研究・教育年報

研 究 ・ 教 育 年 報

第十五巻

第 15 巻（2010．1～2010．12）

二〇一〇・一～二〇一〇・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

目次へ

研 究 ・ 教 育 年 報
第 15 巻（2010．1 ～ 2010．12）

東京大学大学院薬学系研究科

目次へ

序

文

本「研究・教育年報」第15巻は、東京大学大学院薬学系研究科・薬学部の平成22年（2010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22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、広く社会に本研究科・学部の研究・教育活動、及びその自己評価を公開、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、その現況を広く社会に公開し、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。平成14年度より、本研究科・学部の活動に対して評価とアドバイスを頂くための「東京大学総合薬科学推進諮問会議」が開催されるようになったこと、及び、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、毎年刊行することとした。
本書は、本研究科関係者は勿論、東京大学の他研究科にも学部長・研究所長合同会議の場を通じる
等して配布している。学外に対しても、薬系大学、産業界、官界等関係方面に広く頒布するように努めている。また、平成14年版より、英語の要約版を巻末に収載し、外国からの来訪者にも進呈するよ
うにしてきたが、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。

2011年３月
大学院薬学系研究科長・薬学部長

長野

哲雄

（ｉ）
目次へ

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

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

（ii）
目次へ

目

次

序
文
Ⅰ．概
況
1．平成22年の主な出来事....................................................................................................
2．研究科・学部の概要 .......................................................................................................
3．現 勢 ...........................................................................................................................
Ⅱ．授業科目1．大学院 ...........................................................................................................................
2．学 部 ............................................................................................................................
Ⅲ．各教室の研究業績概況
分子薬学専攻薬化学教室 ......................................................................................................................
有機合成化学教室 ............................................................................................................
天然物合成化学教室 ........................................................................................................
天然物化学教室 ...............................................................................................................
薬品代謝化学教室 ............................................................................................................
協力講座（分子細胞生物学研究所)・生体化学 ...................................................................

1
2
11
25
31

37
47
57
65
73
83

機能薬学専攻生命物理化学教室 .............................................................................................................. 93
蛋白構造生物学教室 ........................................................................................................ 100
衛生化学教室 .................................................................................................................. 108
生理化学教室 .................................................................................................................. 120
微生物薬品化学教室 ........................................................................................................ 133
細胞生物化学教室（医科学研究所・分子発癌分野） ............................................................ 139
生命薬学専攻分子薬物動態学教室 ........................................................................................................ 145
薬品作用学教室 ............................................................................................................... 164
臨床薬学教室 .................................................................................................................. 170
細胞情報学教室 ............................................................................................................... 177
臨床分子解析学教室 ........................................................................................................ 183
医薬品評価科学教室 ........................................................................................................ 187
協力講座（附属病院薬剤部)・臨床薬物動態学 ................................................................... 193
統合薬学専攻有機反応化学教室 ............................................................................................................ 205
基礎有機化学教室 .............................................................................................................. 220
生体分析化学教室 ............................................................................................................ 228
生体異物学教室 ............................................................................................................... 237
遺伝学教室 ...................................................................................................................... 249
蛋白質代謝学教室 ............................................................................................................ 260
グローバルＣＯＥプログラム（医工薬分野） ....................................................................... 265
医薬政策学寄付講座（東和薬品） ........................................................................................ 272
ファーマコビジネス・イノベーション寄付講座 .................................................................... 290
医薬品情報学寄付講座 ........................................................................................................ 294
アステラス創薬理論科学寄付講座 ........................................................................................ 304
Ⅳ．英文概要

目次へ

Ⅰ．概

況

目次へ

１．2010（平成 22）年の主な出来事

３月

・入村達郎教授平成22年度日本薬学会賞受賞

５月

・杉山雄一教授が紫綬褒章受章。

11月

・堅田利明教授平成23年度日本薬学会賞受賞

＜受

賞＞

・松永

茂樹

講

師（有機合成化学）

Lectureship Award MBLA（2011.2.14）

・池谷

裕二

准教授（薬品採用学）

神経信号の新しい機構発見（2011.2.4）

・堅田

利明

教

授（生理化学）

平成23年度日本薬学会賞受賞（2010.11.29）

・松岡

茂

助

教（有機反応化学）

平成23年度日本薬学会奨励賞受賞（2010.11.29）

・倉永英里奈講師（遺伝学）

第８回日本分子生物学会三菱化学奨励賞受賞（2010.11.12）

・杉山

雄一

教

授（分子薬物動態学）

紫綬褒章受章（2010.5.6）

・入村

達郎

教

授（生体異物学）

平成22年度日本薬学会賞受賞（2010.3.27）

－1－
目次へ

２．研究科・学部の概要◇略史

東京大学薬学部は明治６年（1）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（1）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1年（1）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年（1）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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（1）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11年の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（11）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、５大講座を有する大学院薬学系研究科がスタートしたが、平成0年４月からは、さらに統合薬学専攻を加え、組織を再編、４専攻、７大講座体制となっている。分子薬学専攻には医薬化学大講座（薬化学教室・有機合成化学教室・天然物合成化学教室）と生物有機化学大講座（天然物化学教室・薬品代謝化
学教窒）が所属し、機能薬学専攻には生体分子機能学大講座（生命物理化学教室・蛋白構造生物学教室）と細胞生化学大講座（衛生化学教室・生理化学教室・微生物薬品化学教室）が配置され、生命薬学専攻には医療薬学大講座（分子薬物動態学教室・薬品作用学教室・臨床薬学教室・細胞情報学教室・臨床分子解析学教室）と医薬品評価科学講座が置かれ、新設の統合薬学専攻には統合解析学大講座（有機反応化学教室・生体分析化学教室）と統合生物学大講座（生体異物学教室・遺伝学教室・蛋
白質代謝学教室）が置かれ、それぞれ大学院教育を分担している。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（ｌ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、大学院理学系
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、及び医科学研究所から合計10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。
さらに、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1年４月に創薬理論科学寄付講座を、平成1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1年10月には医薬品情報学寄付講座を、さらに平成1年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。
学部教授会・教授総会は前記７大講座、４寄付講座及び薬用植物園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1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、

－－
目次へ

教員が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1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1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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1年度より、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歳に達したときに任期制（任期＝５年）に移行すること、0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1年度以降、本研究科・学部の教育研究活動の外部評価、及び、将来構想等について助言をして頂く組織として、東京大学総合薬科学推進諮問会議を設置した。第１回の同会議は平成1年７月
日に、第２回の会議は平成1年５月日に、また、第３回の会議は平成1年７月0日に、第４回の会
議は平成1年７月日に開催された。この会議は、宇井議長の司会のもとに、第一部では、薬学系研
究科・薬学部の現況を研究科長が報告し、それに対して各委員から批判・コメントを頂き、第二部では、各大講座からそれぞれ１名の教授が最近の研究成果を発表し、これに対しても評価をして頂くという方式で進行している。その結果については、議事録をもとに、各委員と研究科内委員とで報告書を作成し、公表している。

◇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、進学振り分け制度により、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り分けが行われ、専門学部への進学が内定する。薬学部は、約0名の学生を受け入れているが、その内訳は、理科Ⅱ類から0－％、理科Ⅰ類から－0％である。薬学部への進学希望者は例年非常に多く、進学がもっとも難しい学部の一つになっている。女子学生は
２割５分－４割弱である。教養学部から薬学部への進学希望者が多いことに鑑み、最近の進学においては、0名前後の進学内定者を受け入れている。
本学部では伝統的に実験が重視され、全員が有機化学、生物有機化学、物理化学、生化学、薬理学等の実習を一年間毎日行う。また、病院薬剤部における実習が３年次及び４年次に合計２週間行われている。全学部の中で最もハードといわれる本学部の教育課程であるが、その意義を教員、学生ともに理解し、努力が続けられている。学生は４年次に前記した教室（協力教官の研究室を含む）に学生の希望によって配属され、一年間大学院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

－－
目次へ

学することになる。
薬剤師の職能の重要性に関する認識の高まりなどにより最近では、本学部卒業生のほとんど全員が薬剤師国家試験を受験している。学部としても、国家試験に対して積極的な取り組みを行っており、国家試験のための勉強時間などについても配慮している。その結果、平成1年３月の国家試験においては、新卒業生の合格率が％という本学部始まって以来と思われる記録を達成し、それ以降の国家試験の合格率でもかなり健闘している。学部卒業時に未受験あるいは不合格だった学生についても、大学院に進学した後、学籍を離れるまでに、ほぼ全員が薬剤師国家試験に合格している。
講義の学生評価については、平成1年度から実施しており、その結果は、講義担当教員が講義を改善するための参考資料として活用されている。薬学教育におけるFaculty Developmentについては、日本薬学会教育部会によるプログラムにすでに数人の教員が参加しており、さらに、平成1年度には薬学教育制度の改正に合わせて、本学部のカリキュラムの大幅改訂が行われた。現在では、教授会の開催に合わせて、Faculty Developmentに関する会合を原則として毎月実施している。

◇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。00年（平成1年）１月1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、（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00年（平成1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、
00年度（平成1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、00年1月
日、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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1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1年度入学者から正式に適用された。薬剤師国家試験受験資格については、学部６年制コースを卒業した者には従来と同様に国家試験受験資格が与えられるが、研究者養成を主目的とする前者の学部４年制コー
スの場合にも、さらに薬系大学院修士課程を修了すると共に、６年制コースと同じ教育内容（国家試験受験に必要な科目、病院実習、薬局実習など）を履修した場合に受験資格が認定されることになった。このコース修了者に対する受験資格は1年の時限であるが、薬学研究者になる者の中で、臨床現

－－
目次へ

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1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、後者１割としている。
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。入学試験は公募により本学
他学部、他大学からの受験生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。博士課程
は修士課程の約半数が進学するが、他大学より博士課程入学試験によって進学する学生が約２割である。現在本研究科に在籍する大学院生は修士課程と博士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。修士、博士両課程とも最終年次に厳しい部内公開による業績発表会ならびに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1年３月末に竣工した新総合研究棟（第Ⅰ期工事，,00平米）に加え、平成1年
春には第Ⅱ期工事分（,000平米）が竣工し、施設・設備面では大幅に改善された。
高度化する医療に対応すべく、医療薬剤師養成を目的とした大学院修士課程医療薬学コース（定員約８名）を平成1年度に設立した。毎年極めて優秀な学生が本コースの履修を希望しており、医薬連携を実践し得る人材の養成に成功しつつあると言える。
「薬学教育の改善・充実について」の欄にも記載したように、大学院教育のさらなる充実のため、「大学院の教育課程は、博士前期課程（修士課程）と後期課程を通じて、約５年の一貫課程であることを前提とした教育を行う」という方針を決定した。すなわち、博士後期課程への進学を奨励するものである。この方針と呼応して、博士課程大学院生に対する支援策を検討してきたが、平成1年１月より、大部分の博士課程大学院生を種々の外部資金によりResearch Assistantとして雇用することとした。これにより、一人あたり年額約100万円の経済的支援を行っている。

－－
目次へ

◇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0 ～ 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。
各教室は互いに切磋琢磨して、世界トップレベルの生命科学研究を展開するとともに、学部内共同研究を推進することによって、ラショナルな創薬研究を可能とする「創薬基礎科学」の創成を図る方針である。その中心の一つが、「創薬理論科学寄付講座（竹中登一、磯貝隆夫両教授）」である。
平成1年度に公募された文部科学省の1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、1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平成1年度から実施されている「グローバルCOEプログラム」には、平成0年度
から、「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が参加している。

◇社会との連携
本研究科・学部の教員は、文部科学省、厚生労働省、農林水産省などの各種委員、また関連する諸学会の会長、理事、評議員、各種委員、研究助成・推進諸団体などの役員等々に就任している者が多く、わが国の行政、文化各方面での貢献には著しいものがある。これら大学と社会との深い関わりを通じ、大学の運営、研究・教育の実践のなかに貴重な体験が反映されている。
次世代を担う若者に薬学の実態を知って貰うため、高校生と父兄や高校教師を対象とした「高校生のための薬学講座」を開催していたが、平成1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0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0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

－－
目次へ

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1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1年３月
９日には「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1年1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1年度に教授２名、助教授１名が認められ、博士課程学生定員２名の増員が認められた。
「新総合研究棟（Ⅱ期）」の竣工、及び、「既設老朽建物の改修」後には研究室スペースにある程度の余裕が生じることから、これら連携客員講座客員教員と本研究科・学部の教員との間で共同研究室をもつ計画を進めてきたが、新棟Ⅱ期の竣工を待たずに、塩野義製薬株式会社と本学桐野教授との共同研究を遂行する産学連携共同研究室が本館内の空きスペースを利用して開設された。産学連携共同
研究室は、平成1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研究室が稼働している。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ていく方針である。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1年10月に開設された「医薬品情報学寄付講座」や平成1年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1年度に国に対して設置の要求（平成1年度概算要求）を行ったが、平成1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

－－
目次へ

かった。しかしながら、東京大学総長の裁量により、平成1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た。このような速やかな決定が可能となったことは、大学法人化のメリットの一つと言えよう。

◇外国人留学生・国際交流
現在、本薬学系研究科・薬学部への外国人留学生（学部学生、大学院生、博士研究員）は0名を超えており、アジア諸国からの留学生が多いが、ヨーロッパ諸国からの留学生も増えつつある。学部学
生は、00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る。
大学院生の場合、個人差は大きいが真面目に努力し、学位を取得し帰国を果たす者がほとんどである。生活面で種々の困難はあるが、国際交流室を中心に周囲がよく面倒をみている。法人化以降、東京大学として留学生に対する新たな支援事業が実施、計画されているが、宿舎の整備、奨学金の充実
等なお格段の手当が必要であろう。
博士研究員は、ヨーロッパ諸国からの研究員が半数を超えており、滞在期間の短い者もいるが、一様に日本語や日本文化に対する興味も深く、研究科の交流活動行事への参加も盛んで、周囲とのコミュニケーションも良くとれている。
国際交流の面では、平成９年（1年）２月に中国・瀋陽薬科大学との学術交流協定が締結され、平成10年（1年）より毎年１－２名の瀋陽薬科大学の大学院生を短期留学生として受け入れている。また、本研究科からも毎年３名の大学院学生および若干名の教職員が約１週間訪問し交流を深めてきたが、平成1年度からは、本研究科から経験豊かな教員が瀋陽を訪問して、特別講義等を行うやり方へと変更した。
平成1年８月に、南カリフォルニア大学薬学部（School of Pharmacy）との間で学術交流協定を締結した。平成1年８月には南カリフォルニア大学薬学部創立100周年記念事業の一環として［USAJapan Conference on Drug Development & Rational Drug Therapy］が開催され、本学からも６名の教員が参加した。これを機会として、今後交換学生制度等による大学院生の交流を進めていく予定である。
平成1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を更新した。大学間協定に則った学術交流は、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、本研究科とタイ・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、タイ・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。
平成0年には、これらに加え新たにケルン大学化学科、イエテボリ大学サールグレンスカ・アカデ
ミーとも学術交流協定を締結した。

◇研究費
平成1年度より、国の政策として、教育研究基盤校費は大きく減額された。また、総長の考えにより、各部局への配分額に差を付けることができるようになった。教育研究基盤校費（平成1年度より運営費交付金に名称変更）は、学部運営の基盤をなすものであり、依然として重要であるが、そのほ

－－
目次へ

とんどは光熱水料や薬学図書館のために消費されており、研究費に充当することはほとんど絶望的である。研究のための資金は、科学研究費を初めとする国の競争的研究資金、種々の研究助成金、および、奨学寄付金（外部資金と呼んでおこう）が中心である。
平成1年度の財政規模は薬学部会計係における決算ベースで総額億円であり、その内訳は、教職員（定員）の人件費（億千万円）と教育研究基盤校費（億千万円）の合計額が約11億千万円である。一方、外部資金の合計額は億千万円であった。平成1年度は、運営費交付金として約億
千百万円が配分され前年度比約0％増となっている。これは特殊要因として、「総合研究棟への移転費」及び「建物新営に伴う設備費」が措置されたためである。人件費は退職金支給などの関係で10％弱の増加であった。外部資金に減少がみられるが、これは委任経理金、受託研究費及び文部科学省科学研究費補助金以外の競争的研究資金の減少によるものである。その原因は、委任経理金について
は、総合研究棟建設の寄附金が前年度の平成1年度に比較的多く導入された結果であり、受託研究及び文部科学省科学研究費補助金以外の競争的研究資金においては、科学技術振興機構の戦略的基礎研究推進事業と文部科学省の戦略的基礎創薬科学の事業の見直しによる減額のためである。一方、文部科学省科学研究費補助金などその他の外部資金は平成1年度より増加している。
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。

◇施設・設備
研究設備は教員の努力によって、主として競争的研究資金により、各種先端機器類が設置され、研究の進展に大きく貢献している。
本研究科・学部は、これまで年次的に増改築を繰り返してきたので、建物は新旧継ぎ接ぎで機能性に著しく欠ける部分が多く、研究室は狭隘で、通路にまで実験装置が所狭しと並べられている状況にあった。また、既存建物の多くは、耐震基準の低かった昭和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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1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
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1年度第二次補正予算で、薬学系総合研究棟（延べ床面積約,00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1年８月より埋蔵文化財調査が始められ、
平成1年には建築のための基礎工事が開始され、平成1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,000平米）が進められていたが、平成1年春に、併せて11,00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1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,000平米）も完了した。
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

－－
目次へ

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1年時点の約1,000平米から、
約,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,00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0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年）と比較して倍増した学生の実習教育に対応が困難であり、今後は、薬用植物遺伝子資源の教育研究施設として機能強化し、検見川キャンパスに建設することが予定されている
総合研究棟の一部として加わるべく、計画中である。なお、新営された薬学系総合研究棟の講堂の屋上約100㎡は、薬用植物園の一部として整備された。

－ 10 －
目次へ

3．現

勢

◇組

織（平成22年12月31日現在）
分子薬学専攻医薬化学講座薬化学
有機合成化学
天然物合成化学

生物有機化学講座

天然物化学
薬品代謝化学

大学院薬学系研究科

創薬科学（連携客員講座）
薬用植物化学（協力講座）（薬用植物園）
生体化学（協力講座）（分生研）
機能薬学専攻生体分子機能学講座

生命物理化学
蛋白構造生物学

細胞生化学講座

衛生化学
生理化学
微生物薬品化学
細胞生物化学（協力講座）（医科研）

生命薬学専攻医療薬学講座分子薬物動態学
薬品作用学
臨床薬学
細胞情報学
臨床分子解析学

医薬品評価科学講座

医薬品評価科学
臨床薬物動態学（協力講座）（病院）

統合薬学専攻統合解析学講座

有機反応化学
生体分析化学

統合生物学講座

生体異物学
遺伝学
蛋白質代謝学

附属薬用植物園
薬学

部

薬 科 学 科
薬 学 科
寄

付

講 座

ファーマコビジネス・イノベーション
医薬品情報学
医薬政策学（東和薬品）
アステラス創薬理論科学

産学連携共同研究室

塩野義製薬
エーザイ
アステラス製薬
コーセー
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、執行、研究協力）
図書チーム

－11－
目次へ

◇財

政（平成16年度～20年度決算額）（単位：千円）項
費 （Ａ)
運営費交付金
物件費（B)
施設整備費
外 部 資 金合計（Ａ）＋（B）
人事件

平成17年度
814,327
351,47602,156,103
3,548,324

平成18年度
756,855
374,02602,142,264
3,308,067

平成19年度766,474
345,91202,382,123
3,513,004

平成20年度
806,986
321,967
02,989,530
4,099,916

平成21年度
811,468
301,69002,847,519
3,967,472〔外部資金の内訳〕
・受託研究費事
受（単位：千円）

項

託

研

究

平成16年度
平成17年度
平成18年度
平成19年度
平成20年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
8 305,120
9 198,173
16 338,160
18 167,888
11 108,864

・受託研究員費事
受

託（単位：千円）項
研究員

平成16年度
平成17年度
平成18年度
平成19年度
平成20年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
13
5,683
22
8,930
23
8,387
11
4,059
13
5,141

・共同研究経費
事
共同（単位：千円）項
研究経

平成16年度
平成17年度
平成18年度
平成19年度
平成20年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
費
18 115,030
31 174,105
40 200,856
32 193,938
35 233,623

・委任経理金事
委任（単位：千円）項経理

平成16年度
平成17年度
平成18年度
平成19年度
平成20年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
金 200 371,014 152 267,451 135 278,170 117 297,537 126 276,657(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

特別推進研究特定領域研究（1）
特定領域研究基盤研究(S）
基盤研究(A）(1)
基盤研究(A）
基盤研究(B）(1)
基盤研究(B）
基盤研究(C）(1)
基盤研究(C）
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プ
合計（単位：千円）

平成16年度
平成17年度
平成18年度
平成19年度
平成20年度
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
件数
金額
1
81,9001
92,846
1
94,7701
63,0001
82,6001 143,700
26 202,200
37 256,100
30 300,900
29 248,200
31 176,100
7 135,100
7 164,190
5 101,920
4
48,8004 152,900
0
0
1
8,100
5
92,1706 111,280
7
92,800780,700001162,000952,6001151,50010
55,4008
40,000
1
3,400
1
2,000
5
9,400
3
4,800
4
7,300
4
5,900
12
23,70010
16,60010
19,0008
15,10012
20,50051
5,100
59
55,20062
58,90056
51,90071
54,8001
17,6002
46,2005
41,100976,704
4
33,8003
15,200
6
57,10013
16,00019
31,90017
26,68717
29,80016
24,70010
13,50010
13,3507
8,520
130 724,300 161 847,710 159 817,057 150 658,450 169 750,020

－12－
目次へ

・文部科学省科学研究費補助金以外の競争的研究資金獲得状況
担当機関

競争的資金名称

文部科学省

戦略的基礎創薬科学（２１ＣＯＥ）

文部科学省

科学技術振興費（ターゲット・タ
ンパク）

文部科学省

日本学術振興会(単位：千円）

平成16年度

平成17年度

平成18年度

平成19年度

平成20年度

件

件

件

件

件

1

金額
151,000

1

金額172,700

1

金額
164,362

社会人の学び直し
ニーズ対応教育推進事業委託
二国間交流事業（セミナー）中国

0

金額

金額

0

0

0

4 1,118,634

4

967,300

1

1

15,0001

1,200

20,000

科学技術振興機構

戦略的基礎研究推進事業（ＣＲＥＳＴ)

7

7,579

4

50,882

5

169,8665

217,1745

238,940

科学技術振興機構

若手個人研究推進
事業（さきがけ）

5

9,750

4

14,500

3

3,250

5

41,054

4

57,200

科学技術振興機構

創造科学技術推進事業（ＥＲＡＴＯ）

1

86,091

1

47,0001

47,0000000

科学技術振興機構

先端計測分析新技
術・機器開発事業

1

38,961

1

58,5001

41,600

0

0

0

0

1

2,000

2

1,724

産学協同シーズイノ
科学技術振興機構 ベーション化事業（顕在化ステージ）
厚生科学研究費補助金

厚生労働省

がん研究助成金

厚生労働省

新技術・新分野創生物系特定産業技出のための基礎研術研究推進機構
究推進事業
医薬品副作用被害 保険医療分野にお救済・研究推進機 ける基礎研究推進
構事業
創薬等ヒューマン
サイエンス振興財
団
合

計

12

87,40019

155,313

16

111,715

14

114,096917,550

2

3,194

0

0

1

3,700

1

1,700

1

1,700

1

37,581

0

0

0

0

0

0

0

0

3

199,000

2

147,000

2

148,000

3

153,000

4

172,600

1

14,400

0

0

0

0

0

0

0

0

34

634,95632

645,89530

689,493

34 1,667,658

31 1,473,214

－13－
目次へ

◇ 施 設 面 積 （平成21年３月31日現在）
区

分

本

館

資料館

薬品倉庫

総合研究連

計

薬用植物園

建 面 積

3,206

361

133

1,191

4,891

建面積

515

延床面積

13,787

1,263

133

11,453

26,636

土地面積

6,123

◇ 講座数及び付属施設 （平成21年12月31日現在）
講

座等

附属施設（千葉市）

４専攻、７大講座（27教室）

１◇ 蔵書冊数及び所蔵雑誌種数 （平成22年５月１日現在）
蔵
和書

10,250

◇ 職
教

員

冊

洋

書

数

所
計

31,340和

41,590

書

200

蔵

雑

誌

洋

書

種

数
計

343

543

計 事務職員 技術職員 小

計 合

数 （平成22年8月1日現在）

授 准教授 講
19

書

12

師助
9

教 特任教授 特任准教授 特任構師 特任助教 小
30

5

3

3

4

85

20

1

21

計

106

短時間勤務有期雇用教職員
59

－14－
目次へ

最近５年間(女子内数)[留学生内数]

３年

薬科学科(４年制薬学科)
４年
薬学科

学部
５年

薬学科
計

１

修士

年

２

年

計

１

年

２

年

博士
３

年

計

合

計

学

部

研究生等
大学院

学生数（５月１日現在）

平成18年度

平成19年度

平成20年度

平成21年度

平成22年度

定 員

80

80

80

80

80

現 員

91 (24)92 (31) [2] 87 (17) [3] 87 (25) [5] 93 (24) [6]

定 員

80

80

現 員

94 (37) [1] 92 (26)

80

72

72

87 (31) [2] 80 (16) [3] 78 (22) [2]

定 員

8

現 員

7

8
(2)

8

定 員

8

現 員

7
160

160

160

(2)
(2)

定 員

160

168

現 員

185 (61) [1] 184 (57) [2] 174 (48) [5] 174 (43) [8] 186 (50) [8]

定 員

81

81

86

86

100

募集人員 105

105

105

111

100

現 員

97 (35) [2] 100 (36) [3] 110 (33) [5] 100 (36) [2] 84 (17) [1]

定 員

81

81

81

86

86

募集人員 105

105

105

105

111

現 員

100 (33) [5] 97 (36) [6] 99 (33) [3] 109 (32) [5] 106 (38) [3]

定 員

162

162

167

172

186

募集人員 210

210

210

216

211

現 員

197 (68) [7] 197 (72) [9] 209 (66) [8] 209 (68) [7] 190 (55) [4]

定 員

41

41

43

43

43

募集人員 62

62

62

56

43

現 員

49 (9)

47 (4) [2] 44 (9) [2] 58 (14) [3] 55 (13) [4]

定 員

41

41

41

43

43

募集人員 62

62

62

62

56

現 員

49 (13) [1] 55 (11) [6] 50 (5) [3] 52 (11) [5] 60 (14) [3]

定 員

41

41

41

41

43

募集人員 49

62

62

62

62

現 員

55 (9) [5] 55 (16) [4] 62 (12) [6] 62 (10) [8] 69 (16) [8]

定 員

123

123

125

127

129

募集人員 173

186

186

180

161

現 員

153 (31) [6] 157 (31) [12] 156 (26) [11] 172 (35) [16] 184 (43) [15]

定 員

445

現 員

535 (160) [14] 538 (160) [23] 539 (140) [24] 555 (146) [31] 560 (148) [27]

445

452

459

483

研 究 生 5

(3)

6

(4)

6

(4)

4

聴 講 生 1

(1)

1

(1)

1

(1)

1

0

5

(2)

1

1

4

2

(2)

1

4

研 究 生 5
外国人研究生 3

(1)

(1)

(3)

5

5 (2)

－ 15 －
目次へ最近５年間
教
薬
有

機

天

然

室

名

平成18年度 平成19年度 平成20年度 平成21年度 平成22年度

化

天

合
物

成
合

然

教室配属者数 （学部新４年生）

化

学
学

5
4

化

学

3

学

5

成

物

化

(2)
(2)

5
4

(1)

5
5

(1)
(1)

1
5

2

(1)

5

(1)

5

5

(1)

(3)

3

(1)

5

(4)

2

3

(2)

5

(1)

3

(1)

5

(1)

4

(3)

薬

品

代

謝

化

学

5

(2)

5

(2)

5

(1)

5

生

命

物

理

化

学

5

(2)

5

(3)

5

(1)

4

蛋

白

物

学

2

(1)

2

学

5

構

衛

造

生

生

生

化

理

4

(1)
(1)

2

4

(2)

5

(4)

(1)
(1)

3

学

5

(2)

3

生

物

薬

品

化

学

5

(3)

3

分

子

薬

物

動

態

学

5

(2)

5

(3)

5

(1)

