiv)
CF3 NaOAc (1.0 equiv)
NMP, 145 °C, 24 h

O

N

O
N

N
H
73%

CF3
OAc

14. Attenuation of the Aggregation and Neurotoxicity of Amyloid-β Peptides by
Catalytic Photooxygenation
The pathological properties of amyloid- peptide 1–42 (A1–42) associated with Alzheimer
disease, such as aggregation potency and neurotoxicity, were attenuated by riboflavin-catalyzed
photo-oxygenation. A1–42 was oxygenated under neutral aqueous conditions at 37 °C using ariboflavin catalyst and visible light irradiation, with modifications at Tyr and His residues.
－347－
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Photo-oxidation of Aβ can be performed even in the presence of the cells by using a selective
flavin catalyst attached to an Aβ-binding molecule. The oxygenated A1–42 exhibited
considerably lower aggregation potency and neurotoxicity compared with native A.
Furthermore, the oxygenated A1–42 exhibited inhibitory activity against the aggregation andcytotoxicity of native A. Artificial catalytic transformation of pathogenic A to therapeutic
molecules (i.e., oxygenated A) could greatly impact A-targeted therapeutics.

15. Rational Design and Identification of Non-Peptidic Aggregation Inhibitor of Amyloid-βBased on a Pharmacophore Motif Obtained from cyclo[-Lys-Leu-Val-Phe-Phe-]
Inhibition of pathogenic protein aggregation may be an important and straightforward
therapeutic strategy for curing amyloid diseases. Small molecule aggregation inhibitors of
Alzheimer’s amyloid- (A) are extremely scarce, however, and are mainly restricted to dyeand polyphenol-type compounds that lack drug-likeness. Based on the structure-activity
relationship of cyclic Aβ16–20 (cyclo-[KLVFF]), we identified unique pharmacophore motifs
comprising side chains of Leu2, Val3, Phe4, and Phe5 residues without involvement of the
backbone amide bonds to inhibit A aggregation. This finding allowed us to design non-peptidic,
small-molecule aggregation inhibitors possessing potent activity. These molecules are the firstsuccessful non-peptidic, small-molecule aggregation inhibitors of amyloids based on rational
molecular design.

－348－
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16. Asparagine-Selective Cleavage of Peptide Bonds through Hypervalent
Iodine-Mediated Hofmann Rearrangement in Neutral Aqueous Solution
Amide bonds of peptides and proteins are generally unreactive toward hydrolysis, butbackbone amide bond cleavage at a specific amino acid-site in an aqueous neutral solution at
mild temperature could have many applications. Chemical cleavage methods that complement
enzymatic digestion should facilitate the determination of primary structures for peptides andproteins, especially for the substrates containing unnatural amino acids and/or chemical
modifications that are resistant to enzymatic hydrolysis. As a new entry of site-selective
chemical peptide bond cleavage, an asparagine-selective method using diacetoxyiodobenzene(DIB) is investigated. DIB-mediated Hofmann rearrangement at the primary amide moiety of an
Asn side chain afforded a five-membered N-acylurea intermediate that was successivelyhydrolyzed into two peptide fragments. The Asn-selective peptide bond cleavage proceeded in
an aqueous neutral solution at 37 ºC for various oligopeptides (20 examples) with a protected
N-terminus, including a disulfide bond-containing peptide, biologically active peptides, and[Pyr11]Aβ11–40, which is associated with Alzheimer disease. An unnatural peptide sequencecomprising D-amino acids was also successfully cleaved as well. Moreover, this method wasused to determine oxidation sites of a photo-oxidized Aβ3–16 derivative that was resistant toenzymatic cleavage.

－349－
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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
MORI, Takahiro. 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.

－350－
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Current topics include,
1. Activated chemical defense of a marine sponge
We revealed that the end product of calyculin biosynthesis was the pyrophosphate form inplace of the monophosphate such as calyculin A and C by the functional analysis of aphosphotransferase, CalQ encoded in the calyculin biosynthetic gene cluster as well as thereinvestigation of the sponge extract. To determine the correlations between injury to thesponge Discodermia calyx tissue and changes in its chemical profile, a short-term time-course
experiment with fresh D. calyx tissue was performed. The fresh tissue was minced for 2 minby a knife into about 1 cubic-millimeter-sized fragments. Portions of the fragments werecollected at different time intervals after wounding and flash-frozen in liquid nitrogen. As aresult, more than 25% conversion to calyculin A was observed in the methanolic extract of thetissue immediately after wounding. In contrast, no conversion was observed in unwoundedsponge tissue. Thus, the dephosphorylation is a rapid and specific process in response totissue disruption facilitating contact between the protoxin and the activation enzyme. The
discovery of phosphocalyculin A and C during the reinvestigation of the sponge extract,
together with the wound-activated biogenesis of calyculins catalyzed by the phosphataseactivity in the sponge-microbe association, confirms the activated chemical defense
mechanism underlying the chemical interaction between the symbiont bacterium“Entotheonella” and D. calyx (Fig. 1).

Fig. 1. Activated chemical defense of a marine sponge Discodermia calyx.

－351－
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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. Besides their biological activities, diverse chemical
structures are also important characteristics of fungal meroterpenoids, and those derived from
3,5-dimethylorsellinic acid (DMOA) include an especially large variety of molecules oftenwith 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 metabolic engineering or synthetic biology approaches. To elucidate thebiosynthetic pathway of DMOA-derived meroterpenoids and to identify enzymes with aninteresting activity, we have developed the heterologous fungal expression system inAspergillus oryzae, where multiple (>10) genes can be readily introduced, and resulting
metabolites are usually obtainable in good yield. By using this system as well as purified
enzymes, we have recently determined the complete biosynthetic pathways of fungal
meroterpenoids including terretonin, austinol, and andrastin A.
This year, we elucidated the complete biosynthetic pathway of anditomin, which have unique,highly oxygenated chemical structures with a complex bridged-ring system. The anditomin
pathway actually does not employ a previously proposed Diels-Alder reaction, but involves
the non-heme iron-dependent dioxygenase AndA to synthesize the bridged-ring by an
unprecedented skeletal reconstruction. Another dioxygenase, AndF, is also responsible for the
structural complexification, generating the end product anditomin by an oxidative
rearrangement.

Fig. 2 Complete biosynthetic pathway of anditomin.
－352－
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3. Structural basis for the one-pot formation of acylalkylpyrones from two β-ketoacyl units by
the fungal type III polyketide synthase CsyB
The structurally simple type III polyketide synthases (PKSs) utilize a single active-site tocatalyze iterative condensations of CoA thioesters and cyclization of the poly-β-ketointermediates, to generate various natural product scaffolds with remarkable biologicalactivities. The acylalkylpyrone synthase CsyB from Aspergillus oryzae catalyzed the one-pot
formation of the 3-acyl-4-hydroxy-6-alkyl-α-pyrone (AcAP) scaffold, from acetoacetyl-CoA,fatty acyl-CoA, and malonyl-CoA. This is the first type III PKS that performs not only the
polyketide chain elongation but also the condensation of two β-ketoacyl units.
The crystal structures of wild-type CsyB and its I375F and I375W mutants were solved at 1.7
Å, 2.3 Å and 2.0 Å resolutions, respectively. These crystal structures revealed a uniqueactive-site architecture featuring a hitherto unidentified novel pocket for accommodating theacetoacetyl-CoA starter, in addition to the conventional elongation/cyclization pocket with
the Cys-His-Asn catalytic triad and the long hydrophobic tunnel for binding the fatty acyl
chain. The structures also indicated the presence of a putative nucleophilic water molecule,
activated by the hydrogen bond networks with His377 and Cys155 at the active-site center.
Furthermore, the structures confirmed that the 18O atom of the H218O molecule isenzymatically incorporated into the final product. These observations suggested that the
enzyme reaction is initiated by the loading of acetoacetyl-CoA onto Cys155, and subsequent
thioester bond cleavage by the nucleophilic water generates the β-keto acid intermediate,
which is placed within the novel pocket. The second β-ketoacyl unit is then produced bypolyketide chain elongation of fatty acyl-CoA with one molecule of malonyl-CoA, and thecondensation with the β-keto acid generates the final products. Indeed, steric modulation of
the novel pocket by the structure-based I375F and I375W mutations resulted in alteredspecificities for the chain lengths of the substrates. These findings provide further strategies
toward expanding the catalytic repertoire of the versatile type III PKS enzymes and producing
structurally divergent, biologically active novel polyketides for drug discovery.