4

(1)

4

学

4

4

(1)

5

(3)

5

(3)

2

学

3

(1)

4

5

(2)

5

学

5

(2)

5

5

(2)

5

品

臨

作

用

床

細

薬

胞

情

臨

床

有

機

反

基

礎

生

体

生

分

報

子

析

学

応

化

学

有

機

化

学

分

析

化

学

4

学

5

学

5

体

解

異

遺

物

伝

蛋

白

医

薬

質

代

品

評

附 属 施 設薬連携客員講座

創

価
用

謝

学

科

学

物

園

植

薬

科

2

5

学

部

分

生

研

医

科

研

医

学

部

学

部
合

(1)

3

(1)

5

(3)

2

5

(1)

5

(4)

4

(3)

3

2

(2)

3

(2)

5

(1)

5

(2)

(2)

2
1

2

2

(1)

1

(3)

2

1

1
1

2

(1)

2

(1)

2

2

内

小

81 (32)80 (24)84 (28)

生 体 有 機 化 学

2

(1)

2

2

細胞情報機能センター

2

(2)

2

腫 瘍 分 子 医 学

2

生

学

1

附 属 病 院 薬 剤 部

5

(1)

5

(1)

5

外

12

(4)

9

(1)

7

計

(1)

(3)

1

計

4
5

薬

小

(3)

(1)

医

化

5

5

2

計

(1)

3

2

医

5

学

学

2

(2)

(2)

物

(1)

(1)

4

2

策

2

2

医 薬 品 情 報 学
政

(1)

2

2

アステラス創薬理論科学
寄 付 講 座

2

5

5

微
薬

化

3

(1)

93 (36)89 (25)

1
(1)

(1)

2

(1)

2

2

79 (15)81 (23)

(3)

5

(2)

5

(1)

(3)

5

(2)

5

(1)

91 (31)84 (17)（86 (24)）は女子で内数－ 16 －
目次へ最近５年間事
項業者
４年制薬学科・薬科学科
進入学
東京大学薬学系研究科修士課程
東京大学医学系研究科修士課程
東京大学工学系研究科修士課程
東京大学新領域創成科学研究科修士課程
東京大学法科大学院
東京大学公共政策大学院
Columbia University
Stanford University
ハーバード大学化学科博士課程
ノースウエスタン大学
京都大学医学系研究科修士課程
神戸大学法科大学院
横浜市立大学大学院修士課程
東京大学経済学部学士入学
群馬大学医学部学士入学
筑波大学医学群学士入学
東京医科歯科大学医学部学士入学
名古屋大学医学部学士入学
大阪大学医学部学士入学
大阪大学医学部卒

学部卒業者進路状況

平成17年度 平成18年度 平成19年度 平成20年度 平成21年度
90 (34)91 (35)91 (26)90 (31)78 (16)83 (31)76 (29)86 (35)75 (30)2 (1)88 (25)76 (23)82 (28)75 (26)77 (15)70 (15)
1
2

2
2
1

1
1
1
1

(1)

1
1
1

(1)

1

(1)

1
1

(1)
1

1
1
2

(1)

1

(1)

1
2

(1)
1
1

2

(1)

1
1
1

大阪市立大学医学部学士入学

1
1

東京大学薬学部研究生

その他
就
職
農林水産省
埼玉県庁
さいたま市役所
ニプロ株式会社
プロクター・アンド・ギャンブル
三井住友銀行AIU保険会社
ゴールドマンサックス証券
幸福薬局
日本生科学研究所
日本医薬情報センター（JAPIC）
ドラッグセガミ
京都シグマプラン
その他
そ
の
他

2

1
4

(1)

4

(1)

1
1
2
1

(1)
(1)
(1)

1
7

(3)

0

1
1
1
1
1
1
1

(1)

1
1
1
1
1
4
3

(1)
(2)

1

1

(1)
(1)

1

1

(1)

(

)は女子で内数－ 17 －
目次へ最近５年間非常勤講師勤務先一覧

現
職 （勤 務 先 等） 平成18年度 平成19年度 平成20年度 平成21年度 平成22年度
東京大学
医学系研究科26883
医学部附属病院
25
25
18
18
22
農学生命科学研究科
1
1
医科学研究所1
1
1
分子細胞生物学研究所
32
1
1
アイソトープ総合センター
2
1
2
2
2
生物機能制御化合物ﾗｲﾌﾞﾗﾘｰ機構
1
1
1
グローバルCOEプログラム
1
1
筑波大学
群馬大学
東京医科歯科大学
富山大学
名古屋大学
京都大学
神戸大学
奥羽大学
北里大学
慶應義塾大学
杏林大学
昭和大学
帝京大学
東邦大学
東京薬科大学
東京理科大学獨協医科大学
星薬科大学
武蔵野大学
同志社女子大学
浜松医科大学ＮＴＴ東日本関東病院
国立がんセンター
国立相模原病院
山王病院
ＪＲ東京総合病院
東京警察病院
東京逓信病院
横浜逓信病院
虎の門病院
大船中央病院
内閣府食品安全委員会
国立医薬品食品衛生研究所
国立感染症研究所
東京都精神医学総合研究所

1

1

2

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
2
1
1
1
1
1
1
2
1
2

2
1
1
1
1

1
1
2

2
1

1
1
2

1
4
1
1

1
3
1
1

1
4
1
1

1

1

1
1

1

1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1
1
1

1
1

1
1

1

1

1

1
1

1

1

1

1

1
1
1

1

1
1

1

1
1

1
1

1
1

1

－ 18 －
目次へ

社団法人 地域医療振興協会
全国薬害被害者団体連絡協議会
財団法人 日本中毒情報センター
財団法人いしずえ
癌研究会
日本製薬工業協会

1
1

1
1
1

1
1
1

5
1

旭化成ファーマ株式会社
アステラス製薬株式会社
エーザイ株式会社
大塚製薬株式会社
大野総合法律事務所
株式会社 経営共創基盤
株式会社 産業再生機構
株式会社 ライフサイエンスマネジメント
塩野義製薬株式会社
第一三共株式会社（第一製薬株式会社）
大正製薬株式会社
武田薬品工業株式会社
東レ株式会社
日本たばこ産業株式会社
ノバルティスファーマ株式会社
万有製薬株式会社
ファイザー株式会社三菱ウェルファーマ株式会社
協和発酵キリン株式会社
その他

1

1
1

1
5
1

1
4
1

1
1
1

1
2
1

1
2
1
1

1

1

1

6
1

1
1
1
1
1

1

1

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

1
1
1
1
2
1

1
1
1
1
1
1

1
1
1
1

1
1
1
1
1
1

1

1

1

1

69

77

1
合

計

73

最近５年間
事

項

77

84

論文博士学位授与数一覧

平成17年度

平成18年度

平成19年度

平成20年度

平成21年度

25

23

15

17

18

学

6

5

2

3

5

業）

16

17

12

12

13

研究所等（国公立）

2

1

1

1

0

そ

1

0

0

1

0

授
勤

与
務

者

数

内

訳

先

大
研 究 所 （企の他

－ 19 －
目次へ最近５年間課程 専

大学院

入試状況・学生定員充足率

攻

名 区
分 平成 18 年度 平成 19 年度 平成 20 年度 平成 21 年度 平成 22 年度
入 学 定 員
32 人
32 人
26 人
26 人
人
志 願 者 数
73 人
70 人
57 人
56 人
人
分 子 薬 学入 学 者 数
41 人
35 人
32 人
33 人
人
充 足 率 128.13％
109.38％123.08％126.92％％
入 学 定 員
29 人
29 人
24 人
24 人
人
志 願 者 数
37 人
49 人
39 人
28 人
人
機 能 薬 学入 学 者 数
24 人
30 人
24 人
20 人
人
充 足 率
82.76％
103.45％100％
83.33％％
入 学 定 員
20 人
20 人
18 人
18 人
人
志 願 者 数
42 人
55 人
59 人
45 人
人
生 命 薬 学入 学 者 数
32 人
35 人
33 人
30 人
人
充 足 率 160.00％
175.00％183.33％166.67％％
修士
入 学 定 員
人
人
18 人
18 人
人
志 願 者 数
人
人
31 人
31 人
人
統 合 薬 学入 学 者 数
人
人
22 人
19 人
人
充 足 率
％
％
122.22％105.56％％
入 学 定 員
人
人
人
人
100 人
志 願 者 数
人
人
人
人
114 人
薬 科 学
入 学 者 数
人
人
人
人
85 人
充 足 率
％
％
％
％
85.00％
入 学 定 員
81 人
81 人
86 人
86 人
100 人
志 願 者 数
152 人
174 人
186 人
160 人
114 人
計
倍
率 187.65％
214.81％
216.28％186.05％114.00％入 学 者 数
97 人
100 人
111 人
102 人
85 人
充 足 率 119.75％
123.46％129.07％118.60％85.00％
入 学 定 員
16 人
16 人
13 人
13 人
13 人
志 願 者 数
44 人
22 人
22 人
23 人
20 人
分 子 薬 学入 学 者 数
22 人
19 人
18 人
22 人
18 人
充 足 率 137.50％
118.75％138.46％169.23％138.46％
入 学 定 員
13 人
13 人
11 人
11 人
11 人
志 願 者 数
18 人
12 人
11 人
20 人
14 人
機 能 薬 学入 学 者 数
15 人
10 人
10 人
18 人
13 人
充 足 率 115.38％
76.92％
90.91％
163.64％118.18％
入 学 定 員
12 人
12 人
11 人
11 人
11 人
志 願 者 数
13 人
26 人
23 人
17 人
22 人
生 命 薬 学博士
入 学 者 数
12 人
23 人
17 人
14 人
19 人
充 足 率 100.00％
191.67％154.55％127.27％172.73％
入 学 定 員
人
人
8人
8人
8人
志 願 者 数
人
人
12 人
8人
14 人
統 合 薬 学入 学 者 数
人
人
7人
6人
11 人
充 足 率
％
％
87.50％
75.00％
137.50％入 学 定 員
41 人
41 人
43 人
43 人
43 人
志 願 者 数
75 人
60 人
68 人
68 人
70 人
計
倍
率 182.93％
146.34％158.14％158.14％
162.79％入 学 者 数
49 人
52 人
52 人
60 人
61 人
充 足 率 119.51％
126.83％120.93％139.53％141.86％－ 20 －
目次へ平成21年度
事修

大学院修了者進路状況 （修士課程）

項者【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
東京大学大学院理学系研究科
東京大学大学院薬学系研究科(大学院研究生)
Institute of Cancer Research
就

26(4)

平成21年度能生 命
99(29)
23(7)
33(9)

15(1)
14(1)

12(4)
11(4)

1

1

分

子

了

職

機

19(3)
17(3)
1

統

合

17(9)
8(4)
8(4)

1

等

【専攻別人数】
アウトルックコンサルティング㈱
味の素(株）(株）アスクレップ
アステラス製薬(株）(独)医薬品医療機器総合機構
杏林製薬(株）
協和発酵キリン(株）
経済産業省
厚生労働省
小林製薬(株）佐藤製薬(株）(株)J-Payment
塩野義製薬(株）(株)シグマクシス(株)資生堂第一三共(株）
武田薬品工業(株）田辺三菱製薬(株）中外製薬(株）常盤薬品工業(株）富山工業化学(株）NHKNTT
日本アイ・ビーエム(株）(株)野村総合研究所
P&G(株）
ファイザー(株)(株)富士薬品
Mcking ＆ Company
三菱商事(株）
明治製菓(株）
文部科学省(株)ヤクルト
ヤンセンファーマ(株）楽天(株）未定※（ ）は女子で内数

11(3)

11(3)
1

14(6)

9(5)

2(2)

1(1)
1(1)
1(1)

1

1
2(2)
1(1)
1
1

1
1(1)
1
1

1(1)
1

1
1(1)
1
1
1
1
1
1

1
1
1(1)
1

1(1)

1
1(1)

1
1(1)
1
1
1(1)
1(1)
1
1
1
2

－ 21 －
目次へ平成21年度
事修

大学院修了者進路状況 （博士後期課程）

項者【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（PD)東京大学大学院理学系研究科（PD)東京医科歯科大学（PD)埼玉大学（PD)JBIC(Japan Biological Informatics Consortium)(PD)
東京大学薬学部（研究員)
留学(ドイツ)就 職 等【専攻別人数】
アステラス製薬(株)(独)医薬品医療機器総合機構
愛媛大学
大塚製薬(株)塩野義製薬(株)第一三共(株)
武田薬品工業(株)田辺三菱製薬(株)東京大学医学部附属病院
東京大学大学院総合文化研究科
東京大学大学院薬学系研究科
特許庁
ノボノボルディスクファーマ(株）(財)微生物化学研究会
富士フィルム(株）(独)理化学研究所
立命館大学
未定

分

子

了

※（

15
3
1
1

平成21年度
能
生 命
41(4)
8(1)
12

機

4

2
1

統

合

6(3)
0

2
1
1
1
1
12
2

4(1)

10
1

6(3)

1
1
1
1
1
2

1
2

1(1)

2
1
1
1
2

1(1)
1

2(1)

1
2
1
1
1
1(1)

）は女子で内数－ 22 －
目次へ最近５年間

見学･研修訪問学校一覧

平成17年度 平成18年度 平成19年度 平成20年度 平成21年度
◎

中

学

校

北海道教育大学附属函館中学校
秋田県比内町立比内中学校
山形県山辺町立山辺中学校
神奈川県鎌倉市立玉縄中学校
新潟県西山町立西山中学校
富山県富山市立杉原中学校
愛知教育大学附属岡崎中学校
愛知県安城市立安城西中学校
愛知県岩倉市立南部中学校
愛知県刈谷市雁が音中学校
愛知県江南市立西部中学校
愛知県高浜市立南中学校
愛知県東海市立名和中学校
愛知県豊田市藤岡中学校
愛知県豊橋市立東陵中学校
岐阜県多治見市立多治見中学校
岐阜県多治見市立南姫中学校
三重県いなべ市立北勢中学校
山口大学教育学部附属光中学校
◎

高

等

学

○

○

○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○

○
○
○

○
○

○

○

校

北海道立札幌北高等学校
宮城県立仙台第一高等学校
宮城県立仙台第二高等学校
山形県立米沢興譲館高等学校
福島県立福島高等学校
筑波大学附属高等学校
埼玉県立所沢高等学校
横浜雙葉高等学校
長野県立長野高等学校
富山県立高岡高等学校
静岡県立清水東高等学校
静岡県立富士高等学校
愛知県立岡崎高等学校
愛知県立刈谷高等学校
三重県立四日市高等学校
兵庫県立姫路東高等学校
岡山県立岡山大安寺高等学校
岡山県明誠学院高等学校
広島市立基町高等学校
広島県安田女子高等学校
広島県修道高等学校
鳥取県立倉吉東高等学校
長崎県立長崎北陽台高等学校
熊本県立熊本高等学校
沖縄県立球陽高等学校

○
○
○

○
○

○

○

○
○

○

○
○

○
○

○
○

○
○
○
○
○
○
○

○
○

○

○

○
○

○

○

○
○

○
○

○

○

○

○

○

○
○

○

○
○
○

○

○

－ 23 －
目次へ最近５年間

官公庁インターシップ参加者数一覧
左＝学部

右＝大学院

平成17年度

平成18年度

平成19年度

平成20年度

平成21年度

厚生労働省

6

1

4

8

5

1

1

経済産業省

0

0

0

0

1

2

2

1

文部科学省

0

1

1

2

外務省
農林水産省

2

国土交通省
環境省

0

都庁

0

0

日本学生支援機構※「0」は申請したが、不採用。

－ 24 －
目次へ

Ⅱ．授 業 科 目

目次へ平成22年度

大学院薬学系研究科

授業科目一覧

分子薬学専攻授業科目
分子薬学特別実験Ⅰ

分子薬学特別実験Ⅱ

分 子 薬 学 演 習 Ⅰ

分 子 薬 学 演 習 Ⅱ

担 当
職名
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
講 師
講 師
講 師
講 師

教

員
氏名
大和田 智彦
金井
求
福山
透
阿部 郁朗
長野 哲雄
橋本 祐一
小林
修
杉田 和幸
折原
裕
松永 茂樹
横島
聡
脇本 敏幸
花岡 健二郎

担 当
職名
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授
准教授
准教授

教

単位数
講義 演習 実験
通年
16

学期

通年

備考

10

通年

4

通年

10

機能薬学専攻
授業科目
機能薬学特別実験Ⅰ

機能薬学特別実験Ⅱ機 能 薬 学 演 習 Ⅰ

機 能 薬 学 演 習 Ⅱ

員
氏名
嶋田 一夫
清水 敏之
新井 洋由
堅田 利明
関水 和久
井上 純一郎
北
潔
有田
誠
紺谷 圏二
垣内
力
堀越 正美
秋光 信佳

単位数
講義 演習 実験
通年
16

学期

通年

備考

10

通年

4

通年

10

－ 25 －
目次へ

生命薬学専攻
授業科目
生命薬学特別実験Ⅰ

生命薬学特別実験Ⅱ

生 命 薬 学 演 習 Ⅰ

生 命 薬 学 演 習 Ⅱ

担
職名

当

教

員
氏名

杉山 雄一
松木 則夫
岩坪
威
一條 秀憲
鈴木 洋史
木村 廣道
澤田 康文
津谷 喜一郎
藤原 康弘
楠原 洋之
池谷 裕二
富田 泰輔
武田 弘資
三田 智文
小野 俊介
伊藤 晃成
荒川 義弘
樋坂 章博
堀
里子
桝田 祥子
三木 晶子

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

学期

単位数
講義 演習 実験

通年

16

備考

通年
10

通年

4

通年

10

学期

単位数
講義 演習 実験

通年

16

通年

10

統合薬学専攻
授業科目
統合薬学特別実験Ⅰ

統合薬学特別実験Ⅱ

統 合 薬 学 演 習 Ⅰ

統 合 薬 学 演 習 Ⅱ

担
職名

当

教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
教 授
特任教授
特任教授
准教授
准教授
講 師
講 師
講 師

教

員
氏名

井上 将行
内山 真伸
船津 高志
入村 達郎
三浦 正幸
村田 茂穂
山本 一夫
竹中 登一
磯貝 隆夫
東
伸昭
八代田 英樹角田誠
倉永 英里奈
千原 崇裕

通年

4

通年

10

備考

－ 26 －
目次へ

薬科学専攻・修士課程各専攻共通科目
担
授業科目
職名
基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅰ

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅱ

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅲ

教
教
教
教
教
講
講
講

当

授
授
授
授
授
師
師
師

教

員
氏名

大和田 智彦
金井
求
福山
透
長野 哲雄
井上 将行
松永 茂樹
横島
聡
花岡 健二郎

教 授
教 授
教 授
教 授
特任教授
特任教授
准教授
准教授
講 師
講 師

阿部
橋本
嶋田
船津
竹中
磯貝
杉田
三田
脇本
角田

郁朗
祐一
一夫
高志
登一
隆夫
和幸
智文
敏幸
誠

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

新井 洋由
堅田 利明
関水 和久
井上 純一郎
北
潔
一條 秀憲
入村 達郎
三浦 正幸
村田 茂穂
山本 一夫
有田
誠
紺谷 圏二
垣内
力
武田 弘資
東
伸昭
八代田 英樹
倉永 英里奈【×印は本年度未開講】
単位数
学期
備考
講義 演習 実験･実習
夏

2

夏

2

夏

2

－ 27 －
目次へ

基 礎 薬 科 学 特 論 Ⅳ

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

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

杉山 雄一
松木 則夫
岩坪
威
鈴木 洋史
木村 廣道
澤田 康文
津谷 喜一郎
楠原 洋之
池谷 裕二
富田 泰輔
伊藤 晃成
荒川 義弘
樋坂 章博
堀
里子
桝田 祥子
三木 晶子

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

大和田 智彦
金井
求
福山
透
阿部 郁朗
長野 哲雄
橋本 祐一
井上 将行
杉田 和幸
松永 茂樹
横島
聡
脇本 敏幸
花岡 健二郎

教 授
教 授
准教授
講 師

嶋田
船津
三田
角田

教 授
教 授
教 授
准教授
准教授

新井 洋由
堅田 利明
井上 純一郎
有田
誠
紺谷 圏二

一夫
高志
智文
誠

夏

2

冬

2

冬

2

（偶数年度開講）

2×（奇数年度開講）

冬－ 28 －
目次へ

分 子 生 物 学 特 論

疾 患 生 物 学 特 論

医 療 薬 学 特 論

社 会 薬 学 特 論

教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
講 師

一條 秀憲
三浦 正幸
村田 茂穂
武田 弘資
八代田 英樹
倉永 英里奈

教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
講 師

関水
北
入村
山本
垣内
東

和久
潔
達郎
一夫
力
伸昭

教 授
教 授
教 授
教 授
准教授
准教授
准教授
准教授
准教授
特任准教授

杉山
松木
岩坪
鈴木
楠原
池谷
富田
伊藤
荒川
樋坂

雄一
則夫
威
洋史
洋之
裕二
泰輔
晃成
義弘
章博

特任教授
特任教授
特任教授
特任教授
特任教授
特任准教授
特任講師
特任講師

木村 廣道
澤田 康文
津谷 喜一郎
竹中 登一
磯貝 隆夫
堀
里子
桝田 祥子
三木 晶子

科 学 英 語 特 論

各講師

医薬品評価科学特論

教 授
客員教授
准教授

杉山
藤原
小野

雄一
康弘
俊介

冬

2

（偶数年度開講）

冬2

×（奇数年度開講）

冬2（偶数年度開講）

冬2

×（奇数年度開講）

集中

2

冬

2

－ 29 －
目次へクリニカルサイエンス特論

薬 科 学 特 別 研 究 Ⅰ

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

杉山 雄一
鈴木 洋史
入村 達郎
津谷 喜一郎
楠原 洋之
荒川 義弘
清水 敬生
滝川
一
大橋 京一
山口 正雄
畠
清彦
仁木 利郎
川崎 誠治
中村 秀文
大友
邦
山下 英臣
薬学系研究科
担当教員

夏

通年

2

20

薬科学専攻
修士課程
必修科目

－ 30 －
目次へ平成22年度

薬学部

授業科目一覧
④＝薬科学科必修

４＝薬科学科選択⑥＝薬学科必修

６＝薬学科選択＊＝指定なし

○第４学期
科

目

単位

担当教員

有機理論化学

1
④⑥

井上

有機化学Ⅰ

1
④⑥

大和田智彦

物理化学Ⅱ

1
④⑥

船津

高志

薬品分析化学

1
④⑥

三田

智文

物理化学Ⅰ

1
④⑥

嶋田

一夫

薬学概論

1
④⑥

教務委員会

薬物動態制御学Ⅰ

1
④⑥

杉山
楠原

機能形態学

1
④⑥

松木・池谷
一條・武田
岩坪・富田
三浦 他
内山 真伸
他

将行

雄一
洋之

有機化学演習Ⅰ

1
４６

物理化学Ⅲ

1
④⑥

清水

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

新井・有田
関水・垣内
堅田・紺谷
入村・東
村田・八代田
松木
池谷

敏之

則夫
裕二

内

容

【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に、各臓器の構造と機能（解剖学・生理学）を学びます。
【水・３】
有機化学の基礎的な考え方が先端的な化学研究の土台になっているということを実感する演習を行う。
【水・４】蛋白質などの生体物質の三次元構造、分子間に働く力、エネルギーと相互作用、構造解析法とその利用法の基礎を学
びます。
【木・１】
薬学を理解するために、生化学・分子生物学・細胞生物学の分野で最小限の知識を得ることを目的としています。

【木・２・３・４】
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学びます。
【木・５】－ 31 －
目次へ

○第５学期
科

目

単位

担当教員

微生物学・
化学療法学

1
４６

関水

和久

薬理学Ⅱ

1
④⑥

松木
池谷

則夫
裕二

病理学

1
④⑥

岩坪

威

有機化学Ⅱ

1
④⑥

金井
松永

求
茂樹

有機化学Ⅲ

1
④⑥

福山
横島

透
聡

有機化学Ⅳ

1
④⑥

阿部 郁朗
他

放射化学

1
④⑥

井尻

憲一

構造分子薬学

1
４＊

嶋田
清水

一夫
敏之

薬物動態制御学Ⅱ

1
４⑥

杉山
楠原

雄一
洋之

医療科学Ⅰ

1
４６

竹中
磯貝

登一
隆夫

分子生理化学

1
４６

免疫学

1
４６

堅田
紺谷
仁科
入村
東

利明
圏二
博史
達郎
伸昭

薬学実習Ⅰ

４
④⑥

天合・薬化
反応・合成

薬学実習Ⅱ

３
④⑥

天然・分析
解析・代謝
植物

内

容

【曜日・時限】
大腸菌などの微生物を材料とした生化学・遺伝学の基本的方法論について整理します。さらに、抗生物質の作用機構についても学びます。
【火・１】
中枢神経系に作用する薬物について、脳の機能との関連か
ら整理して理解します。
【火・２】細胞と組織の病理変化、臨床疾患の分類や、その病態、治療について解説します。
【火・３】
求核置換反応の範囲、α位カルボアニオン、合成における求核付加と求核置換、脱離反応、不飽和炭素に対する求電子付加を学びます。
【水・１】置換反応、脱離反応、付加反応などの化学反応論と有機電子論を学びます。
【水・２】
生物活性を有する天然有機化合物の分離精製、構造解析、生合成の基礎知識及び研究法を学びます。
【水・３】
医学・薬学の諸分野で不可欠なアイソトープと放射線の基
礎と応用、生物影響等について講義します。
【木・１】
核磁気共鳴法やＸ線結晶構造解析法による、生体高分子の構造解析の基礎と実例を説明します。
【木・２】
薬物体内動態の機構論と薬物速度論を統合するための研究手法について講義します。
【木・３】
医薬品産業の現状、医薬品開発の手順・基礎知識、および新薬開発の実際などを概説します。
【金・１】
ホルモンなど細胞外シグナル分子の受容と情報伝達について、最新の知見を解説します。
【金・２】
免疫系の成り立ちと感染やアレルギーにおける免疫応答
を、組織、細胞、分子のダイナミックな動きを通して理解
します。
【金・３】
有機化学の基本的実験操作の習得、基礎的単位反応と応用
的合成反応の習得【月～金・午後】
生物有機化学基礎実験（天然有機化合物の抽出、単離、同定及び生合成；吸光法及び蛍光法の基礎と応用、高速液体クロマトグラフィの基礎と実際；薬物代謝反応実験、酸素
反応速度解析；薬用植物園の見学。）【月～金・午後】－ 32 －
目次へ薬学実習Ⅲ

４
④⑥

動態・物化
構造

薬学実務実習Ⅰ

1
④⑥

医 学 部
附属病院
薬 剤 部

単位

担当教員

医薬化学Ⅰ

1
４６

福山
金井

透
求

疾患代謝学

1
４６

新井
村田

洋由
茂穂

医薬品安全性学

1
４⑥

一條

医薬化学Ⅱ

1
４６

大和田智彦
橋本 祐一

医薬化学Ⅲ

1
４＊

井上
内山

将行
真伸

天然物化学

1
４６

折原

裕

薬物治療学

1
４⑥

松木
池谷

則夫
裕二

医療薬学Ⅰ

1
④⑥

鈴木
伊藤
樋坂

洋史
晃成
章博

薬品代謝学・創薬
化学

1
④⑥

長野
井上

哲雄
英史

生体分析化学

1
４６

船津
角田

高志
誠

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

○第６学期
科

目

他
秀憲
他

他

内

容

【曜日・時限】
医薬合成を目標とする高いレベルの合成化学、遷移金属複素環、天然物合成化学などの講義です。
【火・１】
代謝一般と、その破綻により引き起こされる様ざまな疾患について解説します。
【火・２】
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いう観点を軸に、分子生物学、細胞生物学、病態生理学ならびに社会学的視点から解説します。
【火・３】
生理活性物質・医薬分子の有機化学、分子設計の有機化学を学びます。
【水・１】
医薬品開発に必須の有機化学の講義で、有機反応化学、生体関連反応および生理活性物質の化学の基礎を解説します。
【水・２】
局方収載生薬を中心とする天然由来薬物の起源、成分、評
価、応用及び植物バイオテクノロジーについて学びます。
【水・３】
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解説します。
【木・１】
医療における薬学の理解を目標とし、医療制度、医薬品開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】
薬の代謝及び創薬科学の基礎を講義します。P-450 を中心に酵素誘導、遺伝多型、代謝反応様式、酵素反応機構などを、分子レベルで解説します。また分子設計、化合物ライ
ブラリー、各種スクリーニング系など創薬化学の基盤となる知識を講義します。
【木・３】
可溶性生体分子の定性・定量分析、分離分析について学び
ます。
【金・１】

－ 33 －
目次へ

発生遺伝学

1
４６

生物統計学

1
４６
5
④⑥

薬学実習Ⅳ

三浦 正幸
倉永英里奈
他
津谷喜一郎
他
生理・生体
遺伝・衛生
微生物

薬学実習Ⅴ

3
④⑥

薬作・臨床
細情・蛋白

薬学特別講義

1
４６

瀧本
花井

目

単位

担当教員

医薬品・
医療ビジネス1４６

がん細胞生物学

1
４６

木村 廣道
桝田 祥子
他
内藤 幹彦

医薬品情報学

1
４⑥

澤田
堀

康文
里子

薬事法

1
４⑥

小野

俊介

室伏

良信

1
４⑥

禎之
十伍

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

○第７学期
科

特許法
医療薬学Ⅱ

製剤設計学

1
４⑥

鈴木 洋史
伊藤 晃成
樋坂 章博
他
杉山 雄一
楠原 洋之

臨床医学概論

1
４⑥

岩坪
他

威

内

容

【曜日・時限】
企業や研究機関の経営とは何か、経営戦略論の基本を学び、医療・医薬産業の構造と特長を解説します。
【月・２】
癌の発生から進行に関する生物学および癌の臨床と治療法、とくに薬物療法に関する講義です。
【月・３】
医薬品情報の標準化や薬物作用の定量化に関する方法論
等、医療現場に対して有用な新規医薬品情報構築法について概説する。
【月・４】
薬を取り巻く社会的環境と法律及び特許法の基本について
学びます。
【火・１】
薬剤業務における臨床薬物動態学などの応用法、医薬品の評価法などについて実例を交えて概説する。
【火・２】
医薬品のドラッグデリバリーシステムの他、有用性に関わる重要な因子となる剤形について、設計製造法、有用性評
価について学びます。
【火・３】
医療薬学を学ぶ上で必要となる臨床医学的知識や医療人としての薬剤師のあり方について理解を深めます。
【火・４】－ 34 －
目次へ

医薬品評価科学

1
４⑥

杉山
小野

雄一
俊介

有機化学演習Ⅱ

1
４６

他
大和田智彦
他

衛生薬学・
公衆衛生学

1
４６

新井
有田

医療科学Ⅱ

1
４６

嶋田
金井

創薬科学

1
④＊

福山
松木

洋由
誠
他
一夫
求
他
透
則夫
他

臨床薬理学

1
＊⑥

入村
荒川

生物物理学

1
４６
1
４６

船津

目

単位

担当教員

薬学卒業実習

２０
④

各

医薬経済学

達郎
義弘

高志
他
津谷喜一郎
他

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

教

室

内

容

【曜日・時限】
配属された教室の演習・実験棟に参加し、与えられたテーマについて研究する。

○薬学科第８～１２学期
科

目

単位

担当教員

薬学実務実習Ⅱ４⑥三田

薬学実務実習Ⅲ

１０
⑥

鈴木
伊藤
樋坂

薬学実務実習Ⅳ

１０
⑥

澤田
堀

智文
他
洋史
晃成
章博

内

容

【曜日・時限】
病院実務実習・薬局実務実習に先立って、大学内で調剤および製剤、服薬指導などの薬剤師職務に必要な基本的知識、技能、態度を修得する。
病院薬剤師の業務と責任を理解し、チーム医療に参画できるようになるために、調剤および製剤、服薬指導などの薬剤師業務に関する基本的知識、技能、態度を修得する。

他
康文
里子
他
薬学実習Ⅵ
薬学卒業実習

１４
⑥
２０
⑥

各

教

室

各

教

室

薬局の社会的役割と責任を理解し、地域医療に参画できるようになるために、保険調剤、医薬品などの供給・管理、情報提供、健康診断、医療機関や地域との関わりに付いての基本的な知識、技能、態度を修得する。
配属された教室の演習・実験棟に参加し、与えられたテーマについて研究する。
配属された教室の演習・実験棟に参加し、与えられたテーマについて研究する。

－ 35 －
目次へ

Ⅲ．各教室の研究業績概況

目次へ分子薬学専攻

目次へ◆ 薬 化 学 教 室 ◆教 授

大和田 智彦（おおわだ・ともひこ)

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

尾谷 優子（おたにゆうこ）

平成12年東京大学薬学部卒、平成17年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：米国コロンビア大学化学科博士研究員、博士（薬学）研究の概要
薬化学教室の研究目標は新しい化学現象（構造）の発見と機能ある物質の創製（機能）のインテ
グレーション（融合）である。特にアミド及び関連官能基の非平面化を中心とする有機構造化学を基礎に置いた有機構造論の展開と機能性物質への展開を現在中心課題としている。分子の構造（形）が、反応性・結合特性・構造特性・生物活性などの物質の機能に与える影響を調べ、その原理を追求するとともに、その原理を利用して構造を改変し機能の最適化や新しい機能を創造することにある。私たちの研究には常に「なぜ」そうなるのかという疑問を中心に持ちつつ、その「なぜ」に対してもっとも妥当な一つの解釈やさらに一般化した概念（言葉）を生み出すように努力している。
一方で私たちの３次元構造の認識力や構造に対するイマジネーションには限界があるため、計算化学を利用した計算実験にも積極的に取り組み実験と組み合わせ活用している。例えば、有機合成に着手する前に安定構造や構造特性を予測する事によって、有効な分子デザインに利用できる。
１．特異な構造特性を持つ分子の合成と応用
非平面アミドオリゴマーを利用した最小単位ヘリックス構造の構築
アミノ酸の一次構造からタンパク質の高次構造を予測することはサイエンスの重要課題の一つである。高次構造の効率的な予測手法の開発の為には、タンパク質の高次構造化の原理を分子レベルで実験的に解明することが必須である。しかし、生物の有する全てのタンパク質は同一の規則の下で合成されるため、その基本原理に関する情報は限られており、結果として高次構造の効率的な予測は現状では困難である。また、生体中の構造化が水という溶媒中で起きている事は研究を進める上で重要な要因の一つと考える。
多くのタンパク質は、α- ヘリックスやβシートなどの規則的な折りたたみ構造を基盤として高次構造を形成する。この規則性形成の主要因として、全てのペプチド結合（アミド結合）が硬い平面構造をとるために主鎖が取りうる形が制限されること、および主鎖内の水素結合により構造が安定化されることが挙げられる。また、タンパク質の折り畳みの律速段階の一つに環状アミノ酸であるプロリンのアミド結合回転の異性化があり、アミド結合の非平面化が異性化速度に与える影響は興味が持たれる。また短鎖ペプチドには高い生物活性を示す物質が多く存在するが、酵素によるアミド結合の加水分解による不安定さや動態の問題から医薬品に直結しにくいと考えられている。水
素結合に依存する短鎖ペプチドの構造は、周囲の親疎水性の変化に依存する点がペプチド医薬の問題点であると考えられる。
－37－
目次へ

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、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分子数で実現することを研究目標に掲げている。
非平面化した三級アミド結合を有する二環性のプロリン誘導体に着目し、そのオリゴマーがヘリッ
クス構造のような規則的に繰り返す構造に折りたたまれるかを解析する。これまでにホモテトラマー（４残基）以上で規則構造化が出現することを示唆した（図 1）。最近、本オリゴマーに置換基を導入した誘導体をデザイン・合成し、最小単位の 2 残基以上で高度に構造を制御したシスアミ
ド型ヘリックス構造を構築することに成功した。現在、規則構造のさらなる制御を検討中である。
これらの合成アミノ酸誘導体の折りたたみ構造の解析により、アミノ酸の一次構造からタンパク
質の高次構造へと変換される新たな原理を抽出できると考えられ、その成果は基礎科学のみならず医学や創薬科学においても多大の波及効果を持つと期待される。また、タンパク質や長鎖ペプチドの 3 次元構造の組み立てを制御可能にし、機能の発現・制御と新たな機能の創出につながると考えている。
アミド結合の異性化

OO
非平面アミドN

NO

非平面アミド

剛直な環構造↓新規な規則構造お

O
プロリン

N

よび安定性の開拓

二環性アミノ酸

O
N

COOH
Side view

Top view

図１ ホモオリゴマーの高次構造（計算構造）
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
－38－
目次へ

にＮＯ基が移動するＳ− トランスニトロソ化反応を引き起こす新しい機能物質であることが判明した。生成したＳ− ニトロソチオールのＳ− ＮＯ結合は自発的に解裂して一酸化窒素（ＮＯ）を放出する。これは７− アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンの構造特性を利用した新しい放出機序をもつ一酸化窒
素（ＮＯ）供与物質と見なすことができる。さらに、チオール（システイン等）を選択的にニトロソ化することでタンパク質の機能制御物質の創製を目指している。

図２ N-ピラミッド型 N-ニトロソアミンのチオールへのトランスニトロソ化反応
２．新しい反応の発見と合成への応用
陽イオン中間体（ジカチオン）の化学、芳香族化合物の多官能基化への応用
多官能基化された芳香族化合物を、官能基に多様性を持たせつつ位置選択的に効率的に合成する
ことは、医薬品、機能性分子、生理活性物質の設計・合成に不可欠な基盤化学である。環状化合物
生成という芳香族環化反応は位置選択性という点で優れており我々は多官能基化環状化合物への環化反応の開発に注力している。すなわち、分子内環化反応は「多置換芳香環の多官能基化」を達成する重要なアプローチの１つであると考えている。我々は強酸触媒を用いたアリールニトロアルカ
ン化合物の分子内環化反応により芳香環に種々の置換基を有する 4H-1,2-benzoxazine の合成法を開発した。その反応機構について詳細な検討により、この反応においてニトロ基とエステル基に挟まれたα位の酸性プロトンの脱離が反応の進行に大きな影響を与えることがわかった。そのため、エステル基を欠いたニトロ基だけの場合反応収率は大きく低下した。このように１つの炭素原子に２つのジェミナル置換基が置換した系の強酸触媒の分子内環化反応を系統的に調査し、その反応機構を詳細に研究することで、２つのジェミナル置換基がどのようにシナジスティックに働くかを解明する。以下は近年に行った研究成果の一例である。
１）3-アリール-2-ニトロプロピオン酸エステルの分子内環化反応による芳香族酸素官能基化反応（ニトロ基とエステル基のジェミナル効果）
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, 2－39－
目次へ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。
(a)

H

Me

Me

tBuONa

NO2

THF

N

O

1

2

TFA (50 eq.)

OH

O

Na

N

Me
y. 27%

3

(b)
CO2Me

CO2Me

CF3SO3H (10 eq.)

NO2

CHCl3
50 °C, 30 min

4O

y. 85%

N5

図３ 分子内芳香族酸素官能基化反応
α位のプロトンの酸性度を上げるためニトロ基のα位にメチル基の代わりにエステル基を導入した 2-ニトロ-3-フェニルプロピオン酸メチル 4 を基質とし環化反応を検討したところ、クロロホルム中トリフルオロメタンスルホン酸(CF3SO3H)存在下で５０℃、３０min 加熱することにより
4H-1,2-ベンズオキサジン 5 が高収率で得られることを見出した。この反応は芳香環に酸素原子を導入する反応と見なすことができる新しい芳香環官能基化反応である。この反応の置換基効果は非常に特徴的で、ハロゲン、エステル、シアノ、トリフルオロメチル基、ニトロ基など強力な電子求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

H

CO2Me

NO2

O 2N

CF3SO3H(10 equiv.)

CO2Me

50 °C, 30 min O N
2
CHCl3

O

N

81 % yield

R1

O

R
R1

O

R

6
R1

O

N
cleavage of N-O bond

5
R1

CN
OH

7
R1 = CO2Me,NO2,CN,CF3, halogen
図４ 新たな酸素官能基への変換反応
－40－
目次へ

２）ケトンとニトロ基のジェミナール置換した系の分子間反応
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。
また本反応に密接に関連する aci-ニトロ化合物の関与する分子間反応の一般性を確立した（下
図）。
O
O
NO2

R

CF3SO3H-CF3CO2H
CH2Cl20 °C, typically 20 min

R=
R1

R
N

OH
68-90 % yield(R=aromatic)

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

( )

CO2Me CF SO H
3

n
CN

3

( )
n
C+

25 °C

N
H

n = 1, 2

8
CO2Me
N
Troc

( )n

OMe

9

CF3SO3H(100 equiv.)CN
25 °C, 48 hrs

CO2Me

NH2

CO2Me
N
Troc NH2

55 % yield

図５ エナミノエステル環化反応

－41－
目次へ

CH3
NC

CO2Me

2 H+

OH
C
OCH3

H N C

CF3SO3H

NH2
CO2Me
30 % yield

H3C

図６ 分子間エナミノエステル化反応
3. 特徴ある機能（生物活性等）を持つ有機分子の設計・合成の研究
膜タンパク質と相互作用するケミカルモジュレーターのデザインと合成
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。
R

Cl

R

H
H
CO2H

H
CO2H

Pimaric acid (1)

Cl
H
CO2H

Dehydroabietic acid
(DHAA) (2)Dichlorodehydroabietic acid
(DiClDHAA) (3)

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

－42－
目次へ

Cl

Cl
12

C

C
A

B

14 Cl

ModificationofB ring

H
CO2H

A

B7

H
CO2H

Cl
N
O

CYM004(4)

図８ 第二世代ＢＫチャネル開口物質
今まで最もＢＫチャネル開口活性が強いとされてきた化合物の１つであるＮＳ1619 を２倍近く活性を上回る化合物(4)の創製に成功した。CYM004 を用いたＢＫチャネル開口機構の分子機構について共同研究を展開中である。
さらに他のイオンチャネルについても別の化合物による調節機能の研究も展開中である。
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。
HOOC

O
NH2

O
P

O

O
OH

O
OH

Lysophosphatidylserine (LysoPS (18:0))
4. 理論計算を用いる構造化学・反応機構の解析・生物活性物質の設計
反応性や構造特性を解釈する際、軌道相互作用の概念は有効である。π面選択性に関する軌道位
相環境の相違を議論してきた。このような概念は計算科学を通じて数値化され有機分子の構造や反応経路の研究には実験的証拠が必要であるが、実験的には入手できない構造情報や反応経路におけるエネルギーを算出して反応経路を提案することを行っている。また化合物デザインにおいて安定な構造や結合強度への置換基効果を予測できる。蛍光物質の蛍光特性を見積もるための励起構造の計算についての研究を実施した。多くの計算テーマは実験テーマとの組み合わせで行われる。

教育の概要
薬化学教室は、学部４学期「有機化学 I」「有機化学演習Ｉ」、６学期「医薬化学 II」、７学期「有機化学演習ＩＩ」を担当し学部教育に参画している。
「有機化学 I」は薬学部の有機化学の基盤教育
－43－
目次へ

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、その概念をアルキルハライド、
カルボニル基、オレフィン、芳香族化合物の置換反応、付加反応、脱離反応の各官能基の代表的な反応に適用している。その際、有機電子論に加えて分子軌道論の基礎概念との連絡も試みている。
「有機化学演習Ｉ」「有機化学演習ＩI」ではスタッフの教育への参加を考慮し、教員が連携して担当している。
「医薬化学 II」では有機分子の設計のための論理・概念と化学の教育を講義し、合成化学、
反応化学とは別の視点での有機化学の構造化学概念とその生命科学・創薬化学への連絡を独自の資料に基づき教育している。また、学部５学期には「薬学実習 I」を担当し、芳香族化合物の化学の講義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参画している。大学院では「基礎薬科学特論 I」と「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。前者では、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概念の応用と有機理論化学について講義している。後者では、生体反応との関連に視点を置きつつ有機反応活性種の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、教室メンバー全員が参加しての実験報告会と論文紹介（コロキウム）を毎週各１回ずつ行っている。大学院教育の目標に １）質問する・質問に答えるコミュニケーション能力
２）報告能力 ３）基礎的な有機化学の知識や有機化学のセンスを磨くことが必要である。そのため輪読をはじめセミナーでの演習を取り入れ、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、医薬化学関連の学会、討論会、セミナーに、大学院生を中心に可能な限り参加させ、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、必要に応じて英語での議論や発表を奨励し国際化への対応を試みている。
有機化学・有機合成化学を中心に幅広い視野を身につけた教室出身者は、国内外の研究機関（留学も含む）、大学、製薬企業などで創薬・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。

自己点検・評価
研究室の人的・設備的な整備・充実は未だ達成されていないが今後の一層の努力によって充実を図りたい。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。そのため大学院生の資質も考慮して博士後期課
程への進学を強く推奨・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。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 術 論 文１．Dynamic NMR: スペクトルの線形解析によるチオアミド結合の回転障壁の算出
尾谷優子，大和田智彦
－44－
目次へ

分光研究（分光便利帳）2010 年, 第 59 巻, 第３号, 140-142.
２．Yong-Mei Cui, Eriko Yasutomi, Yuko Otani, Katsutoshi Ido, Takashi Yoshinaga, Kohei Sawada, andTomohiko Ohwada

Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2010 18, 8642–8659.
Design, Synthesis and Characterization of BK Channel Openers Based on Oximation of Abietane
Diterpene Derivatives
３．Masahiro Hosoya; Yuko Otani; Masatoshi Kawahata; Kentaro Yamaguchi; Tomohiko Ohwada

Journal of the American Chemical Society, 2010, 132, 42, 14780–14789.
Water-stable Helical Structure of Tertiary Amides of Bicyclic β-Amino Acid Bearing
7-Azabicyclo[2.2.1]heptane. Full Control of Amide Cis-Trans Equilibrium by Bridgehead Substitution
４．Kurouchi, Hiroaki; Sugimoto, Hiromichi; Otani, Yuko; Ohwada,Tomohiko

Journal of the American Chemical Society, 2010, 132, 807-815.
Cyclization of Arylacetoacetates to Indene and Dihydronapththalene Derivatives in Strong Acids.
Evidence for Involvement of Further Protonation of O,O-Diprotonated β-Ketoester, Leading toEnhancement of Cyclization＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 会 発 表一般講演１) 日本薬学会第 130 年会（岡山）2010 年３月 28 日～30 日
３月 28 日 ポスター発表 28P-pm470
可視光照射特異的に NO 等価体を放出するニトロソアミンの創製（東大院薬）○唐木文霞、樺澤洋治、柳本高広、梅田暢大、浦野泰照、長野哲雄、尾谷優子、
大和田智彦
２）日本薬学会第 130 年会（岡山）2010 年３月 28 日～30 日
３月 29 日 口頭発表 29YK-pm01（東大院薬）○黒内寛明、杉本浩通、尾谷優子、大和田智彦
超強酸触媒による Arylacetoacetates のマルチプロトン化と分子内環化反応
３）日本薬学会第 130 年会（岡山）2010 年３月 28 日～30 日
３月 29 日 ポスター発表 29P-pm310(東大院薬)◯井久保仁也，尾谷優子，大和田智彦(東北大院薬)奥谷倫世，北村一，巻出久美子，青木淳賢
lysoPS 誘導体の合成と P2Y10 受容体活性化／マスト細胞脱顆粒促進の活性評価
４）第 21 回基礎有機化学討論会(名古屋大学)2010 年９月９日～９月 11 日
９月 11 日（土）午前 B24 口頭発表
アリルアセトアセテートのマルチプロトン化による超求電子化と環化反応（東大院薬）○黒内寛明・杉本 浩通・尾谷 優子・大和田 智彦
５）第 40 回複素環化学討論会 2010 年 10 月 14 日～16 日(仙台市民会館）
10 月 14 日 口頭発表 1O-05
－45－
目次へ

可視光照射による非平面ニトロソアミンの結合開裂：一酸化窒素等価体の放出（東大院薬・東大院医）○唐木 文霞・樺澤 洋治・柳本 高広・梅田 暢大・浦野 泰照・長野哲
雄・尾谷 優子・大和田 智彦
６）第 40 回複素環化学討論会 2010 年 10 月 14 日～16 日(仙台市民会館）
10 月 14 日 ポスター発表 1P-071
強ブレンステッド酸触媒による フェネチルカルバメートの分子内環化反応―Y 型共役カチオン種の超求電子化―（東大院薬）○黒内 寛明・河本 恭子・辻 俊之・杉本 浩通・中村 聡・尾谷 優子・大和田 智
彦７）第 36 回反応と合成の進歩シンポジウム（名古屋、ウインクあいち）
2010 年 11 月１日-２日
11 月２日 ポスター発表 2P-41
テトラロン構造における Beckmann 転位の転位選択性：ペリ位置換基の効果
東大院薬 ○谷 紀彦，坂巻 裕子，樺澤 洋治，尾谷 優子，大和田 智彦
徳島文理大香川薬 川幡 正俊，山口 健太郎
国際学会講演１）The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric
Oxide (Kyoto), June 14-18, 2010
Poster: P-14: Organic N-Nitrosoamines which release NO or its equivalents upon Visible Light
Irradiation: Design, Synthesis and Application to Cells○Fumika Karaki, Yoji Kabasawa, Takahiro Yanagimoto, Nobuhiro Umeda, Yasuteru Urano, Tetsuo
Nagano, Yuko Otani, Tomohiko Ohwada(Graduate School of Pharmatheutical Sciences, the University of Tokyo)
２）The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric
Oxide (Kyoto), June 14-18, 2010
Poster: P-30: Transnitrosation of Thiols from Water-soluble Aliphatic N-Nitrosamines: S-Nitrosationand Modulation of Protein Functions
Tomohiko Ohwada, Yoji Kabasawa, Takahiro Yanagimoto, Fumika Karaki, Yuko Otani, Noriko Makita,
Taroh Iiri

(Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry,Graduate School of Pharmaceutical Sciences,and&Department of Endocrinology and Nephrology, School of Medicine, The University of Tokyo)＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

－46－
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

講 師

松永 茂樹

(まつなが・しげき）

平成10年東京大学卒、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助教、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

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しまっているのである。我々は、このよ
うな創薬の現状に対し、「触媒」をキーワードとして医薬品開発に貢献するべく研究に取り組んでいる。まず第一に、複雑な構造を持つ分子を短工程かつ地球環境を汚染せずに合成できる革新的な新規触媒を開発し、合成技術の問題で排除されてきた分子をも医薬候補物質として利用可能にすることを目指している。これまでの多くの合成法では、反応性の高い官能基がある場合、意図しない反応により触媒の活性が失われることを避けるため官能基を保護する手法を取ってきた結果、合成効率が著しく低下していると言える。これに対し、我々は銅や鉄などの汎用金属を用いた遷移金属
触媒の活性が極性官能基により失われにくいことに着目し、官能基の保護が不要となる合成法の確
立に取り組んでいる。さらに、第二に我々の開発した触媒的反応を用いることで、既存の有機合成
化学では実現できなかったような効率の高い生理活性化合物の合成ルートの開拓に取り組んでいる。
また第三に生物活性物質およびバイオロジカルツールの創製を目指した研究に関しても検討を開始している。

1．モジュール式不斉リン配位子 ShrimP*の開発と銅触媒系への応用
これまでの研究において、銅(I)などのソフト金属と、フッ素やアルコキシドなどのハード塩基を共役させた触媒、すなわち「ソフトメタル-ハード塩基共役型触媒」を用いて、低反応性のケトンやケチミンに対する有機ホウ素や有機ケイ素の様々な触媒的不斉付加反応を開発してきた。本概念を基盤とする触媒系の適用は幅広いものの、既存配位子を用いる限り達成できる不斉収率に難のある
反応形式が少なくなかった。そこで de novo アプローチによる配位子デザインおよび探索を行い、さらなる不斉収率の向上、基質適用範囲の拡大を目指した。短工程で構造多様性を生み出すべく、
金属配位部位とキラル部位を独立したモジュールとして分離設計し、両者を組み合わせて様々な構造的特性を持つ配位子を合成するという指針である。以前に開発したアリルピナコールボランを用
－47－
目次へ

いるケトンへの不斉アリル化反応を基準反応として設定し、合成した不斉配位子の評価を行った。
その結果、下図に示すような CuOAc/ShrimP*錯体がもっとも良い結果を与えた。ShrimP*は容易に入手可能な既知化合物から３工程、総収率 70％にて大量合成可能である。CuOAc/ShrimP*系は添加剤の存在下、既存の不斉配位子に比べて段違いの反応性を示し、わずか 0.1-5 mol ％の触媒量かつ-75℃という極低温の条件においても反応が完結し、83-98％ ee という高い不斉収率にてアリル化体を与えることがわかった。また CuOAc/ShrimP*錯体は、世界初の反応形式であるアレニルピナコ
ールボランをもちいるケトンへの不斉プロパルギル化反応へも適用があり、様々な基質で 42-98％
ee という良好な不斉収率にて反応が進行した。既存の不斉リン配位子を用いる限り本反応は進行せず、我々の開発した ShrimP*の優位性が実証された。DFT 計算、単結晶 X 線構造解析、質量分析などの結果から、以下の２点が高い反応性およびエナンチオ選択性の発現に寄与していることが示唆された。すなわち(a) ShrimP*は極めて大きな配位挟角（137.8°）をもち、オリゴマー形成を防いで活性な単核錯体の濃度向上に寄与している点、(b) ShrimP*ビスアミナール部位を介する水素結合ネットワークが遷移状態の安定化に寄与している点である。

CuOAc/Shrimp* 錯体
2．多核ストロンチウム不斉触媒を用いる不斉四級炭素構築
分子間の触媒的不斉反応による不斉４級炭素の構築は、反応遷移状態における高度な立体障害に起因する低い反応性及び立体制御の困難さゆえに、未だ多くの開発の余地が残されている。昨年までに成功したガドリニウム多核金属触媒によるβ-一置換α,β-不飽和ケトンに対するシアニドの触媒的不斉共役付加反応の展開として、不斉四級炭素構築型反応を標的とし取り組んだ。
すなわち、より低反応性で達成困難なβ,β-二置換α,β-不飽和カルボニル化合物に対するシアニドの不斉共役付加反応の開発研究を行った。ガドリニウム-FujiCAPO 多核錯体系では十分な反応性を獲得できなかったが、中心金属をストロンチウムに変更し、さらに配位子のチューニングを行い新規配位子を用いることで、β,β-二置換α,β-不飽和ケトンもしくは N-アシルピロールに対し 89-99％ eeという高い不斉収率にて生成物を得ることに成功した。原料であるオレフィンの幾何異性は、生成物の絶対配置に反映された。本反応ではα,β-不飽和ケトンを基質にしても、1,2-付加体は観測されず、1,4-付加体のみが得られる。別途 1,2 付加体（ラセミ体）を合成し、反応条件に付したところ、シアニド基の転位が起き、高いエナンチオ選択性で 1,4-付加体が得られることがわかった。この事実から、
仮に可逆的な 1,2-付加過程が進行したとしても、触媒関与にてシアニド基が転位され、不可逆的に 1,4-付加体のみが得られるような校正過程の存在が強く示唆された。
－48－
目次へ

new ligand (0.8-17 mol %)new ligand

3. 複核シッフ塩基触媒
昨年までの研究において、遷移金属と希土類金属を組み込んだヘテロ複核シッフ塩基錯体の開発
およびビナフチルジアミンを母核として使用した Schiff 塩基配位子を活用したホモ複核 Ni2 シッフ塩
基触媒の開発に成功した。2010 年には２核性シッフ塩基配位子のさらなる展開として、特にホモ複核 Ni2 シッフ塩基触媒の適用範囲の拡大を指向した検討を進めた結果、数種の新規反応の開発に成功した。その代表的な例について以下に述べる。
3-1. オキシインドールの触媒的不斉アミノ化反応
３位に置換基を有するアミノオキシインドールは gastrin/CCK-B 受容体アゴニストである
AG-041R や 抗マラリア薬として期待される NITD609 などに見られる重要なモチーフである。我々の研究開始当初、３−アミノオキシインドールを効率的に得る不斉触媒はなく、その開発が強く望まれていた。検討の結果、ホモ複核 Ni2 シッフ塩基触媒はオキシインドールの触媒的不斉アミノ化反応に対して非常に有効な触媒であることがわかり、1 mol ％の触媒量にて最高 99％ ee にて生成物を得ることができた。また、興味深いことに単核の Ni シッフ塩基触媒を用いた場合には、ややエナ
ンチオ選択性と基質一般性が低下する傾向があるものの、得られる生成物の絶対配置が逆転するという現象を見いだした。この結果から、ホモ複核 Ni2 シッフ塩基触媒において、高い R 選択性にて生成物が得られるのは内部 N2O2 配位場の Ni 中心がルイス酸として機能しアゾジカルボキシレート
を立体的には混んでいる内部に位置固定することが重要であることが示唆された。