－353－
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O

O
CoAS

CoAS

CH 3

R

O

1 x CoAS

O

CH 3
OH

O
OH

R

O

O
R

OH

I375W
C278

C278

C278

L274

L274

I253

I375

I253

F375

H310
H377
C155

O

C3-C7 3-acyl-4-hydroxy-6-alkyl--pyrone
R = n-C2-C6

I375F
L274

O
R

R

C 3-C18 fatty acyl-diketide-CoA
R = n-C2-C17

WT

O

O

CoAS

C3-C18 fatty acyl-CoA
R = n-C2-C17

A254

O

C2-C18 3-acetyl-4-hydroxy-6-alkyl--pyrone
R = n-C1 -C17

malonyl-CoA

CoAS

O

CH 3

acetoacetyl-CoA

acetyl-CoA

O

I253

W375
H310

H310
A254

H377
C155

N343

N343

A254

H377
C155
N343

Fig. 3. The enzyme reaction of A. oryzae CsyB and active-site architectures of A. oryzae CsyB andits mutants.

－354－
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Laboratory of Advanced Elements Chemistry
UCHIYAMA, Masanobu. Professor, Elements Chemistry and Theoretical Chemistry
MIYAMOTO, Kazunori. Lecturer, Synthetic and Physical 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 on the creation of new materials utilizing combined synthetic organic
chemistry, physical chemistry, and computational chemistry perspectives. Tools forchemo-, regio- and stereo-selective introduction of various functional groups into
organic molecules are still quite limited in their applicability. Therefore, one of ouraims is to provide novel approaches to functionalize organic compounds, especiallyby means of newly designed ate complexes. Success here will provide powerful tools
for designing and creating new functional molecules. We also pursue research in awide range of chemistry-related topics, including organometallic chemistry, organic
chemistry, medicinal chemistry, macromolecular chemistry, spectroscopy, theoreticalchemistry, 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 groups as well as -deficient heterocycles. We have been tackling withthese synthetic problems and have developed well-designed ate complexes (zinc,aluminum, and copper) during the course of our research programs. These complexes
enable direct chemoselective metallation of aromatic compounds via deprotonation or
halogen-metal exchange reaction, which provides further chemical elaborations.

－355－
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2. A trans-Selective Diborylation Reaction of Alkynes via Pseudo-Intramolecular
Strategy: Vinylboronates, especially 1,2-diborylated olefins, are useful building blocks
in organic synthesis, and thus efficient synthetic methods to prepare those compounds
are of extreme importance. However, only a few methods affording cis-configurated
1,2-diborylated olefins have been reported so far and there has been no method for
preparation of their trans-counterparts. We anticipated that addition of boryl anion(equivalent) across triple bond would enable trans-selective diborylation reaction ofalkyne providing trans-1,2-diborylated olefins and set out to work on this research
program. The initial reactions between the alkoxide-activated diboron and various
alkynes resulted in no desired product formation. We then adopted a
pseudo-intramolecular reaction strategy by introducing tethered alkoxide functionality
onto alkyne, which enabled us to achieve regioselective trans-diborylation of alkynes
proving 1,2-diborylated olefins in trans-selective fashion for the first time. By
combining this method with Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction, structurally
controlled diverse tetra-substituted olefins can be synthesized. Moreover, the1,2-oxaborol-2(5H)-ol structure of the product itself is a potent pharmacophore, which isrecently attracting much attention, and this method is a powerful tool to provide
1,2-oxaborol-2(5H)-ols with high structural diversity. We discovered the firsttrans-selective diborylation of alkynes by the minute reaction designing and further
studies toward its application in medicinal chemistry are ongoing in our laboratory.

3. Dialkylzinc-mediated Cross-coupling of Perfluoroalkyl/aryl Halides with Aryl
Halides: Fluorine-containing organic compounds, especially aromatic and -conjugatedmolecules have attracted much attention in medicinal-chemical and materials sciences,and tremendous efforts have been devoted to development of efficient methods for
introduction of fluorine atom(s) or the trifluoromethyl group into organic molecules.
Perfluoroalkyl (RF) groups have been less well utilized as functional building blocks,
mainly due to the lack of efficient synthetic methodology for regio-controlled
installation of RF groups onto aromatic rings. The main hurdle is that RF-metal species
are very unstable even at cryogenic temperature and readily decompose via
-elimination of fluoride anion; this largely accounts for the immaturity of
－356－
目次へ

perfluoroalkylation reactions to date. Our approach capitalizes on the soft reactivity oforganozinc reagents. We found that the iodine-zinc exchange reaction between Et2Zn
and RF-I proceeds rapidly and the resulting RF-zinc is quite stable without
decomposition even at 120 °C. This RF-zinc was found to be coupled with a variety ofaryl halides with aid of catalytic amount of CuI (10 mol%) to afford the desired
perfluoroalkylated aromatics in moderate to high yields. We confirmed that our RF-zinccan be stored for at lease 3 months at room temperature in the dark under argon
atmosphere without loss of activity. Additionally, this unusual stability was explained
well by means of DFT calculations.
FG
X
Et 2ZnRF –I, DMPU
Halogen-Zinc
Exchange

Et
R F ZnDMPUDMPU

CuI (cat.)

FG
RF

Cross-coupling

R F–Zinc Complex

4. 18-Aromatic Benziphthalocyanine: A Functional Near Infra-red Dye with Tunable
Aromaticity: Phthalocyanine constituted from four isoindoline units is a well-studied
artificial molecule with 18 aromaticity fulfilling the Hückel rule and displays strong
absorption and luminescence in the visible to near infra-red range. On the contrary,benziphthalocyanine, which is an analogue of phthalocyanine whose one isoindoline
unit is replaced with a benzene ring, has been less well studied, and its electronic structure
including the discussion on its aromaticity has not been fully elucidated. We designed andsynthesized a novel benziphthalocyanine with a resorcinol unit in place of a benzene unit,
and analyzed its properties in detail. As a result, this benziphthalocyanine was found tochange its optical properties by chemical reactions/tautomerism on the resorcinol moiety,which is accounted by the interconversion between 6 (Phenol form) and 18(Quinoidalform) structures. Additionally, we found that the 18 form has strong absorption in thenear infra-red region. Further studies on the development of novel
environment-responsive infra-red dyes in line with this concept “tunable aromaticity”
are under way.

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HO

O

HO

OH

N

NH

N

N

N

N

N
N

H
N

N

N

N

Phenol form

Quinoidal form

DMF

N
H
N

ethanol

CHCl3- toluene

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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.
Several kinds of mushrooms are well-known in traditional medicine in Asia. Recent
studies showed they have various pharmaceutical activities such as food and drug
intoxication, anti-hypertension and anti-cancer. Among them, Basidiomycota andAscomycota species attract much attention because of their specialized secondary
metabolites and pharmaceutical activities, for example, anti-tumor drugs Lentinan from
Lentinula edodes and Schizophyllan from Schizophylum commune.
On the other hand, fungal infection happens often all over the world regardlessspecies, gender or age. Nevertheless, antibiotic, salicylic acid and fatty acid type anti-fungal
medicines were eliminated due to several reasons such as resistance, efficiency, side effects
and the ability to making profits. And the tendency of anti-fungal drug elimination will
accelerate in the future. Therefore, it is important to develop and discover new anti-fungal
compounds/drugs before these problems become severe.
－359－
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By means of paper-disk method, mycelium and culture broth from several kinds ofBasidiomycota, and Ascomycota fungi were screened for the anti-microbial activity toward
Microsporum canis, Candida albicans and Trichophyton rubrum. Among these fungi,
Lignosus rhinoceros, Isaria sp. and Ganoderma mastporum showed strong bioactivities.
L. rhinoceros were cultured in liquid potato dextrose (PD) medium, at 25℃ in thedark. Through the bioactivity-guided fractionation procedure, the bioactive compounds 1
and 2 were isolated by silica-gel column chromatography and NP-HPLC. Together with
1
H-NMR, 13C-NMR and HMBC, compound 1 was identified as 3,5-dimethoxybenzaldehyde,
and compound 2 was identified as 2-chloro-3,5-dimethoxybenzaldehyde. This is the firstreport of anti-fungal compounds from L. rhinoceros.
The culture broth of Isaria sp. showed strong bioactivity toward both M. canis andC. albicans. As the result, large scale culture was carried out for compounds isolation.
However, the bioactive fraction was seemed to exist as a compound which contains several
conformations and is difficult to analyze by NMR. Several methods were tried in order tounderstand the structure including isolation properties, methylation and acid treating.
Unfortunately, larger amount of the sample is necessary for the further application.
According to paper disk method results of M. canis, mycelia extract of G.
mastporum showed bioactivity. By means of bioactive guide fractionation method, theextract was applied to silica-gel column chromatography, NP/RP-HPLC to obtain benzoic
acid and ergosterol-peroxide as the anti-fungal compounds.
We are a very small group and our ongoing research projects are as follows:
biosynthesis of diterpene alkaloids, especially to clarify the biosynthetic origin of alkyl
amine using stable isotope labeled precursors; the search for anti-microbial compounds fromthe cultured tissues of medicinal plants.