R
X
O
Y

N
Boc

bimetallic(R)-Ni2-cat(1 mol %)Y

R-selectiveX

Boc
N N Boc
H
O

O
N

O
Ni

N
Boc
99-87% ee

N

Ni
O
O

(R)-Ni2-cat

R
X
O
Y

N
Boc

monometallic(R)-Ni-cat(1 mol %) Y
S-selectiveX

Boc
N N Boc
H
O

OMe
N

O
Ni

N

N
Boc
98-80% ee

OOMe(R)-Ni-cat

－49－
目次へ

3-2. α,β-不飽和γ−ブチロラクタムの直截的触媒的不斉ビニロガス反応
γ−ブチロラクタム骨格はブテノライドのアザ類縁体であり、多くの生物活性化合物や天然物の合成における極めて有用なビルディングブロックとなる。これまで光学活性ブテノライドを得るための方法論については多くの報告例があるものの、
光学活性γ−ブチロラクタムの合成法に関してはわ
ずかな例しかなく、原子効率に優れた方法論の開発が望まれていた。γ−ブチロラクタムから系中で触媒的にビニロガスエノラート種を発生させγ位でのみ選択的に求電子剤と反応させることが出来
れば理想的な反応形式となると考えられる。一方で、γ−ブチロラクタム自身が求電子剤としても機能しうるため、
化学選択的に求核剤として活性化することが本反応の重要な鍵となる。
検討の結果、
ホモ複核 Ni2 シッフ塩基触媒が温和な条件下、ビニロガスエノラート種を触媒的に生成するのに有効であり、また選択的に Boc イミンやニトロアルケンとの交差付加反応を促進することを見いだした。Boc イミンとのビニロガス Mannich 型反応およびニトロアルケンとのビニロガス Michael 反応のいずれにおいても完全にγ位選択的な付加反応が進行し、生成物をそれぞれ最高 99% ee にて得ることに成功した。
Boc(R)-Ni2-1(5 mol %)+ imines
O

N Boc
O

H
N
Boc
R'

+ nitroalkenes(R)-Ni2-1(1-2.5 mol %)

N
O

NH

H
Boc

61-95% yield
5:1->30:1 dr
99% ee

R

O
N

O
Ni

NO2
83-99% yield
16:1->30:1 dr
93-99% ee

N

Ni
O
O

(R)-Ni2-cat

4．生物活性化合物の合成およびバイオロジカルツール設計への応用展開
4-1. ent-Hyperforin の全合成
抗鬱作用のほか抗マラリア作用や CYP3A4 の発現阻害による薬物相互作用など多様な作用を示す
hyperforin は 1971 年に単離され、その特徴的な構造から合成化学者の興味を引き付けてきた。
Hyperforin の全合成は３つの不斉４級炭素を含む４つの不斉中心の制御、困難が予想される２つの橋頭位炭素がいずれも４級炭素となったビシクロ[3.3.1]骨格の構築、多数存在するプレニル基の高い反応性、に代表される多くの合成化学的に挑戦的な要素を含んでいる。研究報告は多数あるものの、これまでその全合成は達成されてこなかった。我々はまず、３価の鉄を中心金属に用い、Pybox
を配位子とした触媒系により触媒的不斉 Diels-Alder 反応を行うことで、立体制御の足掛かりとなる
不斉４級炭素を有した化合物を高収率、高エナンチオ選択的に合成することに成功した。中心骨格となるビシクロ骨格の構築には Claisen 転位に続く分子内アルドール反応が有効であることを見出し、すべての立体中心を制御した化合物を得た。反応性の高いプレニル基存在下での C2 炭素への酸素官能基の導入は困難が伴い、既知の様々な酸化反応はいずれも有効に機能しなかったが、キサンテートの[1.3]転位に続くビニロガス Pummerer 転位反応により目的とする化合物を得ることに成功した。さらなる数段階の変換反応を行うことにより ent-Hyperforin の合成を完了した。Polycyclic
Polyprenylated Acylphloroglucinols と呼ばれる化合物群の合成において触媒的に立体を制御した初めての例となる。
－50－
目次へ

FeBr3 (10 mol %)AgSbF6 (20 mol %)ligand (12 mol %)MS 5A, CH2Cl2
70 oC, 30 h

OTIPS
OTIPS
+
N
O

OTIPS
8

O

N
O

O
Ar

toluene, 200 oC
N,N-diethylaniline
99%, dr = 12:1
Claisen rearr.

H2O2 aq., NaOH aq.
EtOH, 81%1O2) DMP, CH2Cl2
86% (2 steps)

MOMO
MeS

O

aldol cyclization

O
S

toluene, 150 oC

MeS

O

O

HO

MOMO

O

O

2) NaBO3á4H2O, AcOH
95%, dr = 1.3:1

OMe

OH
O

O

O

7

O
MeS

1) EtSLi, THF;
MeI, NEt3
98% (2 steps)

OMe [1.3]-xantate rearr.

TFAA, 2,6-di-t-butylpyridine
CH2Cl2, -40 ¡C;
H2O, 65%, dr > 33:1

21) NaOEt, EtOH

7

O

O

O

2) DMP, CH2Cl2, 91%

S

3

O

OHC O

MOMO

MeS

MOMO

ligandAr
Ar = 4-EtOC6H4

O

8

O

93%, 96% ee
dr >33:1

N1) (Sia)2BH, THF;
O

5

O 5

O

N
N

O

7

catalytic asymmetric Diels-Alder rxn.

O

O

OTIPS

O

OMe

O
O

OMe

vinylogous Pummerer rearr.

ent-Hyperforin

4-2. 抗結核薬 R207910 の触媒的不斉合成
結核はいまだに多くの命を奪っている病気でありながら、積極的な治療薬の開発は長年の間滞っていた。2005 年に Johnson & Johnson 社から報告のあった R207910 はこれまでにない作用機序を有する抗結核薬として期待されている医薬品候補化合物である。イットリウム‐CAPO 触媒による不斉プロトン転位反応によりラセミ化が危惧される不斉中心の立体制御に成功した。続くフッ化銅触媒を用いたケトンに対するジアステレオ選択的アリル化反応を行うことで４級不斉炭素を構築した。
上記２つの独自に開発した触媒反応を組み合わせることによって、効率的な R207910 の触媒的不斉合成を世界で初めて達成した。
O
Ph P
Ph

Ph
N O
MOM

H
N O
MOM

+

O
O

Ph
O

Ph

1) LDA, 75%2) SOCl2, pyridine
>99%

N O
MOM

O

CuFá3PPh3á2EtOH (10 mol %)KOtBu (15 mol %), ZnCl2 (100 mol %)PBu4BF4 (100 mol %)BPin>99%, dr = 14:1
catalytic diastereoselective allylation

Me

N

HO
ligandquant., 88% eerecryst. 43%>99% eecatalytic enantioselective proton migration
H

Ph

HO
N O
MOM

(2 equiv.)

HO

Y(HMDS)3 (2.5 mol %)ligand (3.8 mol %)p-MeO-py N-oxide (1.25 mol %)NBu4Cl (0.5 mol %)

H

Br
N

Ph

HO
O
Me

NMe2

R207910－51－
目次へ

4-3．アフィニティークロマトグラフィー用レジン担持型タミフルの設計と合成
タミフルを服用したインフルエンザ患者が稀に示す異常行動に関して、中枢系の内在性生体分子がタミフルに阻害されている可能性があると考え、その標的分子を単離するための「アフィニティ
ークロマトグラフィー用レジン担持型タミフル」の設計と合成を行った。
レジンの構造については、
タミフルの標的阻害酵素であるノイラミニダーゼ(NA)とタミフルの共結晶構造に基づき、担持されたタミフル母核が標的生体分子に対する結合活性を維持するように分子設計を行った。合成に関しては、当研究室で開発されたタミフルの第三世代触媒的不斉合成法を基盤とし、合成後半のアジリ
ジン中間体にタミフル母核とレジンを繋ぐリンカ―部位を導入するルートを経て、二種類のレジンを合成した。また、合成した二種類のレジンが NA に対して結合活性を有することが実験的に示され、当レジンを用いて標的とする内在性生体分子の単離が可能であることが示唆された。

Catalytic-Asymmetric
Diels-Alder-Type Reaction
OTMS
+
MeO2C

Ba-F2-FujiCAPO (2.5 mol %)CsF (2.5 mol %);CO2Me
HCl aq.
Ph Ph
P
O
HO
O
F2-FujiCAPO
R

N3
4

NHBoc

CO2Me
CO2Me

NHBoc

R = H or Et

NHAc

CN

AcO
NC

NHBoc
CN
spacer moiety

affinity-chromatographic resin
R
N3

4

H
N

O

O
NHAc

BF3OEt2
AllylO2C

CN
AcO

y. 91%, 95% eeendo : exo = 5 : 1

F
OH

O
O
NH

F

HO

NAc

Curtius
Rearrangement

OH

Pd-catalyzed
Allylic
Substitution

O

O
N
H

R = H or Et

AllylO2CNHBocResin-conjugatedTamiflu Analogs

R

H
N


4

O

O

HO2C

NHAc
NH2

Tamiflu core

教育の概要
有機合成化学教室では、薬学部の講義として「有機化学 II｣、「医薬化学 I｣、および、｢医療科学II｣、「有機化学演習 I 及び II」の一部を担当している。「有機化学 II」では三年生に有機化学の中で基礎的かつ重要な素反応をとりあげ、有機電子論さらには軌道論を中心とする講義を行っている。
「医薬化学 I」では医薬合成を目標とする高いレベルの合成化学と遷移金属の化学を教えている。
大学院講義においては複雑な構造を有する化合物を合成するのに必要な「逆合成」の概念と合成戦略を最先端の研究の紹介を交えて解説している。
研究の項で述べたように、有機合成化学教室ではこれまで精密有機合成のための新手法の開拓とこれらを駆使した生理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。また外部との多数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

－52－
目次へ

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
本年度３月に柴崎正勝教授が定年退官し、４月より金井 求教授が後任として着任した。また、同時に生長幸之助助教も４月に着任し、新しい研究体制が整いつつある。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み始めている。具体的な研究課題としては下記の３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」である。
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 2010 年には、それぞれ第一の研究課題
に対し 11 報、第二の研究課題に対し３報、第三の研究課題に対し１報、国際誌に学術論文として掲載されたことから、初年度としては満足すべき達成度であると考えている。新規生物活性物質の探索およびバイオロジカルツールの創製に関してはまだ研究に着手したばかりのプロジェクトも多く、十分な成果を公表する段階には至っていないが、多数の共同研究の要請があり、独自触媒をベースにした我々の合成力が高く評価されているものと考えている。更に、国内 13 件、国外４件の招待講演があり、当教室の研究成果が国の内外から注目されていることを示していると考えている。

学 術 論 文1. Mori, S.; Chen, Z.; Mitsunuma, H.; Furutachi, M.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
Catalytic Asymmetric Synthesis of 3-Aminooxindoles: Enantiofacial Selectivity Switch in Bimetallic vsMonometallic Schiff Base Catalysis

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1255-1257.
2. Shimizu, Y.; Shi, S-L.; Usuda, H.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Catalytic Asymmetric Total Synthesis of ent-Hyperforin

Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1103-1106.
3. Kimura, Y.; Yamatsugu, K.; Kanai, M.; Echigo, N.; Kuzuhara, T.; Shibasaki, M.
Design and Synthesis of Resin-Conjugated Tamiflu Analogs for Affinity Chromatography

Bull. Korean Chem. Soc. 2010, 31, 588–594.
4. Shepherd, N. E.; Tanabe, H.; Xu, Y.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
Direct Catalytic Asymmetric Vinylogous Mannich-Type and Michael Reactions of an α , β-Unsaturated γ-Butyrolactam under Dinuclear Nickel Catalysis

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3666–3667.
5. Handa, S; Gnanadesikan, V.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
－53－
目次へ

Heterobimetallic Transition Metal/Rare Earth Metal Bifunctional Catalysis: A Cu/Sm/Schiff BaseComplex for syn-Selective Catalytic Asymmetric Nitro-Mannich Reaction

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4925-4934.
6. Shi, S.-L.; Xu, L.-W.; Oisaki, K.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Identification of Modular Chiral Bisphosphines Effective for Cu(I)-Catalyzed Asymmetric Allylation and
Propargylation of Ketones

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6638-6639.
7. Saga, Y.; Motoki, R.; Makino, S.; Shimizu, Y.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Catalytic Asymmetric Synthesis of R207910

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7905–7907.
8. Shimizu, Y.; Shi, S.-L.; Usuda, H.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
The First Catalytic Asymmetric Total Synthesis of ent-Hyperforin

Tetrahedron 2010, 66, 6569–6584.
9. Tanaka, Y.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Catalytic Enantioselective Construction of β-Quaternary Carbons via a Conjugate Addition of
Cyanide to β,β-Disubstituted α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8862–8863.
10. Xu, Y.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.

syn-Selective Catalytic Asymmetric 1,4-Addition of ・-Ketoanilides to Nitroalkenes under Dinuclear
Nickel Catalysis

Org. Lett. 2010, 12, 3246-3249.
11. Yukawa, T.; Seelig, B.; Xu, Y.; Morimoto, H.; Matsunaga, S.; Berkessel, A.; Shibasaki, M.
Catalytic Asymmetric Aza-Morita-Baylis-Hillman Reaction of Methyl Acrylate: Role of a Bifunctional
La(O-i Pr)3/Linked-BINOL Complex

J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11988-11992.
12. Chen, I.-H.; Kanai, M.; Shibasaki, M.
Copper(I)-Secondary Diamine Complex-Catalyzed Enantioselective Conjugate Boration of Linear
β,β-Disubstituted Enones

Org. Lett. 2010, 12, 4098-4101.
13. Furutachi, M.; Mouri, S.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
A Heterobimetallic Ni/La-salan Complex for Catalytic Asymmetric Decarboxylative 1,4-Addition ofMalonic Acid Half-Thioester

Chem. Asian. J. 2010, 5, 2351-2354.
14. Furutachi, M.; Chen, Z.; Matsunaga, S.; Shibasaki, M.
Catalytic Asymmetric 1,4-Additions of β-Keto Esters to Nitroalkenes Promoted by a Bifunctional
Homobimetallic Co2-Schiff Base Complex

Molecules 2010, 15, 532-544.
15. Shibasaki, M; Matsunaga, S.
Bifunctional Asymmetric Catalysis Based on Dinuclear Schiff Base Complexes

－54－
目次へ

J. Synth. Org. Chem., Jpn. 2010, 68, 1142-1149.

特許(Inventors) Masakatsu Shibasaki, Motomu Kanai, Ikuo Fujimori, Kenzo Yamatsugu, Shin Kamijo; (Assignee)
The University of Tokyo; (Appl. No.) 12/281,361; (Patent No.) US7,820,861; “Ligand, method for
producing the same, and catalyst using the ligand”; Oct.26, 2010.
（発明者）柴崎正勝、金井求、須藤豊、（権利者）高砂香料工業株式会社、特許番号 4546773「シアノ化合物の製造法」2010 年 7 月 9 日登録（発明者）柴崎正勝、金井求、嵯峨裕、（権利者）国立大学法人東京大学、特願 2010-032891「光学活性ケトンの製造方法」2010 年 2 月 17 日出願

受 賞 関 連金井 求 Asian Core Program Lectureship Award from China
金井 求 Asian Core Program Lectureship Award from Malaysia
松永茂樹 第２回井上リサーチアウォード
松永茂樹 Merck Banyu Lectureship Award 2010
嵯峨 裕 日本プロセス化学会優秀講演賞
田中雄太 第８回次世代を担う有機化学シンポジウム優秀発表賞

招待講演、依頼講演等
金井求2010.3.5

協奏機能触媒第 7 回公開シンポジウム、東京工業大学、東京「ハードアニオン
共役 1 価銅塩の不斉触媒としての有用性」

2010.5.21

BIT's 1st Annual World Congress of Catalytic Asymmetric Synthesis (WCCAS 2010),
Beijing, China “Hard Anion-Conjugated Cu(I)-Catalyzed Asymmetric C–C
Bond-Formation”

2010.6.25

静岡県立大学薬学部「次世代の不斉触媒反応をめざして」

2010.7.9

三井化学袖ヶ浦研究センター「次世代の不斉触媒反応をめざして」

2010.7.15

日本プロセス化学会2010サマーシンポジウム、タワーホール船堀（東京）、「ハードアニオン共役1価銅触媒を用いた不斉C－C結合形成反応」

2010.7.19

新学術領域研究反応集積化の合成化学

平成22年度第1回成果報告会、京都大学船井哲良記念講堂、京都「不斉触媒反応集積化による医薬分子合成の効率化」
2010.7.29

第17回希土類サマースクール、金沢「希土類不斉触媒と生体高分子の類似性」

2010.8.5

アステラス製薬研究本部化学研究所「次世代の不斉触媒反応をめざして」

2010.10.21

持田製薬総合研究所「次世代の不斉触媒反応をめざして」

2010.11.8

The 5th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
(ICCEOCA-5) Hsinchu, Taiwan “Hard Anion-Conjugated Cu(I) Catalysis: Application

－55－
目次へ

to Asymmetric Tetrasubstituted Carbon Construction and Synthesis of Drug Leads”
2010.11.22

有機合成化学協会関東支部ミニシンポジウム、千葉大、「ハードアニオン共役 1価銅触媒の開発と展開」

2010.12.3

Takasago Symposium 2010 “New Paradigm Led by Catalysts” 日本工業倶楽部、東京、”New Paradigm in Asymmetric Cu(I) Catalysis”

2010.12.16

2010 International Chemistry Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM2010),
Honolulu, Hawaii “Asymmetric C-C Bond=formation via Cu(I)-Catalyzed Activationof C-Nucleophiles”

2010.12.19

2010 International Chemistry Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM2010),
Honolulu, Hawaii “Catalytic Asymmetric Synthesis of Biologically Active Molecules
Containing Chiral Tetrasubstituted Carbons”

松永茂樹
2010.5.28

第 27 回希土類討論会 （九州大学グローバル COE 共催） 「不斉配位子の設計に基づく多中心協奏機能不斉触媒の開発」

2010.10.17

2010 分子化学研究会「複核シッフ塩基触媒の協奏的機能を活用した精密有機合成」

2010.11.12

理研シンポジウム 理化学研究所「複核シッフ塩基触媒の協奏的機能を活用した
精密有機合成」－56－
目次へ◆ 天然物合成化学教室 ◆教 授

福山 透（ふくやま・とおる）

昭和46年名古屋大学農学部卒、昭和52年ハーバード大学大学院化学科博士課程修了
前職：ライス大学教授、Ph.D.

准教授

横島 聡（よこしま・さとし）

平成９年東京大学薬学部卒、平成14年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：三菱ウェルファーマ株式会社創薬第一研究所研究員、博士（薬学）

助 教

下川 淳（しもかわ・じゅん）

平成15年東京大学薬学部卒、平成18年同大大学院薬学系研究科博士課程中退、博士（薬学）研究の概要
人類は古来より天然の動植物の中に薬を求めてきた。近世において科学が著しく発展するにつれて薬として働いている「本体」が探られるようになり、生薬などが持つ効能の活性はそれらに含まれている有機化合物に由来するという理解が広まった。そして新規医薬品あるいはそのシーズとなるべき化合物を求めた多くの研究が行われた結果、数えきれない程の天然有機化合物が単離・構造決定されるに至った。しかしながらそのようにして見つかった化合物の多くは天然資源からごく微量にしか単離されないものであり、強い生理活性があったとしても医薬品としての量的供給には不適当であることが多かった。このような状況を打開すべく、当教室では複雑な化学構造の効率的な構築法や大量合成法を念頭に置いた天然有機化合物の全合成とそのための合成方法論の開発、より高活性な化合物を目指した誘導体創製について研究を行っている。また上記のような合成研究に加え、臨床薬学教室と共同でアルツハイマー病発症機構の解明及び治療法の確立を目的とした研究も行っている。
1. リコナジン A の全合成
【背景・目的】リコナジンＡは、Lycopodium complantum から、2001 年に北海道大学の小林らにより単離・構造決定された化合物である。ピリドン環を含む五つの環が高度に縮環した骨格を有しており、同種の植物から単離されているいわゆるリコポジウムアルカロイドの中でも特に珍しい構造をしている。我々は、アザ Prins 反応、二電子系電子環上反応を鍵工程として、その特異な縮環様式を効率的に構築し、リコナジンＡの全合成を行なうことを計画した。文献既知のエノンのDiels-Alder 反応により合成したケトンに対し、還元的アミノ化を行い、窒素原子の導入を行った。
得られた二級アミンに対し、酸性条件下ホルマリンを作用させることでアザ Prins 反応を行い、二重結合の位置が移動した三環性化合物を得た。この二重結合を足掛かりにジブロモシクロプロパン化を行い、脱保護の後に加熱したところ、逆旋的な二電子系電子環上反応に引き続き、生じたアリ
ルカチオンが分子内の二級アミンにより捕捉されることで、望みの四環性骨格を一挙に構築することに成功した。ビニルブロミド中間体のハロゲン-リチウム交換により得られるリチオ体に対し、亜硝酸エステルを反応させることで、アルケニルニトロソ化合物の生成とその異性化を利用することで、不飽和オキシムを得た。酸加水分解の後得られたエノンを、ヒューパジンＡの全合成にて開
－57－
目次へ

発したピリドン合成の条件に付すことで、リコナジンＡの全合成を達成した。

2. (–)-カイニン酸の実用的合成【序論】()-カイニン酸(1)は 1953 年、フジマツモ科(Rhodomelaceae)に属する紅藻類である海人草(Digenea Simplex)より抽出、単離された天然物である。グルタミン酸イオンチャネル型受容体におけるAMPA/Kainate 受容体に選択的かつ非常に強力なアゴニスト活性を示すことが知られている。()-カイニン酸(1)は従来、回虫駆除薬として汎用されてきたが、現在では、受容体サブタイプの分類や、てんかん、
アルツハイマー病など神経変成疾患の分野で必須の標準物質として汎用されている。 ()-カイニン酸は、現在天然からの供給に頼って利用されているため、安定供給という観点において不確実性要素を有している。そこで、我々はより確実な安定供給を目指した()-カイニン酸の実用的合成法の確立に着手した。
Scheme 1. Synthetic plan

【結果・考察】(+)-カルボン(2)に対し、塩基性条件下過酸化水素を作用させることでエポキシド 4 を得た。4 を酸性条件にてジオール 5 へ変換後、過ヨウ素酸ナトリウムによる酸化的解裂反応に付すことで中間
－58－
目次へ

体 3 へ誘導した。中間体 3 に対しヨードラクトン化反応を行うことで、立体選択的な C2 ユニット導入を行うべくコンフォメーション固定化を指向したラクトン 6 を合成した。(Scheme 2)
Scheme 2

得られたラクトン 6 に対し、アルデヒドの酸化反応、続くクルチウス転位反応によりカーバメー
ト 8 へ誘導後、C2 ユニットの導入を行うべく 2.5 等量の LHMDS を作用させた後、ブロモ酢酸 tブチルを反応させたところ、予想通り位置換基の反対側からアルキル化反応が進行し、立体選択
的に 9 を得ることに成功した。なお、位の立体化学は選択性に全く影響を与えなかった。続いて9 に対し、ヨードラクトン環の還元的な開環を行った後、ラクタム環構築を検討したところ、縮合剤として DEPC を用いた場合に最も良い結果を与えラクタム 11 へ誘導することが出来た。次にラクタム 11 に対して、()-カイニン酸の 2 位カルボキシル基の導入を検討した。まず、LiAlH(OtBu)3 による選択的なイミドの還元反応と続く酸性条件でのヘミアミナール化を行うことで 12 へと導いた。12 に対し、TMSCN 及び BF3·OEt2 を作用させ、アシルイミニウムイオン経由によるシアノ化反応を行ったところ、3:1 のジアステレオ選択性で目的の立体化学を有するシアノ体 13 が優先して得られた。そこで、更なる選択性の向上を目指し種々検討を行ったがこれ以上の選択性向上には至らなかった。
Scheme 3－59－
目次へしかしながら幸運なことに、シアノ体 13 のジアステレオマーをそれぞれ分離後、塩基による加水分解反応に付したところ、いずれのジアステレオマーも()-カイニン酸に誘導出来ることが明らかとなった。すなわち、シアノ体 13 はエピ化を伴いながら()-カイニン酸に変換出来ることを見出すことが出来た。以上のようにして()-カルボンより 13 工程 10.4%の全収率にて()-カイニン酸の全合成に成功した。(Scheme 3)
本合成法は、入手容易な比較的安価な試薬を用いており、煩雑な反応操作も要していない。また、スケールアップ合成に適用することで 100g の(+)-カルボンより 14.6g の()-カイニン酸合成を達成することが出来たことより実用的な合成法であることを示すことが出来たものと考えている。
3. アマサスピラミド類の網羅的合成【序論】
アマサスピラミド類は、1999 年ニュージーランド沿岸に生息するコケムシ Amathia wilsoni から Prinsep らによって単離、構造決定された海洋性アルカロイドである。アマサスピ
ラミド A (1)、E (5) は弱い抗ウィルス活性と抗菌活性、細胞毒性を示すことが分かっているが、本化合物群は天然よりわずかしか単離されないため、その他の生理活性については未だ十分に調べられていない。また構造的な特徴としては、ス
ピロラクタム骨格、4 置換炭素を含む 3 つの連続する不斉中心、そして臭素を含む芳香環を有することが挙げられ、合成化学的にも興味深い化合物である。我々は、本化合物群の網
羅的な全合成を目指し、その合成研究に着手した。
【逆合成解析】
2 級アミドは Schwartz 試薬を作用させることでイミンへと変換できるため、スピロ骨格の左部ユニットは γ ラクタムより誘導可能であると考えられる。ヘミアミナールはイミドの立体選択的な還元より導くものとすると、本化合物群はイミド 7 より網羅的に合成することができると考えた(Scheme 1)。ラクタムの窒素原子を Curtius 転位により導入し、イミドをラクトンから導くとすると、カルボン酸 8 へと逆合成できる。光学活性体として大量合成可能なブテノリド 10に対し、Rh 触媒存在下ボロン酸 9 の 1,4-付加を行うことで光学活性体の合成を行うことができると考えた。
Scheme 1－60－
目次へScheme 2【結果・考察】鍵中間体 7 の合成を Scheme 2 に示す。Rh 触媒存在下、ブテノリド 10 に対してボロン酸 9 を作用させたところ、単一のジアステレオマーとして 11 が得られた。アセトキシ基を除去して 12 とし、α 位をアシル化と Michael 付加により順次修飾することで 13 へと導いた。ベンジルエステル
を接触水素化によりカルボン酸とし、Curtius 転位を用いてイソシアナートへと導いた。これに希塩酸を加えて加熱したところ、1 級アミンの生成と引き続く環化までが一挙に進行し、ラクタム
14 が得られた。続いて、ブロモ基の導入について検討したところ、塩化亜鉛とギ酸存在下臭素を作用させることで、ブロモ基を目的の位置で導入できることを見出した。最後に、メチルアミンを作用させてラクトンを開環し、生じた水酸基を酸化することで鍵中間体 7 の合成に成功した。
Scheme 3－61－
目次へ還元剤を種々検討した結果、イミド 7 に対し DIBAL を作用させることで、位置及び立体選択的な還元反応が進行することを見出し、アマサスピラミド D (4)の全合成を達成することが出来た(Scheme 3)。また、これに対して Schwartz 試薬を作用させたところ、ヘミアミナールの水酸基があるにもかかわらず、ラクタム部位のみが選択的に反応し、アマサスピラミド E (5)へと導くことができた。5 のイミン部位を酸性条件下、シアノ水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元することにより、アマサスピラミド C (3) を合成した。これを還元的アルキル化の条件に付すことでアマサスピ
ラミド A (1)へと導いた。また、3 に対し、塩基を作用させたところ、ヘミアミナールの異性化が進行し、アマサスピラミド F (6)を得ることができた。現在、残るアマサスピラミド B (2)の合成について検討を行っている。