－360－
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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. Label-free quantification of microRNAs using ligase-assisted sandwich hybridization on a
DNA microarray
MicroRNAs (miRNAs) can be used as biomarkers for cancer and other human diseases;
therefore, high-throughput and reliable miRNA-quantification methods are required to
exploit these markers for diagnostic testing. In this report, we describe the construction of aplatform for miRNA-quantification using ligase-assisted sandwich hybridization (LASH)
without miRNA-labeling. T4 DNA ligase was used to compensate for the low affinity
between miRNAs and two short complementary DNA probes, and it improved the
hybridization yield ~50,000 times. The LASH assay enabled synthesized miR-143 to bequantified at concentrations ranging from 30 fM to 30 pM. The LASH assay could also
quantify endogenous miR-143 released from cultured cells as well as some miRNAs in total
RNAs derived from blood. Furthermore, multi-color detection enabled us to distinguishbetween the highly homologous miR-141 and miR-200a. This simple label-freequantification technique is an easy-to-use approach that can be applied to disease diagnosis.
2. Sensitive fluorescence-activated sorting of microdroplets containing subcellular
structures by thermoreversible gelation polymer
We have developed a microfluidic-based fluorescence-activated droplet sorting systemusing a thermoreversible gelation polymer (TGP) as a switching material. Compared withtheconventional
fluorescence-activatedcellsorter(FACS),
TGP-based
fluorescence-activated droplet sorting can be performed using a relatively simple opticalsetup and enables a highly sensitive detection of the fluorescent target. Using this system,
－361－
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we successfully demonstrated the quick and sufficient isolation of a fluorescently labeled
subcellular structure (human artificial chromosome; HAC) from the crude cell homogenate.
The results presented here constitute the first demonstration of droplet sorting using TGP.
This droplet-based microfluidics platform can complement the conventional techniques inproteomics.
3. Evaluation of the effects of sample dilution and volume in hydrophilic interaction liquid
chromatography
The effects of sample dilution and volume on the peak shapes in hydrophilicinteraction liquid chromatography (HILIC) were evaluated using fluorescence labeled thiols
as model compounds and ZIC-HILIC as the HILIC column. The content of acetonitrile,which was selected as the diluent of the aqueous samples in this study, was varied 0−95 %in the injection samples, and the numbers of theoretical plates (NTPs) and retention times
were compared using a mobile phase composed of ammonium formate buffer/acetonitrile(25:75, v/v). Although the NTPs and retention times decreased with decreasing acetonitrile
content, the peak shapes were acceptable for samples with acetonitrile contents down to
50 % based on asymmetry factor. Furthermore, the sample volume had a serious effect for
samples with low acetonitrile contents. Although a high content of acetonitrile in samples isstill recommended, the capacity for the aqueous solution in the injection samples under
HILIC conditions should vary with the composition of the mobile phase and may be larger
than previously thought. These findings should be helpful in deciding the sample
composition under HILIC conditions, particularly in bioanalysis, where aqueous solution isoften contained in the injection samples and the sample dilution with an organic solvent
may decrease the detection sensitivity.

－362－
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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)
KOFUKU, Yutaka, Project 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 irradiated
－363－
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non-selectively using an RF field with a frequency corresponding to the aliphatic proton
resonances, then not only the aliphatic resonances but also the aromatic and amide ones 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
MAPK p38α pathway plays essential roles in intracellular signal transduction in response
to various stimulations. Within the pathway, p38α phosphorylates its specific substrates,
using ATP as a cosubstrate. On the other hand, intracellular ATP concentration is known todecrease considerably when cells are exposed to stressor. Currently, however, the molecularbasis of how p38α is kept active under low ATP conditions remains unknown.
－364－
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Here, we investigated the effects of the interaction between p38α and its specific substrates,
as well as of the another stress-associated environmental change, pH decrease, on p38α
structure and activity. We found that both the specific interaction and the pH decrease
independently enhance the kinase activity of p38α, mainly via enhancements of affinity toATP. Thus, the p38α-mediated stress signal is able to concomitantly achieve its robustness
and substrate specificity.

－365－
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Laboratory of Health Chemistry
ARAI, Hiroyuki. Professor, Health Chemistry/Biochemistry, Lipid Biochemistry
KONO, Nozomu. Lecturer, Lipid Biology
IMAE, Rieko. Assistant Professor, Lipid Biology

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.
Di-Ras1 and Di-Ras2 are atypical Ras-family small GTPases and expressed predominantly
in brain tissues. We found Di-Ras2 co-purifies with SmgGDS from rat brain cytosol. E. coli
recombinant Di-Ras2 proteins can bind directly to SmgGDS. The interaction with SmgGDS
reduces the affinity of Di-Ras2 for guanine-nucleotides and increases the protein stability of
Di-Ras2 in living cells. These findings suggest that Di-Ras2 activity may be regulated by theinteraction with SmgGDS. We are also working on other atypical small G proteins, andunderstanding the significance of their unique structures may reveal novel modes of action ofsmall G proteins.
2. Molecular mechanisms that mediates nutritional regulation of stem and progenitor cells
There have been a number of signaling molecules identified so far that inform cells of thenutritional status. Such signal transduction is often deranged in human diseases such as diabetes
and cancers. Undifferentiated, progenitor and stem cells undergo self-renewal, differentiationand quiescence. Although the nutritional status of the organism has been known to have great
influence on their choice among these cell fates, its mechanism remains to be delineated. Using
C. elegans, we have found that the insulin-TORC1 (Target of Rapamycin Complex 1) pathway
plays a key role in switching between quiescence and activation of stem and progenitor cells in
response to change in the dietary environment. Recently, it has been reported that G protein Rag
mediates amino acid signaling to TORC1 activation. We found that feeding amino acids,
combined with carbon sources, promotes release from quiescence in multiple types ofprogenitor cells. Moreover, constitutive activation of Rag G proteins, instead of feeding aminoacids, can show the similar effect on the nutrient-dependent reactivation in a manner dependent
on TORC1 activity. These findings suggest that the Rag-TORC1 pathway mediates amino acidsensing of progenitor cells. Taking advantage of the powerful C. elegans genetic system, we
have recently identified several genes involved in the nutritional regulation of stem andprogenitor cells. We are currently attempting to delineate the molecular relationship between
these genes and the insulin-TOR signaling pathway.
3. Understanding the mechanism of collagen export from the Endoplasmic Reticulum.

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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. Recently we have identified Sec12, a guanine-nucleotide
exchange factor for Sar1 GTPase as an interactor of cTAGE5. The interaction is required for
Sec12 to correctly localize to the ER exit sites. Moreover, the interaction of cTAGE5 with
Sec12 is necessary for collagen secretion.

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Laboratory of Molecular Biology
GOTOH, Yukiko. Professor, Molecular and Cell Biology, Neuroscience, Signal
Transduction
KISHI, Yusuke. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Neuroscience
FURUTACHI, Shohei. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Neuroscience
OKAZAKI, Tomohiko. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal
Transduction
HIGUCHI, Maiko. Project Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal
Transduction
Research Projects
1. Regulation of neural stem/progenitor cell fate during mouse neocortical development
We are currently tackling fundamental questions in neurobiology and stem cell biology
including- what defines the ‘stemness’ or ‘differentiation potential’ of NSCs?; Whatmechanisms govern the temporal fate switch of NSCs during neocortical development?
(what is the timer?) ; which embryonic cells are the origin of adult NSCs and what are
special about these cells?; what regulates the diversity of neuronal and astrocytic subtypes,
and what coordinates their area-specific organization? Through answering them, we would
like to unveil basic mechanisms of brain development and to obtain knowledge useful forregenerative medicine.
- Epigenetic control of neural stem/progenitor cell fate
Tissue stem cells in the developing central nervous system (CNS), called neural stem cells(NSCs) or neural precursor/progenitor cells (NPCs), produce various neuronal and glial cell
types in a developmental stage-dependent manner. The temporal and spatial regulation of
NSCs’ differentiation potential is key for precise formation of the complex structure of the
CNS.
Throughout development, the differentiation potential changes as NSCs pass throughphases of expansion, neurogenesis, and astrogenesis. Interestingly, both cell intrinsic andcell extrinsic mechanisms appear to be important for these transitions. We are interested in
examining the mechanisms underlying the timing of these transitions. The timing of thetransition between the neurogenic and astrogenic phases is critical for brain development, inparticular because the length of the neurogenic phase is an important parameter indetermining the number of neurons in each brain region. We found that the polycomb group

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complex (PcG) restricts neurogenic competence of NPCs and promotes the transition of
NPC fate from neurogenic to astrogenic.
Moreover, PcG represses the promoter of the proneural gene neurogenin1 and 2 in adevelopmental stage-dependent manner and serves as a developmental timer. We found thatPcG also plays an essential role in regulating NPCs’ fate transitions within the neurogenic
phase, which occur as the switch from producing one neuronal subtype to another. We are
now investigating the mechanism by which PcG acts in a local- and developmental
time-dependent manner. As this is a common and important issue for the fate control oftissue stem cells, we hope that our work will shed light on general mechanisms of stem cellfate control.
Previous studies on chromatin regulation have mainly focused on specific genomic loci.
Surprisingly, we found that, in addition to “local” changes in the chromatin state at specificloci, the “global” chromatin state in the whole genome changes during neural development.
This work revealed that HMGA proteins mediate the open chromatin state in early-stage
NSCs, conferring on them the neurogenic potential.
- Signaling pathways that regulate neural stem/progenitor cell differentiation
We have been investigating signaling pathways that control the NSC fate anddifferentiation. We found that the transcription factor Stat3 maintains the NSC pool anduncovered that there is crosstalk between Stat3 and the Notch effectors Hes1/5, playing anessential role in maintenance of NSCs. We also found that Wnt/beta-catenin signaling
instructs neuronal differentiation of NSCs and promotes production of neuronal progenitors
in the neocortex, whereas PDK1-Akt signaling promotes GABAergic neuronal productionin the ganglionic eminences.
In the developing neocortex, once NSCs commit to becoming neurons, they stop dividing
and start to migrate toward the pial surface. Thus, we asked what mechanisms couple
neuronal fate commitment, cell cycle arrest, and neuronal migration. First, we found that the
cdk inhibitors p57 and p27 contribute to coupling cell cycle arrest and neuronal migration.
Furthermore, our works indicates that Scratch1 and Scratch2 are the missing link that
couples neuronal fate commitment and the onset of migration- proneural transcription
factors, which promote neuronal fate commitment, also induce the expression of Scratch
proteins, which in turn trigger the delamination of newborn neurons from the ventricularsurface by suppressing the expression of E-cadherin and other proteins essential for celladhesion. Since Scratch proteins belong to the Snail superfamily that mediates the

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epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in various contexts, onset of neuronalmigration can be considered an EMT-like process.
During the neurogenic phase of mammalian brain development, only a subpopulation of
NSCs differentiates into neurons. Our results support the notion that different levels of Dll1
expression among NPCs works through cell-cell interactions, most likely through theNotch-Delta lateral inhibitory signaling pathway, to mediate the selection of differentiating
cells. Dll1 is an essential feedback signal from differentiating cells that suppresses excess
neuronal differentiation and maintains the NSC pool both in the embryonic and adult brain.
- Mechanisms that regulate the generation and maintenance of adult NSCs
In contrast to the embryonic NSCs that quickly and sequentially produce a variety ofneural cell types in a limited time, adult NSCs have a very different mission. Namely, they
have to produce the same sets of neural cell types for a very long time (a lifetime) with littlechanges in their differentiation potentials. We are very much interested in the differences
between embryonic and adult NSCs and in trying to find the molecular basis of thesedifferences.
One prominent feature of adult NSCs is their low frequency of cell division, just like manyother adult tissue stem cells. To elucidate the role of the slow cell cycle/infrequent divisionin adult NSC biology, we identified a cell cycle inhibitor responsible for their slow cell
cycle. This inhibitor, the cdk inhibitor p57, is highly expressed in adult NSCs and is reduced
upon neurogenic stimuli such as running and kainic acid injection, resulting in the releasefrom the cell cycle arrest. Importantly, while a short-term deletion of p57 increases adultneurogenesis, a long-term deletion of p57 decreases the number of adult NSCs andneurogenesis. This indicates that the slow cell cycle of adult NSCs is essential for
preventing the exhaustion of these cells.
Adult NSCs are supported and controlled by a microenvironment (niche), which isessential for their maintenance. We found that the Notch ligand, Dll1, is a critical part ofthis niche and is essential for NSC maintenance. Dll1 is expressed in “activated” NSCs and,surprisingly, segregated asymmetrically to one daughter cell during mitosis. Dll1-inheriting
cells then commit to the neuronal fate and send the signal for NSC maintenance to the otherdaughter cell, resulting in asymmetric cell fate between the two daughter cells of an NSC.
This study thus unveils that the sister cell is an important “niche” for NSC maintenance. The
asymmetric segregation of Dll1 is likely important in maintaining the NSC pool size
through divisions.

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2. Roles of stress-activated MAP kinase in cell death and innate immunity
Previously, we identified MAP kinase and its activator (MAPKK) in growth
factor-stimulated mammalian cells as well as in Xenopus oocytes. A subgroup of our lab iscontinuing the study on MAPK signaling, now focusing on a member of the stress-activated
MAPK superfamily, JNK.
JNK plays a pivotal role in cell death induced by a variety of cellular stresses. Several
proapoptotic proteins, including Bad and FOXO3a, commonly become associated with
14-3-3 upon phosphorylation by survival-mediating kinases such as Akt and localized in thecytoplasm. We found that phosphorylation of 14-3-3 by JNK releases Bad and FOXO3afrom 14-3-3 and promotes their mitochondrial translocation, allowing them to induce
apoptosis, thereby antagonizing the effects of Akt signaling.
We found that JNK is also responsible for the enhancement of Ca2+-evoked release of
secretory vesicles by NGF treatment in PC12 cells. JNK directly associates with andphosphorylates synaptotagmin-4, causing it to become localized to mature secretory vesicles,
and enhancement of their Ca2+-evoked release. These results have revealed a previously
unrecognized molecular link between peptidyl growth factors and secretory machinery.
Currently, we are investigating the roles of stress-activated MAPK pathways in innate
immunity. At early stage of viral infection, host cells employ two strategies to prevent viral
expansion: interferon (IFN) response and apoptosis. It is, however, unknown what
conditions might discriminate between the usage of these two strategies and what molecularmechanisms would underlie such discrimination. We are now working on identifying themechanisms that mediate the choice between these two host defense strategies.
3. Regulation of cell migration and invasion by the proto-oncogene Akt
Akt is a serine/threonine kinase whose excess activation is often associated with malignant
cancers. Akt has been suggested to promote tumorigenesis via aberrant promotion of cell
survival, proliferation, transloation/metabolism etc. We identified several targets of Akt inthe context of cell survival such as Mdm2, a ubiquitin ligase for the tumor suppressor p53.
Akt-mediated phosphorylation of Mdm2 results in ubiquitination and degradation of p53.
Since p53 is responsible for DNA damage-induced apoptosis, Akt activation makes cells
resistant to DNA damage. We also found that Akt plays prerequisite roles in growth
factor-stimulated directional migration of fibroblasts, which may be involved in tumor cell
invasion during metastasis.

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We have also investigated the mechanisms by which growth factors regulate Akt signaling.
We found that PAK serves as a scaffold and regulates the efficiency, localization andspecificity of the PDK1-Akt pathway. PAK mediates Akt-stimulated cell migration but notsurvival. Akt promotes cell migration partly through microtubule stabilization and
FAK-dependent adhesion turnover.

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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
OBATA, Fumiaki. Project Assistant Professor, Molecular Genetics
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. Regulation and function of cell death signaling in development, growth, and aging
Many unwanted cells are removed by programmed cell death during development and in
adult recycling tissues. When apoptosis is inhibited, pro-inflammatory necrotic cell deathoccurs, instead. Necrosis is involved in the pathogenesis of various diseases with
inflammation such as cancer, ischemia/reperfusion, and arteriosclerosis. However, thesystemic responses to the necrotic cells in our bodies are not fully elucidated. We havesucceeded in the induction of local necrosis of the Drosophila wing cells by inhibiting the
apoptosis in vivo and revealed that systemic innate immune reaction occurred in this model.
Toll-mediated inflammatory reaction activates the transcriptional factor dFoxO in the fat
body that leads to the energy wasting. We performed metabolomic analysis of hemolymph
from apoptosis-deficient mutants and found increased sarcosine and reduced
S-adenosyl-methionine (SAM) levels in apoptosis-deficient mutants. This was due toupregulation of glycine N-methyltransferase (GNMT). GNMT was cell-autonomously
upregulated by dFoxO in the fat body and GNMT upregulation is a possible rheostat forcontrolling energy loss during fasting as well as inflammatory conditions. Regulation ofsystemic energy metabolism by local necrotic cells may be direct cause or the factors ofdeterioration of some inflammatory diseases including cancer or diabetes and thus could be
the novel therapeutic target.
2, Regulation of cell number and size of tissue via programmed cell death
Each organ increases its mass to acquire a proper size determined by genetic andenvironmental conditions, so that animals can get integrated bodies as a whole during
development. Organ growth is accompanied by cell growth, proliferation and death.
However, it is still unclear how these cellular events are coordinated to regulate organ size.
We focus on the caspases as coordinators of organ growth since caspases are known not
only as the executors of cell death, but also as the regulators cell proliferation. We utilize
the development of Drosophila wings as a model. Wings emerge from wing imaginaldiscs, the larval epithelial cells, during metamorphosis. We inhibited caspase activity
－376－
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throughout the wing disc and examined the phenotype. As a result, wing size wassignificantly reduced owing to the reduction of both cell size and cell numbers compared to
the wild type. In addition, caspase-inhibited flies showed disruption of wing size
symmetry, suggesting the reduced ability to obtain the proper organ size. These results
indicate that caspases contribute to the precise determination of organ size via coordinating
the cell growth, proliferation and death.
3. Formation and maintenance of neural network
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 molecular mechanism underlying PN dendrite targeting, we performed
MARCM-based genetic screen and identified an evolutionarily conserved protein, Strip(Striatin-interacting protein). By using Drosophila genetic and biochemical methods, wefound that loss of strip gene exhibited the defects in dendrite branching and axon elongation.
Furthermore, we uncovered that Strip forms a complex with molecules involved in
intracellular trafficking such as Dynactin component Glued and Rab5 GEF Sprint, thus Strip
contributes to the proper trafficking of proteins in neuronal cells, which is essential for theneuronal morphogenesis. Further investigation of the Strip function may lead to anunderstanding of the detailed molecular mechanism of neural circuit formation and thecause of the neurodegenerative diseases in the future.
4. Metabolic regulation of cell death, 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 it remains unclear yet how the control of energy metabolism is coupledwith cell death, development, and growth. We have revealed how energy metabolism isreorganized during early mouse developmental stages by exhaustive metabolomics analysis
and gene expression analysis. We are now investigating the regulative mechanisms of
metabolic reorganization around mid-gestation stages.
5. Molecular mechanisms of hibernation
Hibernation is an energy-saving strategy to survive in harsh environmental conditions
during winter with little or no food. Mammalian hibernators including squirrel and hamsters
are tolerant to low core body temperature and drastic decrease of heart rates during
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hibernation, whereas such conditions cause severe organ damages and death in
non-hibernators including mice and humans. Interestingly, such tolerance seems to develop
during pre-hibernation season prior to hibernation but not in non-hibernating seasons.
Mechanisms that confer the tolerance to hibernation in the pre-hibernation season remain
totally unclear. Using a well-controlled hibernation-inducing system and RNA-seq analysis,
we are trying to reveal how the hibernators remodel their body during the pre-hibernationseasons in order to hibernate.
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. Moreover, we found that in isolated condition, the digestion
process was disturbed and their behavior is hyper-activated. We aim to study the molecularmechanisms how social deprivation affects the health in ants by using the transcriptome
analysis and comparing the gene expression between isolated and grouped individuals.