教育の概要
天然物合成化学教室では、薬学部の講義として５学期の｢有機化学 III｣および６学期の｢医薬化学 I｣の一部を担当している。｢有機化学 III｣では置換反応、脱離反応、付加反応などの基本的な有機反応と、その反応機構の理解の基礎となる有機電子論に関する講義を行っている。また｢医薬化学 I｣では、1991 年以降市販された医薬品で、基本的な反応や反応機構的に興味深い製造工程を含む医薬品合成ルートを解説し、有機合成化学の重要性を講義している。
大学院講義としては「基礎薬化学特論 I」、「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。天然物の全合成を題材に講義を行い、有機合成化学における基本的な反応や保護基の重要性等を示すとともに、逆合成を中心とした全合成の考え方に関しても解説を行っている。
天然物合成化学教室では、特にヘテロ原子を含む天然有機化合物の全合成に関して最先端の研究を行っている。また効率的に全合成を達成するために、新しい合成方法論、保護基の開発にも取り組んでいる。教室に所属する大学院生は、これらの研究に参加することによって、多段階合成を行
うための基本的な合成の技術、TLC、HPLC、GPC などによる生成物の分離精製技術、NMR、質量分析、赤外吸収スペクトル、X 線結晶構造解析などを用いた化合物の構造決定技術を学ぶことができる。教室のセミナーでは、研究報告（博士課程の学生は英語で発表を行っている）、文献紹介の他、大学院生を含めた教室員が順番で出題する反応機構の問題を毎週４題ずつ解く演習、毎月一つ決められた標的化合物の合成プランの考案・発表等を行っている。また年４回、試験（アメリカの大学
院のシステムにならって cumulative examination と呼んでいる）を実施し、理解の定着を図っている。
これらのトレーニングを通じて、自ら合成プランの立案できる独立した合成化学者の育成に力を入れている。
大学院生の研究成果は、研究業績にあるように海外の学術雑誌上において報告する他、薬学会、
天然有機化合物討論会、有機合成シンポジウム、複素環化学討論会、日本化学会などで積極的に発表する機会を与えており、発表の訓練を行うと共に外部研究者の評価を仰いでいる。さらに、当教室には、年間 10 名程度の外国人研究者の訪問があり、講演会形式のセミナーに加え、大学院生との一対一でのディスカッションや学生と昼食を共にするなど、外国人研究者とのコミュニケーショ
ンの機会を積極的に設けている。
教室の卒業生は、製薬企業での創薬研究やプロセス研究に従事したり、博士研究員として海外留学したりと、幅広く活躍している。
－62－
目次へ

自己点検･評価
当教室では、複雑な構造を有しかつ医薬的にも重要な活性を有する天然物の高効率実用的合成法の開発を目指して研究を行ってきた。そのような中、今年度はリコナジンAの合成法、カイニン酸の実用的合成、さらにアマサスピラミド類の網羅的合成法を確立できた。以上の業績は、国際的な学術雑誌において発表を行っている他、いくつかの国際学会および国内の学会における招待講演を行うなど、高い評価を受けている。

学 術 論 文"Total Synthesis of Tryprostatins A and B,"
Takayuki Yamakawa, Eiji Ideue, Jun Shimokawa, Tohru Fukuyama

Angew. Chem. Int. Ed., 49, 9262-9265 (2010)"Total Synthesis of (-)-Morphine,"
Hifumi Koizumi, Satoshi Yokoshima and Tohru Fukuyama

Chem. Asian. J., 5, 2192-2198 (2010)"Synthesis of the optically active key intermediate of FR901483,"
Shigeru Ieda, Toshiyuki Kan, Tohru Fukuyama

Tetrahedron Lett., 51, 4027-4029 (2010)"Total Synthesis of (+)-Manzamine A,"
Tatsuya Toma, Yoichi Kita and Tohru Fukuyama

J. Am. Chem. Soc., 132, 10232-10235 (doi: 10.1021/ja103721s) [PDF] [Supporting Information] 1(Experimental) 2 (Spectrum))"Total synthesis of (+)-vinblastine: Control of the stereochemistry at C18,"
Satoshi Yokoshima, Hidetoshi Tokuyama, Tohru Fukuyama

The Chemical Record, 10, 101-118 (2010) (doi: 10.1002/tcr.200900025) [PDF]"Total Synthesis of (-)-Mersicarpine,"
Rie Nakajima, Tsuyoshi Ogino, Satoshi Yokoshima and Tohru Fukuyama

J. Am. Chem. Soc., 132, 1236-1237 (2010)

招 待 講 演1) 1/10: 第 75 回イスラエル化学会年会 基調講演 Tel Aviv, Israel（福山透）
2) 4/10: 2010 ANORCQ Symposium, Southampton, UK（福山透）
3) 4/10: Bristol Synthesis Meeting, Bristol, UK（福山透）
－63－
目次へ

4) 01/10: 第 18 回「ケミカルバイオロジー研究領域」勉強会、理研、和光（横島聡）
5) 01/10: 山口大学応用分子生命科学常盤台コロキアム、山口大学、山口（横島聡）

他大学等の非常勤講師
6/2010: 長崎大学工学部 集中講義
11/2010: 九州大学先導研 特別講義

－64－
目次へ

◆ 天然物化学教室 ◆
教

授

阿部

郁朗（あべ・いくろう）

昭和59年東京大学卒，平成元年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：静岡県立大学薬学部准教授、薬学博士

准教授

渋谷

雅明（しぶや・まさあき）

昭和54年東京大学卒，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手、薬学博士

助

教

久城

哲夫（くしろ・てつお）

平成５年東京工業大学卒、平成10年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：理化学研究所植物科学研究センター研究員、薬学博士

助

教

森田

洋行（もりた・ひろゆき）

平成８年東京薬科大学卒、平成13年静岡県立大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：静岡県立大学薬学部助教、博士（薬学）

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

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

酵素と生体触媒（構造機能解析、酵素工学、反応機構）
二次代謝酵素の中には、微妙な構造の違いで基質や生成物の特異性が大きく変化するものがあり、これが天然物の分子多様性をもたらす大きな要因の一つとなっている。酵素タンパクの立体構造に基づく合理的な機能改変と分子多様性創出の格好のモデルといえる。また、ポリケタイド
やテルペノイドなどの基本骨格を構築する酵素の中には、きわめて広範な基質特異性を示すもの
があり、こうした潜在的な触媒能力を活用することで、創薬シードとなりうる非天然型新規化合物の効率的な生産が可能になる。一方、酵素反応機構についても未解決の問題が多く残されており、酵素の精密機能解析に基づく反応機構の解明によって、新たな触媒概念の確立や人工酵素
－65－
目次へ

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．植物ポリケタイド合成酵素の酵素触媒機能拡張
本教室でクローニングに成功したトウゲシバHuperzia serrata由来PKS1は、比較的大きな基質結合部位を有する新規Ⅲ型植物ポリケタイド合成酵素であり、クマロイルCoAを開始基質として３分子のマロニルCoAを順次縮合の後、カルコンを生成する。本酵素に化学合成した2-カルバモイ
ル安息香酸のCoAチオエステルを開始基質として作用させた場合、２分子のマロニルCoA（またはメチルマロニルCoA）を順次縮合の後、6-5-6縮合環構造を有する３環性非天然型新規アルカロイドを収率80％で単一生成物として与えることを見出した。また、2-カルバモイル安息香酸
CoAの芳香環を、ピリジン環やナフタレン環で置換した修飾基質を化学合成し、トウゲシバ由来
(A)
OH

+

CoAS

3x

O
coumaroyl-CoA

OH

CoAS

X

O

malonyl-CoA

HO

OH

O

O

O

OH

naringenin chalcone

+

2x

O

O

O

O
OH

CoAS
O

NH2 R

R = H or CH3

O

R

O

O

NH2
+
SCoA

2x

OH

CoAS
O

O
SEnz

O
O

R

OH
R = H or CH3

NH2

O

X
R

O

O

O

N
SEnz

X

X = C: 2-carbamoylbenzoyl-CoA
X = N: 3-carbamoylpicolinyl-CoA

(C)

HO

O

R
NH2
SCoA

EnzS

HO

O

O

O

(B)

PKS1

O

N

O

O
OH

3-carbamoyl-2-naphthoyl-CoA

O
N

O

OH

－66－
目次へ

PKS1に作用させた場合、同様にして、２分子のマロニルCoAを順次縮合の後、閉環反応が進行して、
３環性および４環性の非天然型新規アルカロイドを高収率で単一生成物として生成することを見出した。いずれの場合も、トリケタイド中間体へ炭素鎖伸長の後、シッフ塩基の形成を介して、酵素的にC-N結合形成と閉環反応が進行するものと考えられる。
キダチアロエ由来オクタケタイド合成酵素 OKS は、８分子のマロニル CoA の繰り返し縮合により C16 芳香族オクタケタイド SEK4/SEK4b の骨格を構築するⅢ型ポリケタイド合成酵素である。本酵素にクマロイル CoA を開始基質として作用させた場合、クマロイル CoA に５分子あるいは６分
子のマロニル CoA が縮合した、これまでに例のない、非天然型新規 C21 カルコン及び C19 スチルベン骨格が生成することを見出した。さらに、結晶構造に基づき活性中心キャビティを拡大した
OKS N222G 点変異酵素にクマロイル CoA を開始基質として作用させた場合、酵素反応生成物の割合が劇的に変化して、非天然型新規 C21 カルコンの生成量が飛躍的に増大することを見出した。

OKS

(A)

8x

O

O

OH

CoAS

OH

+

6x

O

O

O
coumaroyl-CoA

HO

SEnz

HO

O

SEK 4b

C16

O
SEK 4

O

OH O
C-7/C-12

OH

CoAS

O

O

O
OH

HO

HO

O

O

CoAS

OH

O

O

(B)

CH3 O

O
CH3

O

O
O
malonyl-CoA

H3C

O

O
O

O

OH

O

malonyl-CoA

HO

OH
O

O
O

O

HO

SEnz

O

+

5x

OH
C-6/C-11

OH

CoAS
O

C21

O

A

O

O

HO

O
malonyl-CoA

OH

O

O
O

Wild-type

O

HO

SEnz

OH
O

B

C19

A

N222G
SEK4b

B
B

SEK4
SEK4b

A

SEK4
A280
min

A280
min

－67－
目次へ

２．糸状菌由来メロテルペノイドの生合成研究
糸状菌 Aspergillus fumigatus が産生するピリピロペンは、ACAT 酵素阻害によりコレステロール
低下作用を示す、ポリケタイドとテルペノイドの複合型化合物である。ポリケタイドとテルペノイドの両経路により生合成される部分構造を有する特異なハイブリッド型の化合物生合成遺伝子クラスターがコードする酵素群のうち、テルペン部分の閉環反応を触媒する酵素（Pyr4）は既知のテルペン環化酵素とは配列相同性を示さず、七回膜貫通型と予想される、新規テルペン環化酵素である。
本酵素のホモログは、他のメロテルペノイドやインドールジテルペンの生合成遺伝子クラスターなどにも見出されているが、その機能については未同定であり、唯一最初の例となる本環化酵素の構
造機能解析に着手した。本閉環反応は、オキシドスクアレン閉環酵素の場合と同様に、プロトン化によるエポキシ環の開裂により開始されるものと予想される。そこで、一連のホモログ酵素とのアミノ酸配列比較により見出された保存アミノ酸残基のうち、プロトン化が可能な酸性残基 Glu63、Glu102、Asp218、Glu232 およびヒドロキシル基の脱プロトン化に関与している可能性を有する
His105、His128 に着目し、これらの残基に部位特異的変異を導入した。その結果、Glu63、Asp218の二箇所に変異を導入した場合に、それぞれ環化活性が消失することが判明した。
O
N

COSCoA

PKS

O

O

O

N

HO

N

+
2 x malonyl-CoA

O
H
OH

OAc

AcO

HPPO

OAc

Pyripyropene A

教育の概要
天然物化学教室では、薬学部の講義として、｢有機化学 IV｣と｢天然物化学」を担当している。
「有機化学 IV」では、薬学における有機化学の基礎として、天然物を中心とした生体物質の化学、生
物活性、生合成を講義している。この中には、生体物質の分離精製法や、スペクトル解析による構
造決定法、生合成研究法、植物バイオテクノロジーの基礎など天然物化学研究の最新の研究法も含まれている。天然物化学の教育は、ともすれば個々の化合物に個別的な、また記述的なものになりがちであるが、生合成的な分類体系を先ず理解させることにより、多様な構造からなる天然物を、
医薬品資源となるケミカルプールとして把握しやすくする工夫を凝らしている。「天然物化学」の講義では、局方収載の天然薬物を中心に、世界各国で伝統薬として用いられる薬用植物、また、近年生物活性天然物のソースとして研究の進展が注目されている海洋天然物、等を取り上げ、構造と生物活性、生合成、医薬資源としての評価等、医薬品資源としての天然物の重要性の理解を図っている。
大学院の講義では「天然物化学特論」を隔年に開講し、内外の天然物化学の最先端研究を紹介している。この中では、研究テーマの設定に至った着想や、あらたな研究法の開発、得られた成果の実用化への展望などについても詳述し、天然物研究の魅力や、重要性が十分伝わるような講義を心がけている。
研究の項にあるように、当教室では天然物の生合成研究を中心に展開している。最先端の天然物
研究では、従来の有機化学的な研究法はもとより、生化学、分子生物学、構造生物学等多様な研究
－68－
目次へ

法の導入が必須であり、「天然物化学」は「天然物科学」へと脱皮しつつある。当教室に在籍する学部学生、大学院生には、これら多様な研究法の基礎となる幅広い知識と技術の習得を要求している。現在の研究テーマで用いる題材生物も、放線菌などのバクテリアから、糸状菌、高等植物、動物と多彩であり、生物種の違いにより自ずと研究法にも大きな差が生じる。個々の学生がその全てに関わるわけではないとしても、研究室の他のメンバーのテーマや研究内容、研究手法については、
誰もが十分に理解し、また議論ができるよう期待している。定期的に開催される教室のセミナーや研究報告会に参加し、議論に加わることにより、天然物の分離精製、スペクトルによる構造解析、生合成酵素の機能解析、生合成遺伝子のクローニング、形質転換植物の作製など幅広い実験技術およびその基礎理論に習熟できるよう配慮している。また、研究報告会では、実験の計画、手法、結果と解釈を過不足なく整理して報告できるよう、プリントの作成やプレゼンテーションの仕方にも重点を置いて指導している。目的を達することのできなかった実験についても、どこにその原因があるかを参加者全員で議論し、情報を全員で共有し研究室の財産として継承することを心がけている。研究の成果は、国際学術誌に報告しているほか、テーマにより薬学会、生薬学会、天然有機化
合物討論会、化学会、農芸化学会などで発表し、また国際学会での発表も奨励している。
当研究室出身者の多くは、大学、公立の研究機関、製薬、食品、化粧品等の民間企業の研究所で医薬品や機能性食品などの研究開発業務についているほか、官公庁で活躍している人材も多い。

自己点検・評価
本年度３月に海老塚豊教授が定年退官し、５月より阿部郁朗教授が後任として着任した。また、６月より森田洋行助教が着任し、新しい研究室の体制が整いつつある。
｢天然物化学｣という学問分野は、自然界に存在する天然有機化合物の単離構造決定、生物活性、
構造活性相関、全合成、生合成、化学生態学、起源生物の分類・進化等々広範な学際領域にわたる
総合科学である。薬学系における天然物化学は、歴史的には、天然薬物の有効成分の解明、医薬品開発のための新リード化合物の探索を中心として発展してきた。現在においても新規リード化合物探索において天然物が重要なケミカルプールとして期待されているのは、天然物の示す構造多様性、
またそれによってもたらされる生物活性の多様性に由来している。当教室では、天然物化学のカバ
ーする領域の中でも、天然物の構造多様性をもたらす「生合成」に焦点を絞り、生合成経路の確立、生合成酵素の機能解明・発現制御、生合成酵素の機能改変、生合成酵素遺伝子による微生物・植物の二次代謝工学を目標に、より先鋭化した研究を展開してきた。
具体的な研究テーマは、研究の概要の項に記したとおりであるが、いずれも天然物の基本炭素骨格を構築する生合成酵素の機能解析が鍵となる研究である。研究開始当初、これらの酵素遺伝子に関する研究は国際的にもほとんど例がなく、遺伝子の探索に苦労したが、最近では多種の天然物生
産生物種のゲノム配列情報が明らかにされ、新規生合成酵素遺伝子のクローニングは比較的容易になり、当該年度においても新規生合成酵素遺伝子の取得、そのコードする酵素タンパクの精密な機能解析を達成した。研究成果は、いずれも国際学術誌に掲載され、また、国際学会の招待講演としても発表され、高い評価を得ている。この間公表した研究成果は、薬学領域のみならず理学系、農学系、また産業界の天然物化学研究者からも注目され、国内外から共同研究の申し込みも多い。今後は、これらの機能ゲノム学的研究の成果を、合成困難な稀少有用天然物の大量供給系の開発や、
－69－
目次へ

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) Hisashi Mitsuguchi, Yasuyo Seshime, Isao Fujii, Masaaki Shibuya, Yutaka Ebizuka, Tetsuo Kushiro:
Biosynthesis of Steroidal Antibiotic Fusidanes: Functional Analysis of Oxidosqualene Cyclase andSubsequent Tailoring Enzymes from Aspergillus fumigatus. J. Am. Chem. Soc., 131, 6402-6411 (2009).
2) Shepo Shi, Kiyofumi Wanibuchi, Hiroyuki Morita, Kohhei Endo, Hiroshi Noguchi, Ikuro Abe:
Enzymatic Formation of Unnatural Novel Chalcone, Stilbene, and Benzophenone Scaffolds by Plant
Type III Polyketide Synthase. Organic Lett., 11, 551-554 (2009).
3) Shepo Shi, Hiroyuki Morita, Kiyofumi Wanibuchi, Hiroshi Noguchi, Ikuro Abe: Enzymatic Formationof Unnatural Novel Polyketide Scaffolds by Plant Type III Polyketide Synthase. Tetrahedron Lett.,
50, 2150-2153 (2009).
4) Yusuke Mizuuchi, Shepo Shi, Kiyofumi Wanibuchi, Akiko Kojima, Hiroyuki Morita, Hiroshi Noguchi,
Ikuro Abe: Novel Type III Polyketide Synthases from Aloe arborescens. FEBS J., 276, 2391-2401(2009).
5) Masaaki Shibuya, Yuji Katsube, Miyuki Otsuka, Hong Zhang, Pimpimon Tansakul, Ting Xiang, Yutaka
Ebizuka: Identification of a Product Specific beta-Amyrin Synthase from Arabidopsis thaliana. Plant

Physiol. Biochem., 47, 26-30 (2009).

総説・著書・教科書・特許
著書1) 海老塚豊、久城哲夫：植物ポリケタイド合成酵素、日本化学会学第二次先端ウォッチング｢生合成工学、酵素を駆使した生物活性天然物の創製を目指して」, pp. 11-15、日本化学会(2009).
2) 阿部郁朗：植物ポリケタイド合成酵素、日本化学会学第二次先端ウォッチング「生合成工学、酵素を駆使した生物活性天然物の創製を目指して」, pp. 17-20、日本化学会(2009).
3) 森田洋行、阿部郁朗：植物ポリケタイド合成酵素研究の最前線、化学と生物 47, 772-780 (2009).

招1) 海老塚待講

演豊：2009.3.27.「糸状菌メロテルペノイド骨格合成酵素の機能解析」日本化学会第89 春期年会シンポジウム

先端ウォッチング「生合成工学、酵素を駆使した生物活性天然物
－70－
目次へ

の創製を目指して」
（千葉）
．
2) 阿部

郁朗：2009.3.27.「植物ポリケタイド合成酵素の生合成工学」日本化学会第 89 春期年会シンポジウム 先端ウォッチング「生合成工学、酵素を駆使した生物活性天然物の創製を目
指して」
（千葉）
．
3) 阿部 郁朗：2009.3.28.「天然薬物の生合成工学」第 129 回日本薬学会年会シンポジウム「創薬をめざした機能性天然分子の探索と開発、ケミカルバイオロジー研究の最前線」（京都）．
4) 久城 哲夫：2009.3.26.「トリテルペン生合成の生物有機化学」第 129 回日本薬学会年会シン
ポジウム「薬用植物におけるケミカルバイオロジー研究の新展開」
（京都）．
5) 森田

洋行：2009.3.26.「Ｘ線結晶構造解析を基盤としたⅢ型ポリケタイド合成酵素の機能改変」第 129 回日本薬学会年会シンポジウム「薬用植物におけるケミカルバイオロジー研究の
新展開」
（京都）
．
6) 森田 洋行：2009.7.10.「植物ポリケタイド合成酵素の構造と機能に関する研究」第 129 回天
然物化学談話会（つくば）．
7) 久城 哲夫：2009.7.14.「薬用成分の生合成研究」薬用植物フォーラム 2009（つくば）．
8) 阿部

郁朗：2009.9.25.「酵素の機能制御と超天然型生体触媒の創製」第２回有機触媒シンポ

ジウム（京都）．
9) 阿部 郁朗：2009.10.21.「植物ポリフェノールの化学と生合成」第 82 回日本生化学会シンポジウム「レスベラトロールに関する最近の知見」（神戸）．
10) 渋谷 雅明：2009.10.21.「P450 と天然物生合成」第 82 回日本生化学会シンポジウム「シトクロム P450 と医療との接点」（神戸）．
11) 阿 部郁 朗 ： 2009.10.27. “ Engineered Biosynthesis of Plant Polyketides ”， 17th National

Symposium on of Natural Products Chemsitry (Semarang, Indonesia)12) 阿部

郁朗：2009.10.27.“Engineered Biosynthesis of Plant Polyketides”，Institut Teknologi

Bandung, Department of Chemistry (Bandung, Indonesia)13) 阿 部郁 朗 ： 2009.12.1. “ Engineered Biosynthesis of Plant Polyketides ”， Chulalongkorn

University, Department of Chemistry (Bangkok, Thailand)14) 阿部 郁朗：2009.12.1.“Engineered Biosynthesis of Plant Polyketides”，26th Annual Research
－71－
目次へ

Conference on Pharmaceutical Sciences (Bangkok, Thailand)15) 阿部

郁朗：2009.12.25.「二次代謝酵素の機能制御と生合成工学」早稲田大学総合研究機構

ケミカルバイオロジー研究所シンポジウム（早稲田）。

国際交流、及び社会への貢献
1)

海老塚豊：日本生薬学会

会長

会長

2) 海老塚豊：日本学術振興会拠点大学交流事業｢課題５

薬学分野・天然薬物

タイ産薬用植物成分の生合成に関する分子生物学とバイオテクノロジー研究、及びタイ産薬用植物のデータベースの確立」日本側代表者
3) 阿部 郁朗：日本学術振興会拠点大学交流事業｢課題５

薬学分野・天然薬物

タイ産薬用植物成分の生合成に関する分子生物学とバイオテクノロジー研究、及びタイ産薬用植物のデータベースの確立」日本側代表者
4) 阿部 郁朗：日本生薬学会

評議員

5) 阿部 郁朗：天然有機化合物討論会

世話人

－72－
目次へ

◆ 薬品代謝化学教室 ◆教 授

長野 哲雄（ながの・てつお）

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

講 師

花岡 健二郎（はなおか・けんじろう）（2010年４月より昇任）

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助教（2010 年 3 月まで）
、薬学博士

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
薬学修士

助 教

小松 徹（こまつ・とおる）（2010年10月より着任）

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。
上記で述べた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は）、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）が大きく変化するような分子プローブを自らの手で開発し生体イメージングを行うことによって、生理的条件に近い状態での標的分子の働きを明らかにしようと試みている。更に、生体分子を光により瞬時に制御するシステムの構築や、分子プローブを用いた疾患部位の可視化研究も行っている。
当研究室が目指している上記の研究分野は従来にない新たな領域であるが、我々自身はこれを“ケ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
－73－
目次へ

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、2010 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。
⑴ 活性酸素種を標的とした近赤外蛍光プローブの開発
活性酸素種（ROS）は様々な生命現象においてシグナル伝達分子として機能する一方で、ROSの過剰産生は多くの疾患にも関与しているとされる。従って、ROS を可視化する蛍光プローブは
これらの生理的あるいは病的な分子機構を解明する上で有用なツールになるのみならず、疾患の診断にも利用できる可能性がある。これまでに報告されている ROS プローブ（DCFH など）は、蛍
光団の還元体を利用しており、一般に自動酸化を受けやすいという欠点があった。更に、in vivo において有用な近赤外領域に蛍光を有するプローブはほとんど開発されていなかった。そこで我々は、ROS 反応性が異なる 2 つの蛍光団を組み合わせるという新たな分子設計に基づき、近赤外 ROS 蛍
光プローブ FOSCY-1（図１左）を開発した。
FOSCY-1 は、スルホ基を導入した Cy5 誘導体とチオエーテル構造を導入した Cy7 誘導体とをリンカーを介して結合させた化合物である。この中で Cy5 誘導体は ROS に対して安定である一方、Cy7 誘導体は様々な ROS と反応することで近赤外領域の吸収を失う。これにより、Cy5 誘導体から Cy7 誘導体への FRET が解消されて Cy5 側の蛍光強度が上昇する。実験の結果、FOSCY-1 は期
－74－
目次へ

待通り･OH や ONOO-、OCl-、O2･-と反応して蛍光上昇が観察された。更に、FOSCY-1 は生細胞イ
メージング（図１中央）や腹膜炎モデルマウスを用いた in vivo イメージング（図１右）においても ROS を検出可能であることが示された。なお、本研究成果は化学系一流紙である Journal of theAmerican Chemical Society 誌に掲載された上、その中でも更に注目すべき論文だけを集めた JACS selectにも取り上げられた。
O3S

SO3
N

COO

O NH
HN

Stimulation (+)

O S
NStimulation ()N

N

FOSCY-1
図 1. プローブの構造(左)、細胞実験(中央)、in vivo イメージング(右)⑵ 時間分解蛍光測定法を利用したアクロレイン検出法の開発
アクロレインは、脂質の過酸化によって産生される不飽和アルデヒドであり、たんぱく質やDNA と共有結合的に反応してその機能を妨害し、発癌にも関与するとされている。アクロレイン
は心筋梗塞や癌のバイオマーカーとしても注目されており、血液中のアクロレイン濃度を測定する
ことは、これらの疾患の診断にもつながると考えられる。現在、血中アクロレインの測定法としては Scraup 反応によって得られた蛍光性生成物を HPLC によって分離・定量する方法が存在するが、この方法は簡便性に欠けており多数の検体を同時に測定することができない。そこで我々は、HPLC による分離が不要で同時多検体処理に適した新たな手法の開発を行った。
具体的には、図 2 に示す Eu3+錯体を開発した。Eu3+ 錯体はミリ秒オーダーの長い発光寿命を有するため、時間分解蛍光測定法によって系内の夾雑物由来の自家蛍光を取り除くことが可能となる。アニリンは酸性条件下でアクロレインと反応することでキノリンへと変

図図2．新規アクロレインプローブの概要
2. 新規アクロレインプローブの概要

換され、吸収波長がシフトすると共に Eu3+へのエネルギー移動効率も大きく増大する。従って、適切な波長（320 nm）で励起すれば生成物由来の発光のみを選択的に検出することが可能となる。実際、本プローブを用いることで、血清中における 1 M 以下のアクロレインを HPLC 分離なしで検出することができた。なお本研究は、Organic Letters 誌に掲載された。
⑶ DPP4 活性を検出する長寿命発光プローブの開発と、阻害剤スクリーニングへの応用
DPP4 は、ペプチドの N 末端からアミノ酸 2 残基を切断する酵素であり、インスリン分泌を促進
－75－
目次へ