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Laboratory of Cell Signaling
ICHIJO, Hidenori. Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
NAGURO, Isao. Lecturer, 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. Naguro Group
This group is studying on the cellular stress response through ASK family proteins, especially
focusing on osmotic stress and oxidative response. One of the main project is the research on ASK3 inosmotic stress response, which is most recently identified among ASK family proteins. We haveidentified that ASK3 regulates the WNK1-SPAK/OSR1 pathway which is involved in the osmotic
stress response and the control of blood pressure at the kidney. And we found that ASK3 KO mice
exhibit hypertensive phenotype through the misregulation of the WNK1-SPAK/OSR1 pathway. We
have established a genome-wide siRNA screening system searching for the regulators ofosmo-responsive proteins (e.g. ASK3) to identify the cellular sensor and transducer for the osmotic

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stress signaling. 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 thistechnology, we are now exploring the binding proteins of ASK3 as a pilot experiment. We are also
studying on the phenotype of ASK KO mice in several pathological conditions such as cancer andcancer metastasis. Moreover, we are now starting single cell analysis of the signal transduction in
response to oxidative stress.

2. Sekinei 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 identified novel regulators of PGAM5 cleavage by using establishedquantitative evaluation system of the amount of cleaved PGAM5. In addition to this in vitro
analysis, we also identified the novel phenotypes of PGAM5 KO mice. In addition to above
mitochondrial resident proteins, this group is focusing on oxidative stress-responsive genes,
NR4A2 and KLHDC10. About KLHDC10, we are now analyzing knockout mice phenotypes.
3. 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
superoxide dismutase (SOD1) mutations are identified in ALS patients, it is unclear whether all themutations are pathogenic or just single nucleotide polymorphisms unrelated to the disease. Recently,
we have found that ALS-linked pathogenic SOD1 mutations induce a common conformational change
in SOD1. Based on this model, we developed novel mechanism-based diagnostic antibodies, which
could distinguish pathogenic SOD1 mutants from wild-type SOD1 or non-pathogenic SOD1 mutants.
.

4. Hattori Group
This group is studying the physiological functions of ASK family proteins. Our recent topic is mainly
focusing on the function of ASK1 in adipose tissues. A number of studies suggest that brown adipose
tissue, a type of adipose tissue, has an ability to dissipate energy in the form of heat and is considered
as a potential therapeutic target for metabolic diseases. We found that ASK1 regulates brown adipocyte
maturation through the induction of several genes, which are involved in critical function of brown
adipocytes. We are now investigating the precise mechanism how ASK1 pathway control thetranscriptional mechanism, which might provide us novel information on regulation of brown adipose
tissue activity.

5. Homma Group
This group takes over Fujisawa Group’s project from April. We are focusing on the molecularmechanisms underlying the inherited forms of the motor neuron disease, amyotrophic lateral sclerosis(ALS). Although more than 100 different Cu, Zn superoxide dismutase (SOD1) mutations are

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identified in ALS patients, it remains controversial whether all of them exert common toxicities.
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 the precise
mechanism of SOD1 conformational change and therapeutic interventions for ALS model mice using
low molecular weight compounds.

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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  rings and two inner rings, which are made up of seven structurally similar α and β subunits, respectively; therings form an α1-7β1-7β1-7α1-7 structure. The β1, β2, and β5 catalytic subunits, as threonine
proteases, are associated with caspase-like, trypsin-like, and chymotrypsin-like activities,
respectively. In 1994, work in vertebrate proteasome led to the discovery of the"immunoproteasome" whose β1, β2, and β5 units are replaced by the structurally related andIFN-γ-induced β1i, β2i, and β5i, respectively, which emphasized their specialized functionsin immune responses (i.e., functioning as a professional antigen processing enzyme). Lately,
we identified another unique "thymoproteasome", which contains a novel catalytic subunit,
designated 5t, which is expressed exclusively in the thymus (Science 2007). We found that
β5t-deficient mice displayed defective thymic development of CD8+ T cells, suggesting a
key role for thymoproteasome in the development of the MHC class I-restricted CD8+ T cell
repertoire during thymic positive selection (reviewed in Trends Immunol 2008, Curr Opin
Immunol 2008, Curr Opin Immunol 2012).
Our discovery of two proteasome assembling chaperones (PAC1/2 and PAC3/4
heterodimeric complexes) represents another breakthrough in the field of proteasome
research as it defines the possible mechanisms of mammalian 20S proteasome assembly(Nature 2005, Mol Cell 2006, NSMB 2008, EMBO J 2008 and reviewed in NRMCB in2009). We 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).
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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, nematode, 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.

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

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DEPARTMENT OF PHARMACY
Laboratory of Chemistry and Biology
URANO, Yasuteru
Professor, Chemical Biology
HANAOKA, Kenjiro Associate Professor, Chemical Biology
UENO, Tasuku
Assistant Professor, Chemical Biology
TERAI, Takuya
Assistant Professor, Chemical Biology
KOMATSU, Toru
Project 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 2014:
1. Development of enzyme-activated photosensitizer for selective cell ablation. (Angew.
Chem. Int. Ed., 2014, 53, 6772-6775)
To understand the function of a specific cell type within a complex network, such as thenervous system, or during biological development, an efficient method of ablating cells ofinterest is needed. One of the useful tools for the purpose is photosensitizers, that, upon lightirradiation, generate active oxygen species (ROS), such as singlet oxygen(1O2), and cause
oxidative stress to induce cell death. We found that the present photosensitizers with

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activatable characters were not able to induce cell death specifically in regions of interest in
living tissues, probably owing to their relatively low activation ratio. Therefore, to design anactivatable photosensitizer that shows drastic activation of photosensitizing ability, we
focused on the spirocyclization of xanthene-based dyes. We decided to develop an
activatable photosensitizer by introducing selenium at the 10-position of our previously
reported rhodol derivative HMDER, which is a suitable scaffold for a -galactosidase
fluorescent probe. We chose a hydroxymethyl group as an intramolecular nucleophile tostabilize the spirocyclized structure. Accordingly, we synthesized HMDESeR and its
methylated derivative (HMDESeR-Me) as pilot compounds.
HMDESeR exists mainly in the open xanthene form at the physiological pH value of 7.4.
The open form of HMDESeR exhibits an absorption in the visible region (maximum at 558nm), and produce 1O2 upon laser irradiation at 532 nm. The scaffold with a selenium atom
makes this compound an effective photosensitizer. On the other hand, the methylated
derivative, HMDESeR-Me, exists as an equilibrium mixture of two forms. Its pKcycl value
was determined to be 5.3, thus indicating that HMDESeR-Me is present predominantly as
the colorless spirocyclic form under physiological conditions. To develop a photosensitizer
activatable by -galactosidase, we replaced the methyl group of HMDESeR-Me with a-galactoside group, which should be cleaved by -galactosidase. We showed the selective
activation of photosensitizer HMDESeR-Gal in cellular systems and cultured tissue ofDrosophila melanogaster based on -galactosidase expression. We expect that this design
strategy can be extended to the development of activatable photosensitizers directed at othertypes of cells.

(A) Design of photosensitizers(B) Development of HMDESeR-Gal(C) Selective cell ablation by HMDESeR-Gal

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2. Small Molecule-based Targeted MRI Contrast Agents: Application for Detection of
Atherosclerotic Plaque (Org. Biomol. Chem., 2014, 12, 8611-8618)
Atherosclerosis is a progressive disease characterized by thickening arterial walls dueto the accumulation of lipids and fibrous elements. Cardiovascular disease due toatherosclerosis is the leading cause of mortality worldwide. In spite of its high risk,
diagnosis of atherosclerosis has been possible only at advanced stages of disease. However,
the most important clinical complication is acute occlusion as a result of rupture ofatherosclerotic plaques, which can occur even at an early stage. Therefore, a method forearly detection of atherosclerosis is required.
Magnetic resonance imaging (MRI) is a noninvasive diagnostic modality that can
provide three-dimensional images of the body with high resolution. MRI is based on 1H
NMR signals derived mainly from water protons, and paramagnetic Gd3+ complexes andmagnetic nanoparticles are widely used as MRI contrast agents, because they can enhance
MRI signals via magnetic interaction with water protons. Several MRI probes foratherosclerotic plaques have been reported, and most of them are MRI contrast agents
conjugated with the specific ligands or antibodies directed towards various atherosclerotic
markers. However, the target molecules are generally present in atherosclerotic plaques atonly nanomolar order concentration. Consequently, this strategy is hampered by the low
sensitivity of MRI. Aiming to develop an alternative approach, we hypothesized that a
MRI probe that specifically targets the atherosclerotic “environment” would be efficiently
accumulated in atherosclerotic plaques regardless of the concentration of atherosclerotic
markers, and thus would be suitable for sensitive detection of atherosclerotic plaques by
MRI. We focused on the lipid-rich environment of atherosclerosis and developed a novel
Gd3+-based MRI probe, 2BDP3Gd, for atherosclerotic plaques based on the strategy oftargeting this lipid-rich environment. The design employed a lipophilic fluorophore,
BODIPY, as a lipid-rich environment-targeting moiety. We first confirmed that 2BDP3Gd
showed high affinity for atherosclerotic lipid-rich environments such as lipid droplets ofadipocytes and foam cells. 2BDP3Gd was accumulated preferentially in atherosclerotic
plaques in ApoE−/− mouse model of atherosclerosis, based on fluorescence imaging of the
BODIPY moiety. Further, we showed that 2BDP3Gd could visualize atherosclerotic
plaques in aorta of WHHL rabbit in T1-weighted MR images in vivo. These results
indicate that 2BDP3Gd is an excellent candidate for sensitive MRI detection ofatherosclerotic plaques even in humans.

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3. Highly sensitive detection of acrolein based on two-step tethering approach. (Chem.
Commun., 2014, 50, 14946-14948)
Acrolein (CH2CHCHO) is a strong electrophile that disrupts important cellularfunctions by covalently modifying biomolecules, including proteins and DNA. Acrolein
and its protein conjugate are of interest as disease markers. For example, they werereported to be increased in plasma of patients with chronic renal failure or brain infarction.
Therefore, quantification of acrolein in biological samples such as plasma or urine ispotentially of diagnostic value. However, conventional methods for detection of acrolein
are not suitable for high-throughput assay, and hence are not applicable for diagnosis. A
practical detection method for pathological concentrations of free acrolein (sub to low
micromolar range) is expected to find many applications in the medical and biologicalfields. For fluorescence detection of acrolein at the low concentrations that exist in
biological samples, we considered that it would be essential to remove background signals
by isolation of the target compound. As the use of HPLC is undesirable for highthroughput analysis, we considered that a two-step tethering procedure to a solid phase,taking advantage of the characteristic ,-unsaturated carbonyl reactivity, would be aneffective alternative. We developed the fluorescent probe-based system that can detect as
little as 1 M acrolein; the fluorescence increased linearly as a function of added acrolein
concentration in plasma. We applied the method for detection of acrolein in plasma ofmice treated with cyclophosphamide (CPA). CPA and its analog ifosfamide are
well-known anticancer agents. However, it is suggested that these drugs are metabolically
activated by the liver P450 system, and then decomposed into phosphoramide mustards
and acrolein. CPA (0.4 mg per body) in saline was injected intravenously, and then 30 min
later, the mice were sacrificed and the plasma was collected. The acrolein concentration inplasma was markedly increased in CPA-treated mice. The results clearly demonstrate that
our method can detect acrolein generated in vivo.
(A) Scheme of acrolein detection(B) Fluorescence detection of acrolein(C) Effect of CPA on
acrolein formation

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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.
Structure-based design of novel human TLR8 agonists
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-associatedmolecular patterns”. TLR7 and TLR8
recognize ssRNA and initiate innate
immune responses. Moreover, several
small molecule compounds have been
identified as TLR7 and TLR8 activators.
C2-butyl furo[2,3-c]quinolone (DS877)
wasreportedwithpurelyTLR8agonistic activity. This compound was
successfully co-crystallized with thehuman TLR8 ectodomain, and the co-

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crystal structure revealed ligand-induced reorganization of the binding pocket of TLR8. The loss of a
key hydrogen bond between the oxygen atom of the furanyl ring of the agonist and Thr 574 in TLR8
suggested that the furan ring is dispensable. Employing a disconnection strategy, 3- and 4-substituted
aminoquinolines were investigated. Focused structure-based ligand design studies led to theidentification of 3-pentyl-quinoline-2-amine as a novel, structurally simple, and highly potent human
TLR8-specific agonist (EC50 = 0.2 μM). Preliminary evaluation of this compound in ex vivo humanblood assay systems revealed that it retains prominent cytokine-inducing activity. Together, theseresults indicate the suitability of this compound as a novel vaccine adjuvant, warranting further
investigation.

Crystal structures of human β-galactosidase in complex with chemical chaperones
GM1 gangliosidosis and Morquio B disease are autosomal recessive diseases caused by thedefect in the lysosomal β-galactosidase (β-Gal), frequently related to misfolding andsubsequent endoplasmic reticulum-associated degradation (ERAD). Pharmacologicalchaperone (PC) therapy is a newly developed molecular therapeutic approach by using
small molecule ligands of the mutant enzyme that are able to promote the correct folding,prevent ERAD and promote trafficking to the lysosome. In this report, we describe the
enzymological properties of purified recombinant human β-GalWT and two representative
mutations in GM1 gangliosidosis
Japanese patients, β-GalR201C and βGalI51T. We have also evaluated the PC
effect of two competitive inhibitors ofβ-Gal. Moreover, we provide detailed
atomic view of the recognition
mechanism of these compounds incomparison with two structurally
related analogues. All compounds bindto the active site of β-Gal with thesugar moiety making hydrogen bonds
to active site residues. Moreover, thebinding affinity, the enzyme selectivity
and the PC potential are strongly
affected by the mono or bicyclic
structure of the core as well as theorientation, the nature and the length ofthe exocyclic substituent. These results
provideunderstandingonthemechanism of action of β-Gal selective
chaperoning by newly developed PC compounds.
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Crystal structure of protein arginine methyltransferase 7
Protein arginine methyltransferase 7 (PRMT7) is a member of a family of enzymes thatcatalyze the transfer of methyl groups from S-adenosyl-L-methionine to nitrogen atoms on
arginine residues. Here, we describe the crystal structure of Caenorhabditis elegans PRMT7
in complex with its reaction product Sadenosyl-L-homocysteine. The structural
data indicated that PRMT7 harbors twotandem repeated PRMT core domains thatform a novel homodimer-like structure. Sadenosyl-L-homocysteine bound to the Nterminal catalytic site only; the C-terminal
catalytic site is occupied by a loop that
inhibits cofactor binding. Mutagenesis
demonstrated that only the N-terminal
catalytic site of PRMT7 is responsible forcofactor binding.

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

Figure 1 Structure of lysocin E

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Figure 2. Regulation of RNA degradation by CvfA and PNPase(Numata et al., J. Biol. Chem.)

Matsumoto et. al. succeeded to develop a novel diabetic animal model by using
silkworm for evaluation 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 andmetformin, which are used for treatment of type II diabetes in clinical, led todecrease in sugar level of hemolymph and improve glucose tolerance in thesilkworms. The diabetes animal model by using silkworm might contribute todevelop a new anti-diabetic drug for treatment of type II diabetes. We also
succeeded to establish a diabetic silkworm-infection model for understanding
molecular mechanisms of infection in diabetes patient.