するインクレチンホルモンである GLP-1 などの分解に関与する。従って、DPP4 の阻害剤はインス
リン分泌の促進をもたらすことになるため、新たな 2 型糖尿病治療薬として臨床的に大きな注目を集めている。DPP4 の活性を検出する手法としては、ニトロフェノール誘導体を用いた吸光法が広く用いられているが、感度が低く信頼性も十分ではない。そこで我々は、スクリーニング分野での有用性が確立されている時間分解蛍光法に基づく新たな DPP4 活性検出手法を開発し、阻害剤スクリーニングへと応用することを目的として研究を行った。
具体的なプローブの構造を図 3 に示す。
Tb3+ 錯体は（2）の Eu3+ 錯体と同様にミ
リ秒オーダーの長い発光寿命を有するた
め、時間分解蛍光測定法によって系内の夾雑物由来の自家蛍光を取り除くことが可能となる。阻害剤スクリーニングにおいては評価化合物やプラスチックプレー
トなどの吸収・蛍光が正確な測定の邪魔になることが多いため、希土類錯体を用いた時間分解蛍光測定法が特に有用とさ

図3．DPP4活性検出長寿命蛍光プローブ
図 3. DPP4 活性検出長寿命蛍光プローブれる。本プローブでは、酵素反応後に生じるアミンからの電子移動により錯体の発光が消光するため、Tb3+の発光強度をモニターすることで酵素活性の定量が可能となる。実験の結果、合成したプ
ローブ（Gly-Pro-BCD-Tb）は DPP4 の良好な基質となり、既存のプローブよりも低濃度で阻害活性を定量可能であることが示された。更に、マイクロプレートを用いた 3841 化合物のスクリーニ
ングにより、抗がん剤であるベスタチンの光学異性体であるエピベスタチンが DPP4 阻害剤として働くという新たな知見を得た。なお本研究成果は、Chemistry – A European Journal 誌に掲載された。
⑷ 低酸素環境を in vivo で検出可能な蛍光プローブの開発
癌や虚血性疾患の病変部位は、一般に低酸素微小環境（hypoxia）と呼ばれる酸素濃度が低い状態になっている。生体内で hypoxia を検出することは疾患の早期診断・治療に有用であると考えられるため、本研究では生体イメージングに適したシアニン類を蛍光団に用いた新規低酸素感受性プ
ローブの開発を行った。具体的には、hypoxia で活性が亢進しているとされる P450 還元酵素等によるアゾ基の還元反応を利用して Förster 型エネルギー移動（FRET）の解消により蛍光団の蛍光が上昇するプローブ QCy5（図 4 左）を合成した。hypoxia を検出する蛍光プローブはこれまでにもいくつか報告されているが、アゾ基の還元を利用した本プローブは応答性や波長の面で優れている。
In vitro および培養細胞での検討から QCy5 は低酸素条件選択的に迅速かつ大幅に蛍光上昇を示す
ことがわかったため、動物（マウス）を用いた in vivo イメージングを行ったところ、図 4 右に示すように虚血刺激（血管の結紮）を行った肝臓において選択的な蛍光の上昇が観察された。更に、本プローブを用いることで虚血の程度に関する情報も得られることが示唆された。なお、本研究成
果は化学系一流紙である Journal of the American Chemical Society 誌に掲載された。

－76－
目次へ

White light image

Before ischemia

kidneykidney

QCy5

liver

30 min after ischemialiver

図 4. 低酸素蛍光プローブの構造(左)と in vivo
イメージングの結果(右)図4．低酸素蛍光プローブの構造（左）とin
vivoイメージングの結果（右）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」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。知識の切り売り的講義ではなく、薬の代謝に対する基本的な考え方を理解させる内容である。
その他、薬学という学問のアウトラインと社会との関わりについてオムニバス形式で講義する「薬学概論」(2 年生後期、4 学期）、ならびに化学と医薬の関わりについて化学系教室が共同で講義する「医療科学Ⅱ」（4 年生前期、7 学期）についても一部担当している。
また、3 年生の学生実習Ⅱについても一部を担当している。この実習においては、①P-450 の反応を理解することを目的とした、ラット肝ミクロソームを用いた酵素反応実験、および②蛍光プローブの設計とその応用について理解するための分析化学実験、の 2 項目を実施している。テキストに書いてある操作を盲目的に行うだけでなく、実験の意味やデータの解釈について考えさせるよう工夫しながら口頭試問やレポートを課している。
大学院においては、有機化学系の他研究室と共同で「基礎薬科学特論Ⅰ」および「ケミカルバイ
オロジー特論」を担当している（他研究室と合同での講義なので、当研究室の担当分が毎年開講されるとは限らない）。これらの講義はいずれも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で、薬品代謝化学
教室のスタッフを初め外部からの講師も招いて行われている。この講義では特に質疑応答に力を入れており、院生が積極的に授業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。実験報告会は平均一人１時間かけて行われ、実験内容が詳細に質問されることになる。
この報告会において研究者としての考え方が自然に身に付くように訓練される。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説明できるか、実験データの解釈や論
－77－
目次へ

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、等の点が厳しく問われる。
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して必要不可欠な能力であり、文献紹介はそうした能力を磨くための絶好の機会と考えている。
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が求められている。世界一流の研究者になるための教育である。
現在のところ我々の教室の博士課程修了者はいずれも実用可能な独創的機能分子を創製しており、この成功体験はアカデミックな研究機関あるいは民間企業の研究所に進んだ際に大きな財産となっている。また修士課程修了者・学部卒業者においては、製薬業界を初めとする幅広い民間企業や官公庁に就職しており、研究を通して学んだ論理的なものの考え方、主体的な仕事の仕方を自らの武器として大いに活躍している。
このような方針で行った結果、2010 年は当研究室の 3 名の大学院生の講演が日本薬学会第 130
年会のハイライトに採択されるという成果が得られた。同一研究室から 3 名の採択は非常に珍しく、当研究室の研究レベルの高さを示す結果と言えよう。更に博士課程の大学院生の発表が日本分析化学会第 59 年会における「展望とトピックス」に採択される結果となった。また、これらとは別の博士課程大学院生たちが、第 43 回酸化反応討論会においてポスター賞を、SFRBM 17th Annual
Meeting において Young Investigator Award 2010 をそれぞれ受賞した。上記の受賞結果から分かる
ように、当研究室における大学院生の努力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、2010 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 J. Am.

Chem. Soc.誌を初めとする国際一流誌に研究成果が採択されている。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。

－78－
目次へ

─国家プロジェクトへの採択─
長野哲雄は2005年10月より2011年3月まで科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業｢CREST｣の研究代表として採用されている。更に、2006 年からは文部科学省 ターゲットタンパク研究プ
ログラム内の「化合物ライブラリーの基盤構築とタンパク質制御技術の開発」研究代表者も務めている。
─新聞・雑誌への掲載等─
当研究室が取り組んでいるケミカルバイオロジー研究については特に疾患との関連を中心として
世間の関心が高く、本年も多くの報道機関によって研究成果が取り上げられた。
・朝日新聞(2010 年 3 月 29 日)「糖尿病・動脈硬化 発見に光」
・日経産業新聞(2010 年 4 月 26 日)「動脈硬化を早期診断 マウスで効果確認 MRI の造影剤改良」
・Medical Tribune 誌（2010 年 5 月 13 日）「―MRI による動脈硬化検出― 新規プローブで不安定性プラークを認識」
・日刊工業新聞（2010 年 5 月 20 日）「がん組織 切開せず観察」
・日刊工業新聞（2010 年 5 月 31 日）「蛍光分子 臨床応用に道 制御機構と透過性 成否のカギ」
・東京大学新聞（2010 年 9 月 7 日）
「生物分子をリアルタイムで観察」

学 術 論 文1)

Kenjiro Hanaoka, Yasuaki Muramatsu, Yasuteru Urano, Takuya Terai and Tetsuo Nagano,"Design and Synthesis of a Highly Sensitive Off-On Fluorescent Chemosensor for Zinc Ion Utilizing
Internal Charge Transfer"

Chem. - Eur. J., 16, 568-572 (2010).
2)

Daihi Oushiki, Hirotatsu Kojima, Takuya Terai, Makoto Arita, Kenjiro Hanaoka, Yasuteru Urano and
Tetsuo Nagano,"Development and Application of a Near-Infrared Fluorescence Probe for Oxidative Stress Based on
Differential Reactivity of Linked Cyanine Dyes"

J. Am. Chem. Soc., 132, 2795-2801 (2010).
3) Masataka Togashi, Yasuteru Urano, Hirotatsu Kojima, Takuya Terai, Kejiro Hanaoka, Kazuei Igarashi,
Yasunobu Hirata and Tetsuo Nagano,"Sensitive Detection of Acrolein in Serum Using Time-Resolved Luminescence"

Org. Lett., 12, 1704-1707 (2010).
4)

Hideo Takakura, Kiyoshi Sasakura, Tasuku Ueno, Yasuteru Urano, Takuya Terai, Kenjiro Hanaoka,
Takashi Tsuboi and Tetsuo Nagano,"Development of Luciferin Analogues Bearing an Amino Group and Their Application as BRET
Donors"Chem. - Asian J., 5, 2053-2061 (2010).
5)

Takatoshi Yogo, Yasuteru Urano, Mako Kamiya, Kiminari Sano and Tetsuo Nagano,"Development of Enzyme-Activated Photosensitizer Based on Intramolecular Electron Transfer"
－79－
目次へ

Bioorg. Med. Chem. Lett., 20, 4320-4323 (2010).
6)

Mitsuyasu Kawaguchi, Takayoshi Okabe, Takuya Terai, Kenjiro Hanaoka, Hirotatsu Kojima, Izumi
Minegishi and Tetsuo Nagano,"A Time-Resolved Fluorescence Probe for Dipeptidyl Peptidase 4 and its Application for Inhibitor
Screening"Chem. - Eur. J., 16, 13479-13486 (2010).
7)

Kazuki Kiyose, Kenjiro Hanaoka, Daihi Oushiki, Tomomi Nakamura, Mayumi Kajimura, Makoto
Suematsu, Hiroaki Nishimatsu, Takehiro Yamane, Takuya Terai, Yasunobu Hirata and Tetsuo Nagano,"Hypoxia-sensitive Fluorescent Probes for in vivo Real-Time Fluorescence Imaging of Acute
Ischemia"

J. Am. Chem. Soc., 132, 15846-15848 (2010).

総 説 ・ 著 書
1)

Tetsuo Nagano,"Development of Fluorescent Probes for Bioimaging Applications"

The Proceedings of the Japan Academy, Series B, 86, 837-847 (2010) .
2)

小島宏建、岡部隆義、長野哲雄、“創薬研究基盤としての化合物ライブラリーの構築”『化学工業』、化学工業社、62、36-42 (2010).

大 型 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト
長野哲雄、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）「生命現象の解明と応用に資する新しい計測・分析基盤技術」研究領域“生体分子の動的可視化プローブの開発と応用”（2005 年～2011 年）
長野哲雄、文部科学省
研究開発委託事業「ターゲットタンパク研究プログラム」「化合物ライブラリーの基盤構築とタンパク質制御技術の開発」（2007 年～2011 年）
寺井琢也、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構
若手研究グラント「小分子－タンパク質ハイブリッド蛍光プローブを用いた細胞内情報伝達の高感度イメージング法の確立と、創薬研究への応用」（2009 年～2011 年）

学 会 等 で の 招 待 講 演 ・ 特 別 講 演
長野哲雄
1. 東京大学医科学研究所特別ミニシンポジウム、“生物機能制御化合物ライブラリー機構の現状と展望-大学における創薬研究-”、東京、2010 年 2 月 15 日
2. 第 83 回日本薬理学会年会、“化合物ライブラリーに基づく大学創薬研究”、大阪、2010 年 3 月
16 日
－80－
目次へ

3. 日本化学会・科学技術振興機構合同特別公開シンポジウム、“創薬基盤設備の充実に向けて－創薬は分子科学と分子技術の融合研究－”、大阪、2010 年 3 月 27 日
4. 日本薬学会第 130 年会、“創薬を進化・深化させる有機化学の力量－最先端イメージング研究－”、岡山、2010 年 3 月 29 日
5. 名古屋市立大学大学院講義、“有機化学を基盤とした生命科学研究”、名古屋、2010 年 4 月 21日
6. PBI 教室特別セミナー、“岐路に立つ日本の医薬品産業－大学における創薬研究・教育－”、東京、2010 年 5 月 25 日
7. 文部科学省ライフサイエンス委員会、“最先端研究基盤事業プロジェクト－化合物ライブラリーを活用した創薬等最先端研究・教育基盤の整備－”、東京、2010 年 6 月 25 日
8. 積水メディカル講演、“蛍光プローブ開発の最先端研究”、茨城、2010 年 8 月 23 日
9. 第 15 回静岡健康･長寿学術フォーラム、“セッション II 創薬の新しい方法論－ －Drug
Discovery: Based on Public Library with Large-scale Chemical Compounds－”、静岡、2010 年 10 月
15 日
10. 第 4 回慶応義塾大学理工学部ハイテクリサーチセンターシンポジウム、“ケミカルバイオロジ
ー、その新しい潮流にみる最前線－バイオイメージング研究の in vitro から in vivo への展開－”
、神奈川、2010 年 11 月 6 日
11. 日本学術会議公開シンポジウム、“新薬学教育における学士力、博士力－4 年制学科に続く大学院（修士課程、博士後期課程）の構築－”、東京、2010 年 11 月 22 日
12. 第 1 回スクリーニング学研究会、“生物機能制御化合物ライブラリー機構の現状と将来展望”、
東京、2010 年 11 月 26 日
花岡健二郎
1. 平成 22 年度 生理学研究所研究会「電子顕微鏡機能イメージングの医学・生物学への応用―
電顕・光顕による統合イメージング」、“生体内を動的に可視化する蛍光プローブの開発” 、岡崎、2010 年 10 月 5-6 日
2. 日本薬学会第 130 年会、“バイオイメージングへの応用を目指した機能性ランタノイド金属イオン錯体の開発研究”、岡山、2010 年 3 月 28-30 日
寺井琢也
1．日本化学会第 90 春季年会、“創薬研究への応用を目指した蛍光プローブの開発”、大阪、2010
年 3 月 26 日

受 賞
花岡健二郎、平成 22 年度日本薬学会奨励賞、2010 年 3 月

社 会 へ の 貢 献 そ の 他
長野哲雄、日本学術会議 連携会員
長野哲雄、Editorial Member, Chemistry & Biology, Cell Press
長野哲雄、Editorial Member, Current Opinion in Chemical Biology , Elsevier
－81－
目次へ

長野哲雄、IUPAC Division VII Member
長野哲雄、東京大学生物機能制御化合物ライブラリー機構、機構長
長野哲雄、日本ケミカルバイオロジー学会 会長
長野哲雄、日本分子イメージング学会 理事 運営委員会 会長
長野哲雄、日本酸化ストレス学会 理事
長野哲雄、独立行政法人大学評価・学位授与機構 応用化学部会委員
長野哲雄、独立行政法人大学評価・学位授与機構 薬学部会委員
長野哲雄、文部科学省中央教育審議会 専門委員
長野哲雄、国立医薬品食品衛生研究所、評価委員会委員
長野哲雄、厚生労働省医道審議会 臨時委員
長野哲雄、文部科学省ターゲットタンパク研究プログラム 運営委員会委員
長野哲雄、文部科学省ターゲットタンパク研究プログラム 推進委員会 推進委員
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 領域予備事後評価委員
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援事業 推進アドバイザー
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援事業 分野別評価委員（創薬分野）
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 独創的シーズ展開事業「委託開発」 アドバイザー
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 独創的シーズ展開事業 革新的ベンチャー活用開発
アドバイザー
長野哲雄、独立行政法人科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業（さきがけ） 生命現象と計測分析 領域アドバイザー

－82－
目次へ

◆ 協力講座（分生研）
・生体化学講座 ◆
教 授

橋本 祐一

(はしもと・ゆういち)

昭和52年東京大学薬学部卒、昭和57年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：東京大学分子細胞生物学研究所助教授、薬学博士

准教授

杉田 和幸

(すぎた・かずゆき)

昭和62年東京大学薬学部卒
前職：第一三共株式会社化学第二研究所主任研究員、博士（薬学）

助 教

小林 久芳

(こばやし・ひさよし)

昭和48年東京理科大学理学部卒
前職：東京大学分子細胞生物学研究所教務職員、博士（薬学）

助 教

青山 洋史

(あおやま・ひろし)

平成９年岐阜大学工学部卒、平成15年岐阜大学大学院工学研究科博士後期過程修了
前職：理化学研究所

フロンティア研究システム

分子イメージング研究プログラム研究

員、工学博士助 教

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16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：明治製菓株式会社医薬総合研究所化学研究所研究員、博士（薬学）

研究の概要
医薬に代表される生理活性物質の主たる標的はタンパク質である。従来の創薬化学が主としてカバーとしてきたのは、タンパク質が個別に持つ機能自体が疾病の原因ないし増悪因子となっている
場合であり、酵素阻害剤や核内受容体リガンドの創製研究はその線上にある。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（poly-pharmacology）技術”が提唱されている。
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だが、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”である（第１章）。
一方、生体内においてタンパク質は個別に孤立して機能を発揮することはなく、その存在自体が
時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
－83－
目次へ

「フォールディング異常症」と呼ばれる。フォールディング異常症をも念頭に、タンパク質の時空間依存的な存在状態を制御する生理活性物質を創製しようとする。タンパク質のフォールディング
異常に基づくトラフィッキング（trafficking）異常（細胞内局在の異常）を正常化・修正する小分子生物活性物質の創製（第２章）、ならびにタンパク質の細胞内分解を誘導する小分子生物活性物質の創製（プロテインノックダウン：protein knockdown）（第３章）に関する研究を遂行している。
１：マルチテンプレートアプローチ
ヒトのタンパク質は５万～７万種存在し、それらはさまざまなアミノ酸一次配列を持つドメイン構造からなる。一次配列は多様であるが、それら各々の化学的性質を無視してトポロジカルな形（フォールド構造という）だけに着目すると、わずか 1000 種ほどの立体構造（fold structuretype）に限られるとされている。このことは、ある一つのフォールド構造に適合する （小分子）構造をテンプレート［活性化合物のコア部分となる共通基本母核：スキャフォールド（scaffold）］に設定すれば、（各フォールド構造が平均的にすべてのタンパク質に分散しているとして）、50～70種のタンパク質に対して親和性を有する化合物が創生できることになる。また、1000 種のテンプ
レートがあれば、それらですヒトのべてのタンパク質に対する親和性化合物がカバーできることになる。各タンパク質に対する特異性は、当該タンパク質の化学的性質 （アミノ酸一次配列） を考慮して、設定したテンプレートに構造修飾を施せばよい。

TNF-PRODUCTIONREGULATORSCOX INHIBITORSTUBULIN
POLYMERIZATIONINHIBITORS

Pan-inhib itor

Bid irectional reg ulator
O

X

O

X

N
N

N
X

X= H: PP-3 3
X= F: FPP-3 3O

X

THYMIDINEPHOSPHORYLA SE
INHIBITORS
O

N

N O
O

O2N

5 NPIQ-2 2

5 HPP-3 3

HO NH

O

Pure inhib itor
F

N

O

F
F

N
O

F
F

O

N

N
O

NH

S-FP1 3 P

NH

O

DEPIQ-CN

O
N
X

O

HO

N

O

O

PIQ-1 1

LIVER X RECEPTORANTAGONISTSOANTI-BVDV

N

N

N

SK3 4 5 M

NH2 O

4 A PP-3 3

Cl

S

S

O

5 CPPSS-5 0OO

-GLUCOSIDASEINHIBITORS
Cl
Cl

NH

H
N

N

N
H

Cl

O

ON

ISOP-4

O
NH

O

I

O

H
N

H

N

N

CELL
DIFERENTIA TION
INDUCERSOS-FPTNOHORETINOIDSFNCALPAININHIBITORS

O
N

O

F

O

N

H2N

F
F

N

O

H2N

ANTI-A NDROGENSO

X= CH 2 : PIQ-2 2
X= NH: PAQ-2 2

A NTI-ESTROGENA NTI-ANGIOGENICA GENTSNOS INHBITORSNPSA INHBITORSOESTROGEN
H

CN

O
O

Thalid om id eO
NF

ANTI-PROGESTINSOO OPure enhancer

O

N
O

O

R-FPTNF

HN

COX-2 -selective

H

O

F

N

N

HO NH

O

N

O

O

O

O

OH

O

O

N

O

GLYCOGENPHOSPHORYLASEINHIBITORS
OH

N

N

O

HO

COX-1 -selective

HDAC
INHIBITORS OODPP-IV INHIBITORSOSN (CH2)nClClO

n= 0 : CP0 P
n= 4 : CP4 P

N

PPS-3 3O

図１. サリドマイドをマルチテンプレートとした生理活性物質の創製

－84－
目次へ

ヒト生体内でのわかりやすい実例はステロイドホルモンであり、それらの受容体のリガンド結合ドメインはアミノ酸一次配列の相同性が低い場合でも（高い場合は当然であるが） 共通のステロ
イド骨格を有する化合物をリガンドとしている。ステロイド骨格もそうであるが、上で述べたテン
プレートは往々にして、機能的・進化的・分布的に全く関連のないタンパク質群に共通であり得る
ため、そのような母核構造を「マルチテンプレート」と呼ぶことにしている。図１では、サリドマ
イドをマルチテンプレートに設定した構造展開により得られたさまざまな生理活性物質を、図２には、ジフェニルメタン様骨格とステロイドに変わるマルチテンプレートに設定して得られたさまざ
まなステロイド関連生理活性物質（核内受容体リガンド、ステロイド生合成／代謝酵素阻害剤）の例を示した。

図２. ステロイド代替骨格としてのジフェニルメタン骨格
２：タンパク質のフォールディング異常の修正
特定タンパク質の動的状態の異常を要因とする疾病は多い。特定タンパク質の蓄積･凝集による細胞変性･細胞死･物理的傷害を基盤とする代表疾病例だけでも、網膜色素変性症（ロドプシン蓄積）・パーキンソン病（α-シヌクレイン凝集）・ハンチントン舞踏病（ハンチンチン蓄積）など、
少なくとも20以上が知られている。また、特定タンパク質の存在時期･時間異常は、たとえば細胞
内レチノイン酸結合タンパクの恒常的高発現によるウイルムス腫瘍の増悪やがんの分化誘導療法耐

－85－
目次へ

性獲得、また、細胞内アポトーシス阻害タンパクの恒常的高発現による抗がん剤耐性獲得、などに直結している。ユビキチン･プロテアソーム系などによる特定の機能タンパク質の極端な単寿命化（分解･排除）が原因となる疾病も知られている［例：ゴーシェ病（β-グルコセレブロシダーゼの単寿命による欠損）など］。これらのタンパク質の動的状態の異常は、変異や老化などによる、当該タンパク質のフォールディング異常（３次元構造の異常）に基づくものが多い。従って、当該タンパク質のフォールディング異常の正常化･修正や、分解･排除機構の所望な制御が、当該疾病の治療戦略として成立するはずである。
２-1: 網膜色素変性症：網膜に異常をきたす網膜色素変性症は、多くが遺伝性疾患であり、眼科疾
患の中で中途失明の３大原因の一つと言われている。しかし、現在のところ網膜の機能を回復させる根本的な治療薬はない。網膜色素変性症の原因遺伝子変異のひとつに、ロドプシンの変異が挙げられている。眼球の網膜上に存在するロドプシンは、変異に起因するフォールディング異常により小胞体への局在異常を示し、網膜の変性を引き起こす。そこで、変異ロドプシンのフォールディン
グ効率を向上させるリガンドを創製した。得られた化合物は、ロドプシンのフォールディング異常に起因する網膜色素変性症の治療薬シーズ／リードになる可能性がある（図３）。

図３. 小分子リガンドによる変異ロドプシンのトラフィッキング異常の修正
２-2: ニーマン・ピック病Ｃ型：タンパク質のトラフィッキング異常という観点から類似の疾病は多いが、ニーマン・ピック病Ｃ型もその一つである。本疾病では、NPC1 タンパクの変異が当該タ

－86－
目次へ

ンパク質のフォールディング異常・トラフィッキング異常の原因になっている。臨床例に見られる
I1061T 変異 NPC1 タンパクのフォールディング異常による小胞体への蓄積（トラフィッキング異常）を修正する小分子を創出した（図４）。本疾病に対する新たな治療戦略が提案できたものと考えている。

図４. 小分子リガンドによる変異 NPC1 タンパクのトラフィッキング異常の修正

３：プロテインノックダウン
ヒトゲノム解析終了後、遺伝子やタンパク質の機能解明がますます重要になってきている。遺伝
子やそれから翻訳されるタンパク質の未知の機能を解明するために、遺伝子量を減らす方法がこれまで活用されてきた。しかし、すでに出来上がったタンパク質量を減少させる実用的な方法はなかった。
ユビキチンリガーゼ（E3）は、不要な基質タンパク質と結合して「ラベル」であるユビキチンを付加することにより、不要なタンパク質を分解へ導く。基質タンパク質の代わりに、標的のタンパ
ク質と E3 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、標的タンパク質に特異的に「ラベル」を付与し、標的タンパク質を分解できると考えた。ここでは、E3 として cellularinhibitor of apoptosis protein 1（cIAP1）を、cIAP1 認識分子としてメチルベスタチン（MeBS）を利用した。cIAP1 はアポトーシス阻害タンパク質として知られており、アポトーシス実行因子のカスパーゼなどを基質とし、そのユビキチン化と分解を誘導する。また、MeBS は cIAP1 に結合し、cIAP1の自己ユビキチン化と自己分解を促進する。すなわち、図５のように MeBS と標的タンパク質の特異的リガンドを連結させた化合物はタンパク質分解誘導剤となる可能性がある。
実際、このように設計した低分子が、生細胞中で標的タンパク質を期待通り特異的に減少させる
ことを確認した。なお標的タンパク質としては、現時点では細胞内レチノイン酸結合タンパク質（CRABP）や核内受容体（RAR：レチノイン酸受容体, ER：エストロゲン受容体, AR：アンドロゲン受容体）の例を集積している。特に CRABP については、その機能は十分に解明されておらず、
－87－
目次へ

また抗がん剤の標的として注目されているにもかかわらずその阻害剤は存在しない。今回、合成した低分子が、CRABP 減少を介してがん細胞の遊走を阻害することも示し、がんの分子標的薬としても期待できる。また今後、翻訳後タンパク質を減少させる一般的手法（プロテインノックダウン法）が確立できると考えている。

図５. プロテインノックダウン法

教育の概要
学部および大学院で担当する講義では、いずれも生物有機化学的な内容を基盤とした基礎分子医
薬化学に関する講義を行っている。到達目標は、最も求められるであろう医薬のシーズを探索・開発し、それを開発候補にまで質を高めるといった一連の高度なプロセスのための学際的・基礎的・論理的基盤を確立し、生命現象の分子レベルでの理解を深めるべき研究ないし知的活動を展開しうる研究者ないし知的リーダーの育成においている。
研究室内における研究指導においては、ますますその制圧の重要性が高まるであろう、がん・エイズなどの遺伝子性疾患やリウマチ・アレルギーなどの免疫性疾患、高脂血症・糖尿病・肥満などに代表される生活習慣性疾患を念頭に、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、という事象を主たる研究対象に置いている。基礎学問的には、現代生物学の中心課題である、細胞増殖・分化や遺伝子発現の化合物による特異的調節機構、免疫応答の化
学調節などを対象としつつ、サイトカインをはじめとする様々な体液因子の生産・機能の化学制御による、体内環境のコントロールを目指した研究の展開を通じての教育活動である。有機化学を立脚点とし、上記目的のために有機合成化学・タンパク質化学・生化学・分子細胞生物学を組み合わせ融合させた研究手法を取っている。
具体的には、リードとなる鍵化合物を天然物や合成化合物に求め、その構造を展開して新規活性物質のデザインと合成を行っている。また、得られた活性物質をツールに用いた化学生物学的研究を行っている。これまで、細胞分化／行動制御物質（特に核内レセプターを介して特異的遺伝子の
－88－
目次へ

発現を制御する、レチノイドやビタミン D3 を初めとする脂溶性ビタミンならびにアンドロゲンなどのステロイドホルモン）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
昨今の科学研究が、｢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。

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

学 術 論 文⑴ Tomomi Noguchi-Yachide, Kosuke Dodo, Hiroshi Aoyama, Haruka Fujimoto, Masatoshi Hori, Yuichi
Hashimoto and Hisayoshi Kobayashi:
Suppression of β-catenin signaling by liver X receptor ligands.

Chem. Pharm. Bull., 58(1): 129-134 (2010).
⑵ Yuji Fujita, Mitsuhiro Yonehara, Masashi Tetsuhashi, Tomomi Noguchi-Yachide, Yuichi Hashimotoand Minoru Ishikawa:-Naphthoflavone analogs as potent and soluble aryl hydrocarbon receptor agonists: improvement ofsolubility by disruption of molecular planarity.

Bioorg. Med. Chem., 18(3): 1194-1203 (2010).
⑶ Yusuke Mita, Kosuke Dodo, Tomomi Noguchi-Yachide, Hiroyuki Miyachi, Makoto Makishima, Yuichi
Hashimoto and Minoru Ishikawa:
LXXLL peptide mimetics as inhibitors of the interaction of vitamin D receptor with coactivators.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 20(5): 1712-1717 (2010).
－89－
目次へ

⑷ Mohammed TA Salim, Mika Okamoto, Shinnosuke Hosoda, Hiroshi Aoyama, Yuichi Hashimoto and
Masanori Baba:
Anti-bovine viral diarrhoea virus activity of novel diphenylmethane derivatives.

Antiviral Chem. Chemother., 20(5): 193-200 (2010).
⑸ Yukihiro Itoh, Minoru Ishikawa, Mikihiko Naito and Yuichi Hashimoto:Protein knockdown using methyl bestatin-ligand hybrid molecules: design and synthesis of inducers of
ubiquitination-mediated degradation of cellular retinoic acid-binding proteins.

J. Amer. Chem. Soc., 132(16): 5820-5826 (2010).
⑹ S Hiroshi Aoyama, Masanori Baba and Yuichi Hashimoto:
Nitrogen-containing fused-heteroaromatic compounds as anti-bovine diarrhea virus (BVDV) agents.

Curr. Bioactive Comp., 6(2): 118-128 (2010).
⑺ Takashi Misawa, Mohammed T. A. Salim, Mika Okamoto, Masanori Baba, Hiroshi Aoyama, Yuichi
Hashimoto and Kazuyuki Sugita:
Synthesis and anti-hepatitis C virus activity of morpholino triazine derivatives.

Heterocycles, 81(6): 1419-1426 (2010).
⑻ Masashi Tetsuhashi, Minoru Ishikawa, Mariko Hashimoto, Yuichi Hashimoto and Hiroshi Aoyama:
Development of tryptase inhibitors derived from thalidomide.

Bioorg. Med. Chem., 18(14): 5323-5338 (2010).
⑼ Yuma Iwai, Hitoshi Takahashi, Dai Hatakeyama, Kazunori Motoshima, Minoru Ishikawa, Kazuyuki
Sugita, Yuichi Hashimoto, Yuichi Harada, Shigeyui Itamura, Takato Odagiri, Masato Tashiro,
Yoshihisa Sei, Kentaro Yamaguchi and Takashi Kuzuhara:Anti-influenza activity of phenethylphenylphthalimide analogs derived from thalidomide.

Bioorg. Med. Chem., 18(14): 5379-5390 (2010).
⑽ Masanori Baba, Mohammed Salim, Mika Okamoto, Hiroshi Aoyama, Yuichi Hashimoto, Yutaka
Takebe, Jan Paeshuyse and Johan Neyts:
-Carboline derivatives as potent and selective inhibitors of bovine viral diarrhea virus (BVDV)
replication.

Antiviral Res., 86: A29 (2010).
⑾ Kenji Ohgane, Kosuke Dodo and Yuichi Hashimoto:Retinobenzaldehydes as proper-trafficking inducers of folding-defective P23H rhodopsin mutant
responsible for Retinitis Pigmentosa.

Bioorg. Med. Chem., 18(19): 7022-7028 (2010).
⑿ Jun-ichi Kasuga, Minoru Ishikawa, Mitsuhiro Yonehara, Makoto Makishima, Yuichi Hashimoto and
Hiroyuki Miyachi:
Improvement of water solubility of biarylcarboxylic acid peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR) -selective partial agonists by disruption of molecular planarity/symmetry.

Bioorg. Med. Chem., 18(20): 7164-7173 (2010).
⒀ Keisuke Maruyama, Tomomi Noguchi-Yachide, Kazuyuki Sugita, Yuichi Hashimoto and Minoru
Ishikawa:－90－
目次へNovel selective anti-androgens with a diphenylpentane skeleton.

Bioorg. Med. Chem. Lett., 20(22): 6661-6666 (2010).
⒁ Kenji Kishida, Atsushi Aoyama, Yuichi Hashimoto and Hiroyuki Miyachi:
Design and synthesis of phthalimide-based fluorescent liver X receptor antagonists.

Chem. Pharm. Bull., 58(11): 1525-1528 (2010).
⒂ Mohammed T. A. Salim, Yukinori Goto, Takayuki Hamasaki, Mika Okamoto, Hiroshi Aoyama, Yuichi
Hashimoto, Simone Musiu, Jan Paeshuyse, Johan Neyts, Matheus Froeyen, Piet Herdewijn and
Masanori Baba:
Highly potent and selective inhibition of bovine viral diarrhea virus replication by -carboline
derivatives.

Antiviral Res., 88(3): 263-268 (2010).
⒃ Makiko Fukunaga, Satoshi Nunomura, Shigeru Nishida, Kaori Endo, Yasuhiro Gon, Shu Hashimoto,
Yuichi Hashimoto, Yoshimichi Okayama, Makoto Makishima and Chisei Ra:
Mast cell death induced by 24(S),25-epoxycholesterol.

Experimental Cell Res., 316(19): 3272-3281 (2010).
[特許]⑴ 馬場昌範、岡本実佳、後藤志典、モハメド タハ アーメド サリム、橋本祐一、青山洋史、細田信之介：
ジフェニルメタン誘導体を有効成分とする抗ウイルス剤
特開 2010-215533（2010.9.30）⑵ 宮地弘幸、橋本祐一、春日淳一：
新規置換ビフェニルカルボン酸誘導体
特開 2010-275270（2010.12.9）⑶ Yuichi Hashimoto, Kenji Ohgane：
Benzaldehyde Compound.
PCT WO 2010/150564 (2010.12.29)⑷ 馬場昌範、橋本祐一、青山洋史、杉田和幸、中村政彦、青山惇、浦田泰生：
Ｃ型肝炎治療剤
特願 2010-020502（2010.2.1）[招待講演など]⑴ 橋本祐一：Multi-template and dramatype approaches for lead generation.
The 3rd International Symposium for Future Technology Creating Better Human Health and Society.
（岡山）2010.2.3⑵ 橋本祐一：
化学遺伝学と創薬のためのマルチテンプレート手法・ドラマタイプ手法
保健医療分野における基礎研究推進事業「TGF-・活性化反応を標的とした肝疾患の新規診断法、
－91－
目次へ

治療・予防法の開発」シンポジウム（千里）2010.2.20⑶ 橋本祐一：シーズ創製のためのマルチテンプレート法とドラマタイプ法
日本薬学会第 130 年会特別講演（岡山）2010.3.29⑷ 橋本祐一：創薬の種としてのサリドマイド：マルチテンプレート法とドラマタイプ法
第 27 回岐阜癌研究懇話会（岐阜）2010.7.1*************************************************************************************

社会への貢献橋本祐一：
日本大学医学部客員教授
乙卯研究所理事
日本薬学会医薬化学部会役員
日本ビタミン学会評議員
応用微生物学研究奨励会理事
がん分子標的治療学会評議員・監事
日本レチノイド研究会幹事
Editorial Board Members:

Journal of Medicinal Chemistry
Current Bioactive Compounds
Current Chemical Biology
Executive Board of Tetrahedron Publications
Regional Editor for Japan and the Far East: Bioorganic & Medicinal Chemistry

－92－
目次へ

機能薬学専攻

目次へ◆ 生命物理化学教室 ◆教 授

嶋田 一夫（しまだいちお)昭和53年東京大学卒、昭和55年同大学大学院理学系研究科修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、理学博士
併任：独立行政法人産業技術総合研究所、主任研究員

助 教

大澤 宏明（おおさわ

まさのり）

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

助 教

上田 卓見（うえだたくみ）

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

助 教

西田 紀貴（にしだのりたか）

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

研究の概要
蛋白質は生命現象のさまざまな局面において重要な役割を果たしている。例えば、生体内に導入された薬物も、多くの場合、受容体蛋白質と特異的な相互作用を行うことによって、薬理作用を発現している。一方、ヒトなど様々な生物種のゲノムプロジェクトは、われわれに飛躍的に充実した遺伝子配列データ－ベースを提供し、生命現象を鳥瞰的に捉えることの可能性を示した。
すなわち、分子生物学的、細胞生物学的および構造生物学的手法により、遺伝子産物でありかつ生体機能発現の実体である蛋白質の機能解明を行うことが今後の生命科学研究、創薬研究において必須である。
核磁気共鳴法は（ＮＭＲ）は、水溶液中の蛋白質の立体構造を研究する唯一の物理化学的手法である。ＮＭＲ法の特徴は、蛋白質、核酸、糖などの生体高分子の静的および動的構造情報を、原子レベルの分解能で抽出できる点にある。したがって、生体高分子全体を対象にして、ＮＭＲによる徹底的な解析を行えば、その立体構造ならびにその機能発現機構を明らかにすることが可能である
当研究室では構造生物学的アプローチにより、蛋白質による分子認識と情報伝達の分子機構の解明を進めている。
⑴蛋白質による分子認識
蛋白質の機能発現にあたり、初期のそして極めて重要な事象は、分子認識である。蛋白質がいかにして対象を認識し、その結果何が誘発されるか、そして他の生体物質とどのような生体内ネット
ワークを構築しているか、この問いに答えることが、生命現象の理解につながると考える。
我々は、ＮＭＲ法によるアプローチに加え、分子生物学的手法を導入し、蛋白質の分子認識を理解することを目指している。

－93－
目次へ

⑵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。
⑶ＮＭＲ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。本年度は創薬の重要な標的タンパク質であるイオンチャネルの機能発現機構の解明に成功し、米国科学アカデミー紀要(PNAS)に”Fromthe cover article”として採録され、同誌上のコメンタリーにて紹介された。
放線菌由来カリウムチャネル KcsA のゲーティング機構の構造生物学的解析
放線菌由来の K チャネル KcsA は細胞内 pH に応答して開閉する。中性では巨視的電流が観測されない閉

－94－
目次へ

状態を取るが、pH 5 以下の酸性刺激にてピーク電流が流れると、その後１～３秒にて減衰し、ピーク電
流の 15 ％程度の電流を流す開状態に達する。KcsA の巨視的電流の特徴は多くの K チャネルに共通し、特に真核生物の電位依存性 K チャネル(Kv)では膜電位の制御に関わる必須の性質である。
そのため、
KcsA
をプロトタイプとして K チャネルの開閉（ゲーティング）の分子機構を理解することは、生命現象の理解だけでなく、チャネル機能を制御する低分子化合物の開発という観点からも重要である。閉状態を取る中性での KcsA の結晶構造から、膜貫通領域に形成される K+透過路上に K+の透過を阻むヘリックスバ
ンドルとその選択性を担う選択性フィルターの 2 つのイオンゲートが存在することが示されている（Fig.1)。一方で開状態を反映する立体構造はいまだ得られておらず、酸性刺激に応答してヘリックスバ
ンドルが開くこと、K+を透過する活性化状態と透過しない不活性化状態の間の平衡にあることが示唆されているのみであり、KcsA の構造
Fig.1 閉状態 KcsA のモデ
ル構造

生物学的ゲーティング機構は未だ不明である。そこで本研究では、高脂質膜に平行な向きから見た図。対称な 4 量体のうち、向かい合う 2 つのサブユニットを濃淡 2 色のリボン図にて示した。
球で表した本研究で観測対象としたメチル基は膜貫通領域全体に広く分布している。選択性フィル
ターに存在する V76 のメ
チル基にはラベルを付し

分子量タンパク質でも高感度かつ高分解な NMR スペクトルが観測可
能なメチル TROSY 法を用いて KcsAのメチル基の NMR シグナルを直接観測し、そのゲーティング機構を明らかとすることを目的とした。

【結果】
1．KcsA のメチル TROSY スペクトル測定とシグナルの帰属
本研究では、dodecyl maltoside (DDM)ミセルに再構成した KcsA のメチル基の直接 NMR 観測を行った。
閉状態に対応する pH 6.7、および開状態に対応する pH 3.2、45˚C の条件下にて測定した KcsA のメチル
TROSY スペクトルを Fig.2 に示す。観測対象となる Leu, Val, Ile のメチル基（計 83 個）のうち、変異導入などにより、pH 6.7 では 61 個、pH 3.2 では 66 個のシグナルを帰属した。開状態に対応する pH 3.2 においては、強弱 2 つのシグナルを与えるメチル基が観測され、この事実より、KcsA は開状態にて少なく
とも 2 種以上の構造をとっていることが明らかとなった(Fig.2B)。これらのメチル基は膜貫通領域の細胞外側に集中しており、特に選択性フィルターに存在する V76 において 2 つのシグナルの間の化学シフト
差が最も大きかった(Fig.2B, inset)。
Fig.2 KcsA のメチル TROSY ス
ペクトル(A) 閉状態 (pH 6.7)
(B) 開状態 (pH 3.2)
いずれも 45˚C, 120 mM K+存在下にて測定した。アステリスク
は DDM サンプル由来のシグナ
ルを表す。
2 つのシグナルを与えるメチル基が観測されたことから、開状態における構造平衡が示された(B, inset)。

－95－
目次へ

2．開状態における構造平衡
開状態にて平衡にある 2 種の状態の実体を明らかとするため、酸性で活性化状態のみをとる E71A 変
異体、野生型よりも不活性化状態の割合が大きい Y82A 変異体のメチル TROSY スペクトルを野生型と比較した。測定条件を電気生理解析の条件と合わせるために、まず野生型のスペクトルの温度依存性を調べた(Fig.3A)。pH 3.2 にて温度を 45˚C から５˚C 刻みで低下させたところ、45˚C にて観測された弱いシグ
ナルの強度は温度低下に伴って増大し、強いシグ
ナルの強度は減少した。両者は 30˚C でほぼ一致し、25˚C では逆転した。そこで、電気生理学解析が行われる条件に近い 25˚C にて、野生型と E71A 変異体、Y82A 変異体のシグナル強度を比較した。その結果、選択性フィルターに存在する V76 のメチ
ル基の 2 つのシグナルのうち 1H: -0.13 ppm, 13C:
17.7 ppm に観測されるものの相対強度が、E71A
変異体で 1.0, 野生型で 0.31, Y82A 変異体で 0.17であり、それぞれの開口確率とよく一致した(Fig.3B)。これらの結果から、開状態で観測される
2 つのシグナルはそれぞれ活性化状態と不活性化状態由来のものと結論した。また、上記の温度依存性を利用して、pH 3.2, K+濃度 120 mM の条件下
では 45˚C で活性化状態が、25˚C で不活性化状態

Fig.3 開状態における構造平衡(A) 野生型 KcsA のメチル TROSY スペクトルの温度依存性。pH は 3.2, K+濃度は 120 mM とした。
(B) 野生型、E71A、Y82A の pH 3.2, 25˚C, 120 mM K+
存在下におけるスペクトルの比較。括弧内には V761 由来のシグナルの強度比を示した。

が選択的に観測されることが判明した。

3．選択性フィルターと K+, H2O の相互作用
次に、閉状態と開状態における選択性
フィルターと K+との相互作用を解析す

Fig.4 H2O と V761 とのるため、K+滴定実験を行った。その結果、

NOE
120 mM K+, 90% H2O 存在下における NOESY ス
ペクトル。メチル TROSYのための標識と同時に、Tyr が選択的に 1H 化されたサンプルを用いた。pH
と温度は図中に示した通り。左から閉状態、活性化状態、不活性化状態に対応する。

開状態における K+との相互作用に伴うスペクトル変化が、不活性化状態から活性化状態への移行に伴うスペクトル変化と一致することが明らかとなった。この結果は、活性化状態が K+結合型、不活性化状態が K+非結合型にそれぞれ対応することを示している。また、V76 ・1のシグナル強度の K+濃度依存性から、

45˚C における選択性フィルターと K+との相互作用の解離定数が閉状態において 6 mM, 開状態において50 mM であり、開状態においては閉状態と比較して親和性が 8 倍程度減少することが明らかとなった。
さらに、120 mM K+の存在下、溶媒を 100% D2O から 10% D2O / 90 % H2O に変更して NOESY 解析を行った結果、不活性化状態においてのみ V76 ・1 の近傍に水分子が結合することが明らかとなった(Fig.4)。

－96－
目次へ

4．選択性フィルターの構造変化に寄与するプロトン化部位の同定
化学シフト変化および NOE パターンの変化から、閉状態から開状態への移行時に選択性フィルターの構造が変化することが示された。V76 のシグナル強度変化の pH 依存性から、その構造変化の引き金となるプロトン化部位が Glu, Asp, His 残基であることが示唆されたため、膜貫通領域の Glu, Asp, His 残基
を 1 つずつ Ala に置換した各種変異体のメチル TROSY スペクトルを解析した。その結果、ヘリックスバ
ンドル周辺の H25 を Ala に置換した変異体 H25A において、選択性フィルター近傍のシグナルの pH 感
受性が低下することが明らかとなった。H25 のプロトン化がヘリックスバンドルの構造変化の引き金となるという当研究室の先行報告と合わせると、この結果はヘリックスバンドルの開閉が選択性フィルタ
ーの構造変化と共役していることを示している。

【考察】
本研究によって、KcsA のゲーティング機構が次のように明らかとなった。
中性条件下の閉状態では選択性フィルターは K+に対して解離定数 6 mM の親和性を有するため、細胞外の K+濃度が 4 mM 程度であっても K+を捕捉・保持することができる。酸性条件下の開状態に移行
すると H25 のプロトン化が引き金となってヘリックスバンドルが開き、さらに選択性フィルターの立体構造が変化する。その結果、選択性フィルターと K+との相互作用の解離定数は 50 mM に増大し、K+の脱離が起こる。すなわち、活性化状態と不活性化状態とは、選択性フィルターに K+が結合している構造および K+が脱離して構造変化し H2O が結合した構造にそれぞれ対応し、開状態においては KcsA
は両構造の平衡にある。前述したように閉状態の選択性フィルターは主に K+を保持した状態で存在するため、刺激の直後では K+結合型である活性化状態に大きく偏っているものの、酸性条件下での解離定数の増大のため、イオンを通さない K+脱離型の割合が経時的に増大する。これが、刺激の直後にピーク電流が観測され、その後減衰して一定値に達するという巨視的電流プロファイルの分子機構である。感受する刺激こそ異なるものの、KcsA の電気生理学的性質および選択性フィルターの配列と構造は Kv チャネルとよく類似しており、以上の知見はこれらのチャネルにも適用できると期待される。

学 術 論 文１．S. Igarashi, M. Osawa, S. Ozawa, *I. Shimada. Backbone resonance assignments for the ligand binding subunitof the histidine permease complex (HisJ) from Escherichia coli, under histidine-bound and unbound states.

Biomol NMR Assign, 4, 17-20 (2010)
２．T. Sugiki, H. Takahashi, M. Nagasu, K. Hanada, *I. Shimada. Real-time assay method of lipid extraction
activity. Anal Biochem., 399, 162-7 (2010)
３．T. Nakamura, H. Takahashi, M. Takahashi, N. Shimba, E. Suzuki, *I. Shimada. Direct determination of theinsulin-insulin receptor interface using transferred cross-saturation experiments. J Med Chem, 53, 1917-22(2010)
４．K. Ono, H. Ueda, Y. Yoshizawa, D. Akazawa, R. Tanimura, *I. Shimada, *H. Takahashi. Structural basis forplatelet antiaggregation by angiotensin II type 1 receptor antagonist losartan (DuP-753) via glycoprotein VI.

J Med Chem, 53, 2087-93 (2010)
５． S. Imai, M. Osawa, K. Takeuchi, *I. Shimada. Structural basis underlying the dual gate properties of KcsA.

－97－
目次へ

Proc Natl Acad Sci U S A, 107, 6216-2111 (2010)
６．Y. Mizukoshi, M. Nagasu, *I. Shimada, *H. Takahashi. Precise structural determination of weakly binding
peptides by utilizing dihedral angle constraints. J Biomol NMR, 46, 299-305 (2010).
７．C. Yoshiura, Y. Kofuku, T. Ueda, Y. Mase, M. Yokogawa, M. Osawa, Y. Terashima, K. Matsushima, *I.
Shimada. NMR analyses of the interaction between CCR5 and its ligand using functional reconstitution of
CCR5 in lipid bilayers. J Am Chem Soc, 132, 6768-77 (2010)
８．M. Matsumoto, T. Ueda, I. Shimada. Theoretical analyses of the transferred cross-saturation method. J

Magn Reson, 205, 114-24 (2010)
９．S. Ogino, N. Nishida, R. Umemoto, M. Suzuki, M. Takeda, H. Terasawa, J. Kitayama, M. Matsumoto, H.
Hayasaka, M. Miyasaka, *I. Shimada. Two-state conformations in the hyaluronan-binding domain regulate
CD44 adhesiveness under flow condition. Structure, 18, 649-56 (2010)
11．L. Ruan, M. Osawa, N. Hosoda, S. Imai, A. Machiyama, T. Katada, S. Hoshino, *I. Shimada. Quantitative
characterization of Tob interactions provides the thermodynamic basis for translation termination-coupled
deadenylase regulation. J Biol Chem., 285, 27624-31 (2010)
12．R. Umemoto, N. Nishida, S. Ogino, *I. Shimada. NMR structure of the calponin homology domain of human
IQGAP1 and its implications for the actin recognition mode. J Biomol NMR., 48, 59-64 (2010)
13．E. Kanamori, S. Igarashi, M. Osawa, Y. Fukunishi, I. Shimada, *H. Nakamura. Structure determination of aprotein assembly by amino acid selective cross-saturation. Proteins, 79, 179-90 (2011)
14．M. Yokogawa, M. Osawa, K. Takeuchi, Y. Mase, *I. Shimada. NMR Analyses of the Gβγ Binding andConformational Rearrangements of the Cytoplasmic Pore of G Protein-activated Inwardly Rectifying
Potassium Channel 1 (GIRK1). J Biol Chem., 286, 2215-23 (2011)
15．K. Takeuchi, M. Gal, H. Takahashi, I. Shimada, *G. Wagner. HNCA-TOCSY-CANH experiments withalternate 13C- 12C labeling: a set of 3D experiment with unique supra-sequential information for mainchain
resonance assignment. J Biomol NMR. 49, 17-26 (2011).
16．Kodama Y, Reese ML, Shimba N, Ono K, Kanamori E, Dötsch V, Noguchi S, Fukunishi Y, Suzuki E,*Shimada I, *Takahashi H. Rapid identification of protein-protein interfaces for the construction of acomplex model based on multiple unassigned signals by using time-sharing NMR measurements. J Struct Biol.
174, 434-42 (2011)

国際学会等での招待講演等
嶋田 一夫
１．第一回シグナルネットワーク研究会、東京 2009 年 5 月 29 日
２．INPEC 2009, Itamambuca, Brasil 2009 年 10 月 26 日
３．Structural biology seminar, Vanderbilt University, US，2009 年 11 月 18 日
４．
「構造と機能を基盤とした膜蛋白質研究から覗く未来への展望」、大阪、2010 年 1 月 19 日
５．NEDO 特別講座シンポジウム、東京、2010 年 3 月 9 日
６．COLD SPRING HARBOR ASIA CONFERENCES, Suzhou, China，2010 年 5 月 13 日
－98－
目次へ

７．第 10 回日本蛋白質科学会年会、札幌、2010 年 6 月 16 日
８．EUROMAR/ISMAR, Florence, Italy，2010 年 7 月 6 日
９．Symposium on Structure and Folding of Disease Related Proteins, Seoul National University, Korea、
2010 年 7 月 10 日
10．日本学術振興会、回折構造生物学第 169 委員会、第 32 回研究会、2010 年 7 月 20 日
11．大阪大学蛋白質研究所セミナー、大阪、2010 年 7 月 29 日
12．第 34 回阿蘇シンポジウム、熊本、2010 年 7 月 30 日
13．ICMRBS, Cairns, Queensland, Australia、2010 年 8 月 23 日
14．Frankfurt University seminar, Frankfurt, Germany、2010 年 9 月 6 日
15．日本分光学会 NMR 分光部会シンポジウム、東京、2010 年 9 月 8 日
16．The 2nd International Symposium on Drug Discovery and Design by NMR, Yokohama、2010 年 9 月
30 日
17．INPEC2010, Uppsala, Sweden、2010 年 10 月 8 日
18．Technische Universität München/Helmholtz Zentrum München seminar, München, Germany、2010 年
10 月 6 日、50 名
19．Max Planck Institute seminar, Gottingen, Germany、2010 年 10 月 8 日
20．Functional Proteomics & KIST Symposium, Seoul, Korea, 2011 年 2 月 7 日、100 名

その他
なし

－99－
目次へ

◆ 蛋白構造生物学教室 ◆教 授

清水 敏之（しみず・としゆき）

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

助 教

野口 修治（のぐち・しゅうじ）

平成元年東京大学薬学部卒、平成３年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
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）助 教

大戸 梅治（おおと・うめはる）

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

研究の概要
タンパク質の三次元構造（立体構造）に関する知見は、医薬創製はもとより、その活性や機能の発現の機構の理解に役立ち、さらに、分子および原子のレベルでの生体物質の相互作用、リガンド
認識や酵素反応の機構、タンパク質の分子進化について新たな知識を与える。蛋白構造生物学教室
では、タンパク質の三次元構造の詳細をＸ線回折法により解明する回折構造生物学を教育と研究の中心に据えている。
当教室では、核内で働くタンパク質、相同組み換えに関わるタンパク質、自然免疫に関わるタン
パク質、熱ショックタンパク質、糖の代謝に関わるヒト酵素などを主な対象とし、試料の大量発
現、精製、性状解析から、三次元構造の解析までの構造生物学研究を展開している。
このような研究を通じて、タンパク質の大量発現と高純度精製、タンパク質や核酸と結合するリガンドの三次元構造に基づく分子設計、遺伝子変異によって生ずる変異タンパク質と疾患との関わりの解明なども志向している。これら目標に向けて必要とされる構造研究の方法論、構造知見の利
用法、設備と機器を構築し、これらを駆使する教育研究の体制を整えている。
１．研究の方法的基盤の構築
構造生物学の研究では、微量にしか得られない生体試料を大量に調製する必要がある。この面では、ヒトや真核生物に由来するタンパク質を大量に発現させて、結晶化のために高度に精製するシステムの構築に取り組んできた。発現系としては、大腸菌 E. coli、バキュロウィルスによる培養昆
虫細胞のシステム、ショウジョウバエ S2 細胞を採用している。とくに、アスパラギン（N）結合型糖鎖が付加されている自然免疫系の Toll-Like Receptor（TLR）とその関連タンパク質では S2 細胞のシステムを用いる大量発現と精製に現在重点的に取り組んでいる。
Ｘ線の散乱、回折や吸収を利用する物理化学的な理論と手法の基盤として、分子量が大きなタン
－100－
目次へ

パク質の結晶のＸ線解析を可能とするため、シンクロトロン放射光を用いるＸ線回折法も積極的に利用してきた。研究の環境･設備面では、遺伝子組み換え実験を迅速かつ安全に行うための P2 レ
ベル対応の培養実験室を有し、タンパク質大量発現のための細胞培養用の 10 L 培養スケールのジャーファーメンター装置なども整備した。
２．自然免疫系タンパク質の構造の研究
自然免疫は、病原性の各種因子への防御や自己と他の識別などを担っている。エンドトキシンとして知られるグラム陰性菌のリポ多糖（lipopolysaccharide，LPS）はリンパ球を介さず、マクロファージと樹状細胞を自然免疫により直接活性化する。LPS のエンドトキシン作用のコアを担う lipid A 部分は、
自然免疫系の代表的なタンパク質である Toll-Like Receptor 4(TLR4）受容体、そして、これと会合する MD-2 タンパク質により認識される。Radioprotective 105（RP105）は、主に B細胞表面に発現し，紫外線照射で誘起されるアポトーシスへの抵抗性や B 細胞の増殖に関わるタンパク質として見出された、TLR4 と相同性を有する受容体である。RP105 は細胞内シグナル伝達ドメインを持たず、その細胞外ドメインにおいて