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Adjunct Laboratory
Laboratory of Bioorganic Chemistry
HASHIMOTO, Yuichi. Professor, Bioorganic Chemistry
ISHIKAWA, Minoru. Associate Professor, Medicinal Chemistry
FUJII, Shinya, Lecturer, Chemical Biology
YACHIDE, Tomomi, Assistant Professor, Medicinal Chemistry
YAMAGUCHI, Takao, Assistant Professor, 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 are proteins. There exists fifty toseventy thousands different proteins in our body. Although the number of the humanproteins are such a so large, their fold structures, i.e., three-dimensional spatial structures
ignoring chemical nature of amino acid side chains, are thought to be far better conserved inevolution than the amino acid sequences. Progress in structural biology and molecular
evolution researches concluded that, the number of the fold structure types are quite limited
to as few as approximately only one thousand. Therefore, a given single fold structure might
be characteristic of, and distributed to, 50 to 70 human proteins on average, and one might
expect that a single scaffold structure which is spatially complementary to one fold structure
might serve as a multi-template for structural development of ligands that would specificallyinteract with 50 to 70 different human proteins. The multi-template approach should beapplicable to recently evolving technique called shotgun approach and/or
polypharmacology.
“Dramatype approach”:
Many life phenomena are controlled by the expression, localization, and degradation ofproteins. Thus far, research on chemical control of the expression of proteins has succeeded
in discovering and producing various nuclear receptor ligands. At the same time, functional
molecules that regulate life phenomena through modification of proteolysis have been
designed and produced. It has become possible to destroy target proteins at any time, andthis is expected to serve as a new technique for the functional analysis of proteins withincells. Our objective is to use the tools we have discovered to elucidate the bioresponse
network. In addition, we are designing and synthesizing molecules that control the folding
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process of proteins, in relation to possible treatment of protein-degenerative diseases,
including retinitis pigmentosa and Niemann-Pick type C disease. These diseases are caused
by mutation of specific disease-causing protein, at least in 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 be application of pharmacologicalchaperones that facilitate folding and trafficking of folding-defective proteins. We createdseveral types of small compounds which act as pharmacological chaperones toward mutant
proteins which cause retinitis pigmentosa and Niemann-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 chemistryof bioresponse modifiers.
[A]

[B]

Fig. 1. Pharmacological Chaperone [A] and Protein Knockdown Approach [B]

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Laboratory of Molecular Pharmacokinetics
KUSUHARA, Hiroyuki. Professor, Membrane Transport (Kidney and Brain)
MAEDA, Kazuya. Lecturer, Membrane Transport (Liver)
HAYASHI, Hisamitsu. Assistant Professor, Development of a novel therapy and diagnostic method
for pediatric liver diseases
MIZUNO, Tadahaya. Project Assistant Professor, Functional characterization of orphan transporters

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,【 In tes tine】

and distribution). As one of the determinant

Ab so rp tio nfactors of drug disposition, we have focusedon transporters which regulate the permeationIn

addition,

weare

M RP2 BC RP O AT Ps P EP T1 A SB T

M RP3

B loo dP-gp/
O C T N 1/2
M R P 2/ 4OA T P sOA T 4 P E P T1 / 2
MD R1

BIlia ry e xc re tio n

Figure 1. Responsible transporters for drug disposition
Blood
D

in drug disposition and drug response, andinvolvingP-g p/ M RP2 B C R P B SE P
MDR1

also

transporters causing interindividual variations

interactions【 Liver】
atp1 /2/4 /NTCP OOATO CT1 O A T2MRP 3
P-C /B/ 8

O C T 1/2 O AT 1/ 3

Urinary ex cretion

investigating the genetic variations in thesedrug-drug

O AT P s【 K id n ey】

of compounds with a low molecular weightacross the plasma membrane (Figure 1).

P-g p/
M DR1

drug

D

KidneyLiver D
I

D

I

D

Bile
D

I

D

I

Blood
I

interactions with cimetidine, a well-known

I
I

transporters (Figure 2). We have identified atransporter (MATE) responsible for the drug

I

D

Hepatocyte

★ D
★ D

代 謝酵素
I

I

Portal vein

★

D
I

I

D
D

D

D

D

I
D

I

D
D

I

★ D
I

drug which causes drug interactions in the

I

D

D

Intestine

D

D

D

I

Bile

D

代謝酵 素 D
D

I
D

I

D

I

D

D

D

I

I

I
D

I

urinary excretion of cationic drugs. As a new

D

Feces

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

－396－
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the efficiency and reliability of the physiologically-based pharmacokinetic model analysis of druginteractions. Analysis of the drug interaction between pitavastatin and cyclosporin A was successful.
Besides the conventional drug interaction study, we propose the application of PET imaging forinvestigating the drug transporters which determine the local drug concentrations, and metabolome toidentify endogenous compounds which can be used to evaluate the drug transporter activities.
Some transporters are responsible for disease. We are starting a research to help thetherapy of such diseases through the regulation of intracellular transport and sorting of the transport
proteins. The hereditary defect of BSEP function causes progressive familial intrahepatic cholestasis
type 2 (PFIC2), which develops in childhood and leads to the end stage liver disease without livertransplantation. So far, we have found that the dysfunction of BSEP in PFIC2 patients is attributed to
the reduced BSEP expression at the cell surface, and that 4-phenylbutyrate (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 and safety of 4PB in the patients with PFIC2.

PFIC2 patients
Blood

Healthy people
Blood

Bile acid
Hepatocyte

BSEP

Bile

4PBA treatment
Blood

Bile acid

Hepatocyte

Bile acid

Hepatocyte

BSEP

BSEP

Bile

Bile

Figure 3. Change in BSEP expression at the cell surface under intrahepatic cholestasis and
4PB-treated condition

More than 400 Solute Carrier (SLC)-type transporter genes have bene identified in humangenome, however, the physiological roles of 30% of the genes remained unknown. Thesetransporters are referred to as orphan transporter. To elucidate the function of orphan transporters
will lead to deep understanding important substances transport mechanisms in the living body. We
have started to investigate the physiological roles of orphan transporters whose expression is
induced under disease conditions. SLC-X was found as one of the genes that expression is induced
upon arteriosclerosis. Association of SLC-X expression and inflammation is now underinvestigation.

－397－
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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. Elucidation of the physiological importance of orphan transporters

－398－
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Laboratory of Chemical Pharmacology
IKEGAYA, Yuji. Professor, Neuroscience, Pharmacology
KOYAMA, Ryuta. Associate Professor, Neuroscience, Pharmacology
NOMURA, Hiroshi. Assistant Professor, Neuroscience, Pharmacology
SASAKI, Takuya. Assistant Professor, Neuroscience, Pharmacology
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. Imbalanced network excitability drives memory replay
Hippocampal sharp waves (SWs)/ripples represent the offline reactivation of neurons
involved in recently acquired memory and mediate long-term memory consolidation. The
synaptic mechanisms underlying this memory retrieval are poorly understood. Here, wereport that local and transient imbalances between excitation and inhibition (E/I) define
the neuronal subsets responsible for memory retrieval. Using a cell-probing technique, we
found that neurons that were activated when mice were exploring a novel enrichedenvironment were preferentially reactivated during spontaneous SWs in hippocampal
slices in vitro. During SWs, SW-participating neurons received strong excitatory synaptic
inputs as opposed to a net E/I balance. This local E/I imbalance was the primary
determinant of the emittance of SW-locked spikes, and the level of inhibitory activity
correlated with the SW magnitude. These results suggest that neurons in which excitationis strengthened against globally tuned inhibition are recruited during memory
reactivation..
2. Voluntary control of single hippocampal neurons is precluded by stress
Learning is a process of plastic adaptation through which a neural circuit generates amore preferable outcome; however, at a microscopic level, little is known about how
synaptic activity is patterned into a desired configuration and how such synaptic plasticity
is affected by motivation. Here, we report that animals can voluntarily generate a specificform of synaptic activity in a given neuron in the brain. In awake mice, we applied
electrical stimulation to the lateral hypothalamus (LH), a reward-associated brain area,
when whole-cell patch-clamped neurons in the hippocampal CA1 region exhibited
－399－
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spontaneous excitatory postsynaptic currents (sEPSCs) that met pre-set criteria. Within 15
min, the mice learned to frequently generate the sEPSCs that satisfied the criteria in thatneuron but not in other adjacent neurons. This operant conditioning was blocked by an
N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptor antagonist and did not accompany a change
in body movement. Neither mice that received acute stress nor depression model mice
exhibited such sEPSC reinforcement, an effect that was rescued by treatment withantidepressants. Thus, internally motivated animals are capable of routing an ongoingaction potential series into a specific neural pathway of the hippocampal network.
3. Mitochondria mediate activity-dependent axonal branching
Proper axonal branching is crucial to the establishment of functional neural circuits. It
has been suggested that neuronal activity contributes to the proper axonal branching;
however, intracellular mechanisms that underlie activity-dependent axonal branchingremain elusive. Using primary cultures of the dentate granule cells, we found thatneuronal depolarization-induced re-balance of mitochondrial motility between
anterograde versus retrograde transport underlies the proper formation of axonal
branches. We found that the depolarization-induced branch formation was blocked by theuncoupler FCCP. Further, the combination of pharmacological and real-time analysis of
mitochondrial movement determined that AMP-activated protein kinase (AMPK)
increases anterograde transport of mitochondria into axons after neuronal depolarization.
Simultaneous imaging of axonal morphology and mitochondrial distribution revealed
that mitochondrial localization preceded the emergence of axonal branches. These results
suggest that the neuronal depolarization accumulates mitochondria in axon via AMPK,
which results in the establishment of axonal branches.
4. Synaptic plasticity and neuronal ensemble reorganization associated with fear learning
Synaptic plasticity is a cellular mechanism putatively underlying learning and memory.
Fear conditioning increases synaptic strength in the amygdala and is impaired whensynaptic plasticity in the amygdala is inhibited. However, it is unclear whether fear
learning modifies synaptic strength globally or only in a subset of amygdala neurons. We
separately recorded synaptic efficacy from recruited and non-recruited neurons in themouse basolateral amygdala (BLA). To identify the neurons that were recruited into amemory trace, we used Arc-dVenus transgenic mice. We found that fear learning induces
presynaptic potentiation in cortical, but not thalamic, synapses on BLA neurons that wererecruited into the fear memory trace. We also found that fear conditioning alters acontext-responsive neuronal ensemble depending on the neuronal activity during fear
conditioning. These findings suggest that synaptic plasticity in a subset of BLA neurons
contributes to fear memory expression through ensemble reorganization.

－400－
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5. Astrocyte calcium signaling synchronizes neuronal activity in the hippocampus
Astrocytes detect neuronal action potentials in the form of intracellular calcium changes
and, in turn, regulate neighboring neuronal excitability and neurotransmission. It remains
unknown, however, how the astrocyte calcium signaling modulates the spatiotemporal
activity patterns of neuronal clusters. To address this issue, we used functional
multineuron calcium imaging in hippocampal slice cultures. The imaging techniquerevealed that CA3 neurons showed temporally correlated activity patterns, forming large
synchronization among more than 10% of cells. The neuronal synchronization correlatedwith synchronized activity of astrocytes. Calcium buffering by electroporation techniquein multiple astrocytes attenuated unitary synaptic transmission between pairs ofsurrounding pyramidal neurons as well as desynchronization of neuron pairs. In contrast,
calcium uncaging of astrocytes increased the total frequency of neuronal synchronization.
Our results suggest an important role of astrocyte calcium signaling in supporting basal
neuronal function at the network level.

－401－
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Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis
SANTA, Tomofumi. Project 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.
－402－
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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.

－403－
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Laboratory of Clinical Pharmacokinetics
SUZUKI, Hiroshi. Professor, Clinical Pharmacokinetics/Dynamics
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
HISAKA, Akihiro. Project Associate Professor, Clinical Pharmacokinetics
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 the whole body level, because one to one simple correspondence is notcommon in our body. It is also true that the understanding of the relationship between adrug and its ultimate target is not sufficient to predict the pharmacological/toxicologicaleffects. We need to understand not only detailed molecular machinery of drug target, butalso its environment surrounding the target (ex. other associated proteins, signaling
molecules, etc.), where and when it works, and finally how it behaves as functional unit inour body. This is a basic idea trying to understand “living body” as “system”. By further
promoting this idea to “system pharmacology”, we will be able to identify molecular targets
which are related to the pharmacological/toxicological output in 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.

－404－
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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 pharmacokinetic interaction
severity classification system (PISCS) which may be used to improve descriptions in the
drug labeling with regard to DDIs by utilizing our in vivo-based prediction method.

－405－
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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. Lecturer, clinical pharmacokinetics, regulatory science
Established in 2004, our missions are to conduct research on pharmaceutical regulation
and also to develop human resources in the area of pharmaceutical R&D. This laboratoryis the first of its kind to be established within a national university
Research Topics:
1. 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. Pricing mechanism for new drugs
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.

－406－
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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

－407－
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PBI’S AIM AND PURPOSES

－408－
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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 simple analytical method of nanomedicine using HPLC.
1. Simultaneous analytical method of nanomedicine using a monolithic silica column
New functional nanoparticles are continually being developed for applications indiagnostics, therapeutics, catalysis, tissue engineering, and imaging. Encapsulating
functional molecules within nanoparticles is an effective way to add functionality tonanoparticles. Encapsulation improves the stability and usability of functional molecules.
Nanoparticles containing an encapsulated medicine or probe molecule have been developed
to deliver the encapsulated molecule to a targeted organ or tissue, and such functional
molecule–containing nanoparticles have received much attention as noninvasive medical
devices. Encapsulating two or more molecules within nanoparticles can produce asynergistic effect and may permit the fabrication of dual-function devices, such as
theranostic devices.
Many factors, including nanoparticle size, quantities of nanoparticles and functional
molecules, and existence of degradates and impurities, must be evaluated in analysing adispersed solution of functional
meso poreflow-through pore
(about 18 nm)(about 2 m)molecule–containing nanoparticles.
Even for nanoparticles containing asingle type of functional molecule,separation of functional moleculesfrom their degradates or impurities iswithnecessary because degradates and nanoparticle
small moleculesmonolith column
skeleton
impurities
sometimes
have
undesirable effects.
In this study, we used two Fig. 1 Schematic diagram of separation of nanoparticles andcommercially available monolithic small molecules with a monolithic column.
columns for the fast and simple
－409－
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simultaneous separation of nanoparticles and small molecules. We prepared nanoparticles
containing the fluorescent compounds rhodamine 110 and fluorescein, measured thequantity of the nanoparticles and the fluorescent molecules.
Because the nanoparticles penetrated the flow-through pores and the small molecules
could access the interiors of the mesopores (Fig. 1), the nanoparticles eluted faster than thesmall molecules, and the nanoparticles and small molecules could be analysed
simultaneously under different elution conditions. In our method, the nanoparticles were
eluted first under suitable conditions, and then the conditions were changed to elute thesmall molecules.
Because the nanoparticles eluted before 20 min, we decided to change the mobile phaseconditions after 25 min. We used normal-phase mode and a flow rate of 0.5 mL/min,because small molecules are not likely to break under high pressure and because the total
time for analysis is reduced. Two fluorescent small molecules, fluorescein and rhodamine
110, were chosen as test molecules. Because the excitation and emission wavelengths ofthese molecules are similar (495 and 520 nm, respectively), it was necessary to separate
them prior to measurement of their fluorescence intensities. Simultaneous separation of
nanoparticles
and
small
molecules was achieved at
approximately 30 min with theunmodified column (Fig. 2).
Fluorescein and rhodamine 110
eluted at 24 and 28 min,respectively.
The
relativestandard deviation values formeasurements of the elution timeand peak areas were less than
0.6 and 4%, respectively. Hence, Fig. 2 Typical chromatograms for separation of nanoparticles andour method is suitable for the small molecules using unmodified (silanol) and ODS-modified
simultaneous
analysisof monolithic columns.
nanoparticles and small molecules within 40 min.
We have developed a simple and fast method for the simultaneous separation andanalysis of nanoparticles and small molecules. The method uses the structural properties of amonolithic column for separation: nanoparticles are separated by m-sized flow-throughpores using the hydrodynamic mode, and small molecules are separated by mesopores using
the normal-phase mode. Because the size and shape of the bimodal structure of themonolithic column, and the surface groups of the monolith, are independently tunable, themonolithic column has great potential for analysis of nanoparticles and will be invaluable indetermining the safety and reliability of nanoparticles.

－410－
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Education Center for Clinical Pharmacy
SHIMADA, Ichio. Professor
ARAI, Hiroyuki. Professor
SAWADA, Yasufumi. Project Professor
KANAI, Motomu. Professor
SUZUKI, Horoshi. Professor
SANTA, Tomofumi. Project Professor
KUSAMA, Makiko. Lecturer

Education Center for Medical Pharmaceutics is in charge of the in-house clinicalpharmacy education for the undergraduates, and practice for clinical pharmacy incommunity and hospital settings. The center also provides pharmaceutical common
achievement tests (PhCAT) for students who have finished their in-house clinicaltraining. PhCAT is the examination to evaluate the basic abilities of students required
in on-site practice for clinical pharmacy, and is made up of Computer-Based Testing(CBT) to assess student’s knowledge and Objective Structured Clinical Examination(OSCE) to assess student’s skills and attitude.
In 2014, eleven students completed PhCAT, and practice for clinical pharmacy in a
pharmacy and in a hospital pharmacy.

－411－
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東京大学大学院薬学系研究科

研 究・教 育 年 報
第 １９ 巻
平成 27 年９月 28 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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