図 1. TLR4/MD-2 と RP105/MD-1

MD-1 タンパク質と会合する。RP105/MD-1 は単独で、あるいによる LPS 認識応答

は、TLR4/MD-2 と協働して、LPS やリポタンパク質に対する自然免疫応答に関与しているとされているが（図 1）、その詳細は明らかでない。これらの受容体は、細菌のエンドトキシンを認識し、重症敗血症を惹起する。これらタンパク質の三次元構造の解明は、防御応答の理解と、敗血症の治療薬などの創製への展開に必須である。そこで、LPS 認識
応答の構造生物学による解明を目指し研究を進め、これまでに、ヒト MD-2 単体のネイティブ構造と、アンタゴニストである lipid IVa との複合体構造を得ている。
本年度は、MD-1 と RP105 との相互作用様式、未知のリガンドについての情報を得るために、
MD-1 と RP105 の結晶構造解析を目指した。
マウス MD-1 は 162 アミノ酸残基からなる分泌タンパク質であり 2 ヶ所の糖鎖結合可能部位を有する。まず、マウス MD-1 自体のシグナル配列を酵母の α-factor シグナルに置き換えたベクターを作製し、メタノール資化性酵母 P. pastoris に導入して、MD-1 の大量発現株を得た。発現させた MD-1 は 4 段階のカラムクロマトグラフィーにより精製した。また、精製途中で酵素
Endoglycosidase Hf により、MD-1 に結合した糖鎖の均一短鎖化を行った。これにより、MD-1 のポリペプチド鎖の 2 ヶ所の糖鎖結合可能部位それぞれに N-アセチルグルコサミンが 1 つ結合した均一な結晶化サンプルが得られた。培養時の温度、攪拌速度、培養スケールや誘導時間などを最適化することで、単量体の MD-1 が 1 リットルあたり約 3 mg 得られた。
シッティングドロップ蒸気拡散法により結晶化を行い、まず硫酸アンモニウムを沈殿剤として、六方晶系の結晶を得た。この結晶は、回折が異方性を示し、温度因子が高いという問題点があり高分解能での解析が困難であった。さらに結晶化スクリーニングを行い、ポリエチレングリコールを沈殿剤として、正方晶系の結晶を得た。構造解析では、MD-1 と MD-2 とのアミノ酸配列の一致度

－101－
目次へ

は 18%と低いため、MD-2 の構造を用いた分子置換法は適用できなかった。そこで、六方晶系の結晶について重原子置換体を作製し、異常分散効果を利用した単一重原子同型置換法により位相を求め、分解能 2.4 Å で MD-1 のモデルを構築した。このモデルを用いて、正方晶系の回折強度データに対して構造精密化を行い、最終的に分解能 1.65 Å で MD-1 の構造を決定した（PDB ID: 3M7O）。
Ｘ線回折実験は、研究室の回折実験装置、および、シンクロトロン放射光Ｘ線（Photon Factory）
を用いて行った。
MD-1 は、二つの逆平行 β シートからなる β カップフォールドと呼ばれる構造をとり、一方の βシートは 6 本の β 鎖で、もう一方の β シートは 3 本の β 鎖で構成されている（図 2）。糖鎖結合可能部位の Asn96 と Asn156 には、N-アセチルグルコサミンの電子密度が確認できた。MD-1 の 2 つの β シートの間には長さ 25 Å、幅 5 Å、深さ 10 Å 程度の疎水的なポケットが存在しており、その内部には連続した電子密度が確認できた。質量分析の結果より、精製した MD-1 には様々な分子種の脂質が結合していることが明らかになった。これらは発現の際に P. pastoris 由来の脂質が MD-1に結合した内因性のリガンドであると考え、代表的な分子種としてフォスファチジルコリンをモデルに組み込んだ。フォスファチジルコリンの 2 本の脂肪酸鎖は、MD-1 の疎水性残基に囲まれ、ファンデルワールス相互作用により安定化されている。これらの内因性のリガンドは、生体中でもMD-1 に結合して、タンパク質の安定性やリガンドとの反応性に影響している可能性がある。

図 2. MD-1 の結晶構造（ステレオ図）
フォスファチジルコリン(PC2)，N -アセチルグルコサミン(NAG1 と NAG2)とジスルフィド結合
を ball & stick モデルで示す。

得られた MD-1 の構造は、アミノ酸配列の相同性から予想されたように、MD-2 の構造と概ね一致するがいくつかの興味深い相違点が明らかになった。MD-1 は MD-2 と比較して、ポケットの入り口付近に電荷を有するアミノ酸残基が少ない。MD-2 では、これらの電荷を有するアミノ酸残基と lipid A のリン酸基との間の静電相互作用が結合に重要である。また、MD-1 のポケットの体積はMD-2 と同程度だが、両者のポケット内部の形状は大きく異なっている。これらの差異は、MD-1と MD-2 が異なる様式でリガンドと相互作用することを示唆している。
精製したマウス MD-1 を用いたネイティブ PAGE により、MD-1 と LPS のアンタゴニストである
－102－
目次へ

lipid IVa が安定な複合体を形成することが明らかになった。
今後は MD-1 と RP105 との複合体の精製方法を確立し、高純度の試料が得られ次第結晶化を行う。
３．ヒト熱ショックタンパク質 Hdj1 の構造生物学的研究
癌の温熱療法に伴って生ずるヒトの熱ショックタンパク質 Hdj1 の性状を調べ、結晶化を行った。
Hdj1 は、非ネイティブ状態のタンパク質と Hsp70 の C 末領域を同時に認識し、非ネイティブ状態
タンパク質を Hsp70 に渡し、また Hsp70 の ATPase 活性を亢進させることで、Hsp70 によるタン
パク質の折りたたみを促進させる機能を持つ分子シャペロンである。また、ハンチントン病に付随して見られる細胞内でのハンチントン凝集にも関わるとされている。Hsp70 の C 末端のヘキサペ
プチドの共存下で Hdj1 の C 末端側 22 kDa ドメインの新しい結晶が得ることができ、シンクロト
ロン放射光Ｘ線を利用して構造を解析した（PDB ID: 3AGX, 3AGY, 3AGZ）。Hdj1 の C 末端側ドメ
インは二量体であり、各プロトマーは N 末端からドメイン I、II、および C 末端ヘリックスの 3 つの構造ドメインから形成されている（図 3）。ペプチド結合サイトは各プロトマーのドメイン I に 2
カ所（サイト 1 と 2）存在することが初めて明らかとなった。サ
イト 1 に結合したペプチドは伸びきったコンフォメーションであり、ドメイン I と反平行βシートを形成している。ヘキサペプ
チドに存在する酸性残基の Glu と Asp は Hdj1 の Lys と静電相互作用を形成している。ヘキサペプチドの Ile 残基は、ドメイン Iの His 残基の側鎖が移動することによって生じた狭い疎水性の窪みにはまり込んでいる。サイト 2 に結合したペプチドもドメ
イン I と反平行 β シートを形成している。サイト 2 の疎水性領域はサイト 1 のものに比べると浅く幅広いものであり、Phe やTyr のような大きな疎水性側鎖が複数含まれるペプチドでも結合できる余地がある。このような立体構造上の特徴から、サイト 1
は Hsp70 の C 末端を特異的に認識する領域であり、サイト 2 は

図 3. Hdj と Hsp70 C 末端

非天然状態のポリペプチド鎖が結合する領域であることが推察

ペプチドとの複合体構造された。
４．相同組み換えに関わるタンパク質
相同組み換えは DNA 損傷の修復、崩壊した複製フォークの回復、減数分裂期における正常な染色体分配など広範な生理機能に関わっている。相同組み換えは DNA 二重鎖切断がシグナルとなって開始され、MRN 複合体による 3’末端が突出した単鎖 DNA (ssDNA)の生成、ssDNA 領域への
ssDNA 結合タンパク質 RPA の結合が起こる。その後、RPA が除去されながら Rad51 リコンビナー
ゼ （分裂酵母の場合 Rhp51：本文では Rad51 で統一する）が、ssDNA 上に presynaptic filament を形成する。これらの過程は原核生物でも真核生物でも基本的には同じであると考えられるが、生体内では速やかに RPA が一本鎖 DNA に結合してしまうため Rad51 が結合できずフィラメント形成ができない。このため Rad51 フィラメントの形成を仲介するメディエーターを必要とする。そのようなメディエーターの一つとして Swi5-Sfr1 複合体が同定された。その後の研究により Swi5-Sfr1 複

－103－
目次へ

合体は Rad51 フィラメントの安定化、ATPase 活性の上昇など Rad51 の直接的な活性化作用をもつことが判明した。現在 Swi5 単体の結晶化および Swi5-Sfr1 の結晶化に成功しており構造解析を行っている。
５．植物における活性酸素産生酵素の構造科学的研究
活性酸素種は動植物を問わず重要な生理活性物質でありその生成は厳密に制御されている。本申請は植物の感染防御応答において中心的な役割を果たす膜タンパク質の活性酸素生成酵素（NADPH oxidase；
イネでは OsRbohB）に焦点をあて、動物食細胞のものとは異なる活性化機構を明らかにし、活性酸素生
成の制御過程を原子レベルで明らかにすることを目的とする。イネ由来の OsRac1 と OsRbohB の相互作
用をタンパク質構造学的に解析するため、OsRac1 の相互作用ドメインである OsRbohB の N 末端領域の立体構造を 2.4Å 分解能で明らかにした。OsRbohB

図 4. OsRbohB の N 末端領域の構造

はスワップする形でホモ二量体を形成していた。また OsRbohB は N 末端領域に２つの EF-hand motif（EF1 と EF2）をもつと予想されていたが、カルシウムが結合しているのは EF1 のみであることが明らかとなった。さらにアミノ酸配列からは予想できない EF-hand 様モチーフを 2 つ有していることが判明した。Rac1 の結合領域は二量体化す
ることで形成されるコイルドコイル領域であることが変異体実験および NMR 実験により判明した。
また Rboh は細胞質側の EF ハンド領域を含む N 末端ドメインと、NADPH ドメインと FAD ドメインから形成される C 末端ドメインが分子内の結合により活性が制御されていることが予想される。
このため実際に N 末端ドメインと C 末端ドメインが相互作用をするかどうか調べたところ実際に相互作用することが判明した。
６．ヒトのリソソーム酵素などの構造の研究
これまで我々は、ヒトのリソソーム酵素など、糖鎖含有タンパク質の構造研究法の開発に向けて取り組んできた。
ヒト β-ガラクトシダーゼは糖タンパク質、スフィンゴ脂質、ケラタン硫酸などの末端に結合した β-ガラクトースを加水分解する酵素であり、その遺伝子変異により、GM1 ganglisidosis やMorquio B 病を惹起する。本酵素は約 70 kDa の前駆体として発現され、リソソームにおいてプロ
セシングを受け約 58 kDa の成熟体酵素へと転換される。ヒト β-ガラクトシダーゼについて、上述の MD-1 と同様に P. pastoris を用いて前駆体酵素として発現させ、糖鎖の短鎖化を経て、精製試料を調製した。さらに、タンパク質分解酵素で処理することにより、成熟型酵素とほぼ対応する位置でプロセシングされた試料を得た。この試料を用いて阻害剤である 1-デオキシガラクトノジリ
マイシン存在下で結晶を析出させた。さらに、得られた結晶を、ガラクトースを含む溶液に浸潤させることでガラクトース複合体結晶を得た。これら 2 種類の結晶について、シンクロトロン放射光
Ｘ線（Photon Factory)を用いて 1.8 Å までのＸ線回折データを収集した。回折強度データに分子置

－104－
目次へ

換法を採用することにより、構造の解析に成功した。結晶の非対称単位中には、4 分子の β-ガラ
クトシダーゼが存在し、それらは 2 組の 2 量体を形成していた。ヒト β-ガラクトシダーゼは TIM
barrel domain と 2 つの β ドメインから構成され、リガンドは TIM barrel domain が形成するポケットの底に結合していた。今後、得られた構造をもとに、酵素反応機構や遺伝子変異による疾病との関係を検討する予定である。

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、タンパク質の階層性、分子間の相互作用、タンパク質などの三次元構造と酵素反応についての構造論的な基礎を中心に、清水が講義している。この構造化学の教育は、生体での分子の相互作用を原子と分子のレベルで理解する上では不可欠なものであり、三次元構造に立脚した分子論的な見方が薬学教育では一層重要になるとの認識に基づいている。「構造分子薬学」では、結晶構造解析の基本的な事項、すなわち結晶化、回折現象、結晶構造因子、位相決定などを講義している。これは、生命物理化学教室による核磁気共鳴法に関わる講義と併せて、清水が担当している。
「生物物理学」では、構造生物学によるタンパク質リン酸化酵素、分子スイッチとして働く
GTP 結合タンパク質（三量体 G タンパク質、低分子量 G タンパク質）、転写因子に代表される
DNA 結合タンパク質を取り上げ、構造からどのようなことがわかったかを講義している。
「医療科学Ⅱ」では、タンパク質の構造をもとにした薬物設計の具体例を紹介している。
薬学部の３年生の実習としては、物理化学系教室による「薬学実習Ⅲ」のコースのひとつを担当
しているが今年から実習内容を全面的に改定した。鶏卵から卵白リゾチームを陽イオン交換樹脂を利用して精製し、自ら精製したタンパク質を結晶化させた。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した。また、すでに用意した回折データを処理することにより結晶の格子定数を決定し、さらに用意された電子密度に対しアミノ酸をあてはめていくモデリング操作をコンピュータグラフィクス上で行っていく作業を行う。なお、薬学実習Ⅲ
では、学生を３グループに分け、担当教室が各グループを４日間のコースで履修させるものとしている。
大学院講義としては、「基礎薬科学特論Ⅱ」を清水が分担で担当している。この講義では、生体分子のＸ線結晶構造解析法、NMR による構造解析と、蛍光法、質量分析法による高感度分析に関する講義と、天然有機化合物の生合成機構、ケミカルバイオロジーによる創薬に関する講義をオム
ニバス形式で行われる。分担では、構造生物学の基礎と応用として、タンパク質などのＸ線回折法
による三次元構造の解析を、基礎理論から実際までを簡潔かつ系統的に示し、当教室での回折構造
生物学の研究例も採りあげている。
さらに、「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
－105－
目次へ

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。

自己点検･評価
本年度３月に佐藤能雅教授が定年退官し、５月より清水敏之教授が後任として着任した。
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 MD-1 の単体での構造解析やヒト熱ショックタンパク質 Hdj1 と Hsp70 のＣ末ペプチドとの複合体構造を論文として発表した。また、植物における活性酸素産生酵素の制御ドメインのユ
ニークな構造も論文として発表することができた。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。
まだ完全とはいえないが通常の実験を行うには十分な研究環境が整った考えている。

学 術 論 文1) Harada, H., Ohto, U., and Satow, Y. (2010) Crystal structure of mouse MD-1 with endogenous
phospholipid bound in its cavity. J. Mol. Biol. 400, 838–846.
2) Suzuki, H., Noguchi, S., Arakawa, H., Tokida, T., Hashimoto, M., and Satow, Y. (2010) Purification,
crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of human heat shock protein (Hsp) 40,
Hdj1, and its C-terminal peptide-binding domain. Acta Crystallogr. F66, 1124-1126.
3) Suzuki, H., Noguchi, S., Arakawa, H., Tokida, T., Hashimoto, M., and Satow, Y. (2010) Peptidebinding sites as revealed by the crystal structures of the human Hsp40 Hdj1 C-terminal domain incomplex with the octapeptide from human Hsp70. Biochemistry, 49, 8577-8584.
4) Noguchi, S. (2010) Isomerization mechanism of aspartate to isoaspartate implied by structuresof Ustilago sphaerogena ribonuclease U2 complexed with adenosine 3'-monophosphate. Acta
－106－
目次へ

Crystallogr. D66, 843–849.
5) Noguchi, S. (2010) Structural changes induced by the deamidation and isomerization of asparagine
revealed by the crystal structure of Ustilago sphaerogena ribonuclease U2B. Biopolymers, 93, 1003–
1010.
6) Iwamoto, M., Hishiki, A., Shimada, T., Imasaki, T., Tsuda, J., Kita, K., Shimizu, T., Sato, M. andHashimoto, H. (2010)
Crystallization and X-ray diffraction studies of DNA-free and DNA-bound forms of EcoO109I DNA
methyltransferase

Acta Crystallogr. F66, 1528-1530

7) Crystal structure and functional implication of zinc-finger domain of Nanos (2010)
Hashimoto, H., Hara, K., Hishiki, A., Kawaguchi, S., Shichijo, N., Nakamura, K., Unzai, S., Tamaru,Y., Shimizu, T. and Sato, M.

EMBO Reports 11, 848-853

8) Kuwabara, N., Hashimoto, H., Yamada, N., Unzai, S., Ikeguchi, M., Sato, M., Murayama, Y., Iwasaki,
H. and Shimizu, T. (2010)
Expression, Purification and crystallization of Swi5 and the Swi5-Sfr1 complex from fission yeast

Acta Crystallogr. F66, 1124-1126
9) Yanagihara I, Nakahira K, Yamane T, Kaieda S, Mayanagi K, Hamada D, Fukui T, Ohnishi K,
Kajiyama S, Shimizu T, Sato M, Ikegami T, Ikeguchi M, Honda T, Hashimoto H. (2010)
Structure and functional characterization of Vibrio parahaemolyticus thermostable direct hemolysin(TDH).

J. Biol. Chem. 285, 16267-16274

10) Hara, K., Hashimoto, H., Murakumo Y., Kobayashi, S., Kogame, T. , Unzai, S., Akashi, S., Takeda,
S., Shimizu, T., and Sato, M. (2010)
Crystal structure of human REV7 in complex with a human REV3 fragment and structural implicationof the interaction between DNA polymerase ζ and REV1

J. Biol. Chem. 285, 12299-122307

11) Oda, T., Hashimoto, H., Kuwabara, N., Akashi, S., Hayashi, K., Kojima, C., Wong, H.L., Kawasaki,T., Shimamoto, K., Sato, M., and Shimizu, T. (2010)
The structure of the N-terminal regulatory domain of a plant NADPH oxidase and its functional
implications J.Biol.Chem. 285, 1435-1445

総 説 ・ 著 書 ・ そ の 他
1) 清水敏之 (2010)

転写「入門 構造生物学」共立出版 103-111

2) Suzuki, H., Noguchi, S., and Satow, Y. (2010) Crystal structure of the C-terminal peptide-binding
domain of human Hsp40 complexed with a C-terminal octapeptide of human Hsp70. Photon Factory

Activity Report 2009 #27 PartB, 218.
3) Noguchi, S. (2010) Structural change induced by deamidation and isomerization of asparagine asrevealed by the crystal structure of Ustilago sphaerogena ribonuclease U2B. Photon Factory Activity

Report 2009 #27 Part B, 219.

－107－
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

准教授

有田 誠（ありた・まこと）

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

助 教

井上 貴雄（いのうえ・たかお）

平成10年東京大学薬学部卒、平成15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

河野 望（こうの・のぞむ）

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

特任助教

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

－108－
目次へ

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
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。
また、セルソーティングなどの手法を用いることで急性炎症反応を制御する細胞の同定や機能解析も行っており、脂肪酸代謝酵素の遺伝子改変マウス等と組み合わせ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。
2010 年における主な研究成果を以下に述べる。
1. 急性炎症の収束に関わる細胞の同定および機能解析
急性炎症は外傷や感染症に対する防御において重要な生体反応である。その進行は、浮腫の発生と好中球の流入を伴う初期過程と、それに続いてアポトーシスした好中球や組織片が炎症部位から除去される収束過程からなる。初期過程については多くの研究がなされてきたが、収束過程については不明な点が多い。炎症の収束が適切になされないと慢性炎症や組織損傷へとつながるため、炎症の収束についての理解は重要である。我々は、炎症過程の細胞を解析した結果、炎症の収束期に好酸球が増加することを見いだし、depletion 実験によりこの細胞が炎症の収束に寄与することを明らかにした。さらにこの細胞は炎症収束期において抗炎症性脂質メディエーター（プロテクチン
D1、リポキシン A4）を産生し、積極的に炎症収束に寄与している可能性が示唆された。
1-1. 急性炎症の収束期に現れる細胞群の特定
酵母の細胞壁成分である zymosan をマウス
腹腔内に投与し、急性腹膜炎を誘導した。
zymosan 投与後の腹腔内細胞を経時的に採取し、表面抗原に対する蛍光抗体で標識し、フローサイトメトリーにより細胞種の経時変化を測定した。その結果、炎症の初期過程（〜4h）において好中球（F4/80-, Gr-1+）の浸潤が認められ、続いて収束期（24〜48 h）では好中球の減少と F4/80 陽性細胞（主に Mφ）の増加が認められた（図 1A, B）。さらに収束期に増加する F4/80 陽性細胞群は、ミトコンド
リアに特異的に取り込まれる蛍光色素
Rhodamine 123（R123）によって主に２つの群に分離された（図 1C）。これらの細胞集団を

mid

lo

図 1. 炎症の進行と F4/80 R123 細胞胞

フローサイトメーター（FACS Aria）を用いて

－109－
目次へ

精製したところ、R123 で強く染まる細胞は Mφに特徴的な形状および遺伝子発現を示し、一方のR123 で弱く染まる細胞は形状、遺伝子発現から好酸球であることが明らかになった。
1-2. 好酸球は炎症の収束を促進する
野生型マウス、好酸球を depletion したマウス、depletion 条件下に外から好酸球を投与したマウスに、それぞれ酵母ザイモザンを腹腔内投与し、急性腹膜炎を誘導した。炎症収束の指標として、①腹腔内に残存する好中球数、②ザイモザンを取り込んだ細胞の所属リンパ節への移行、の２点を評価した。好酸球（Siglec-F+F4/80+） の depletion には、好酸球の分化誘導に重要なサイトカイン IL-5 に対して特異的なモノクローナル抗体 (TRFK5) を用いた (図 2B)。一方、外から投与する好酸球
は 、 IL-5 ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス か ら
Percoll 密度勾配遠心法および磁気細胞分離装
置を用いて調製し、好酸球が集積しはじめる
炎症開始後 12 時間のタイミングで腹腔内投与した（図 2A）。その後、収束期にあたる炎症開始後 24 時間の腹腔内細胞を回収し、フローサイトメーターを用いて組織中に残存す

図 2. 好酸球の炎症収束への影響

る Gr-1 陽性の好中球数を測定した。ザイモザンを取り込んだ細胞の所属リンパ節への移行については、FITC で蛍光標識したザイモザンを腹腔内投与し、所属リンパ節である胸腺リンパ節に存在する FITC 陽性細胞数を、フローサイトメーターを用いて測定した。その結果、好酸球を depletion
したマウスで認められる好中球数の増加は、外から好酸球を投与することで、ほぼ正常レベルにまで回復した （図 2C）。さらに、好酸球 depletion の状態で減少した FITC 陽性細胞の所属リンパ節への移行についても、外から好酸球を投与することで有意な増加が認められた （図 2D）。以上の結果より、好酸球が炎症の収束を積極的に促進する機能を有することが示された。
1-3. F4/80midR123lo 細胞は抗炎症性脂質メディエーター産生細胞である炎症の進行にはサイトカインなどのペプチド性メディエーターに加え、脂質メディエーターが重要な役割を果たしていることが知られている。例えば、アラキドン酸代謝物であるプロスタグラン
ジン E2（PGE2）は血管透過性の亢進を引き起こし、またロイコトリエン B4（LTB4）は強力な好中球の誘因物質として炎症の初期過程に関わることが知られている。一方、リポキシン A4（LXA4）やプロテクチン D1（PD1）などの抗炎症性脂質メディエーターは炎症収束期に発現し、好中球の浸潤および炎症性サイトカインの産生を抑制、さらに Mφの異物のクリアランス能を高めること
で、炎症の収束過程に関わっていると考えられている。しかし、これら抗炎症性メディエーターの主たる産生細胞は特定されていなかった。

－110－
目次へ

炎症収束期すなわち zymosan 投与後 24 hの時点において、好酸球を depletion した
マウスの腹腔浸出液中の抗炎症性脂質メ
ディエーター量を ELISA 及び LC-MS/MS
を用いて測定したところ、コントロール
マウスに比べて LXA4 や PD1 のレベルが著しく低いことが明らかになった（図 3）。
さらに腹腔内から回収された細胞を invitro で 刺 激 し た と こ ろ 、 好 酸 球 を
depletion した状態では明らかに LXA4 やPD1 の産生能が低下していた。また、好酸球では LXA4 や PD1 の産生酵素である
12/15-リポキシゲナーゼの発現量が著し

図 3. 好酸球 depletion による抗炎症性

く高いことも確認された。以上の結果よ脂質メディエーター産生への影響

り、好酸球は炎症収束期において LXA4 やPD1 を産生する細胞であることが明らかにAなった。さらに、好酸球 depletion マウスで認められる、腹腔内に残存する好中球数の増加は、炎症局所に LXA4 もしくは PD1 を添加することで正常な数まで低下した（図4A）。また zymosan を取り込んだ細胞の胸腺リンパ節への移行の減少も LXA4 もしくは
PD1 を添加することでレスキューされた（図 4B）。従って、これらの脂質メディエーターはそれぞれ単独で、好酸球 depletionによる収束の遅延をレスキューできることBが分かった。

本研究において我々は、炎症収束期に現れる細胞として好酸球を見いだし、この細胞が炎症の収束に促進的に働く細胞であることを depletion 実験から明らかにした。またこの細胞は LXA4 や PD1 といった抗炎症性脂質メディエーターの産生細胞であることを明らかにした。LXA4 や PD1 には、好中球の浸潤および炎症性サイトカインの産生を抑制、さらに Mφの異物のクリアランス能を高める活性などが報告されている。実図 4. LXA4 と PD1 による収束遅延のレスキュー

－111－
目次へ

際に好酸球 depletion マウスで認められる炎症収束の遅延が、炎症局所に LXA4 を添加することでほぼ完全にレスキューされたことからも、炎症の収束における脂質メディエーターの重要性が支持された。以上の結果から、炎症収束期に現れる好酸球は、抗炎症性メディエーターの産生を介して周囲の細胞に作用し、炎症が速やかに収束する環境を整えるような役割を果たしている可能性が考えられた。炎症の収束はこれまで単に起炎反応の拡散あるいは減弱化として捉えられてきたため、分子レベルでの解析がほとんどなされていなかった。本研究で明らかになった好酸球の機能を起点として、今後炎症収束のメカニズムがさらに解明されていくことが期待される。
【文献】
Eosinophils promote resolution of acute peritonitis by producing proresolving mediators in mice.
Yamada T., Tani Y., Nakanishi H., Taguchi R., Arita M. and Arai H.

FASEB J. 25(2), 561-8, (2010)

2. 生体膜脂肪酸組成変化に対する細胞応答の解析
生体膜の主要な構成成分であるリン脂質は、飽和脂肪酸から高度不飽和脂肪酸まで様々な脂肪酸が結合している。これらの脂肪酸により形成される生体膜の疎水性環境は、膜のダイナミクスや膜タンパク質の機能に重要であり、食餌由来の脂肪酸など外来性因子による生体膜環境の変化に応答して、脂肪酸組成を変化させ適切な膜環境を維持していると考えられる。しかしながら哺乳動物において、このような膜脂肪酸環境変化に対する生体応答は、これまでほとんど明らかになっていない。本研究では、培養細胞を用いて脂肪酸不飽和化酵素及びリン脂質脂肪酸転移酵素の発現抑制系を利用し、リン脂質の脂肪酸組成を変化させた時の細胞応答を解析した。
2-1．SCD1 の発現抑制によってリン脂質の脂肪酸組成が変化し、小胞体ストレス応答が活性化する
Stearoyl-CoA-desaturase 1 (SCD1)は、飽和脂肪酸に二重結合を導入することでモノ不飽和脂肪酸を合成する活性を持ち、細胞内の飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸のバランスを規定する重要な酵素である（図 1）。HeLa 細胞において SCD1 の発現抑制を行ったところ、リン脂質中の飽和脂肪酸の増加、モノ不飽和脂肪酸の減少がみられた。一方、遊離脂肪酸の量および脂肪酸組成には変化がみられなかった（図 2A, B）。またリン脂質の脂肪酸組成変化に加えて、SCD1 を発現抑制した細胞では顕著な細胞死がみられた。この細胞死はカスパーゼ依

図 1. SCD1 による脂肪酸不飽和化反応

存的な細胞死であったことから、SCD1 の発現抑制により何らかの細胞内シグナルが活性化していることが考えられた。
SCD1 の発現抑制により引き起こされる生体応答を探索した結果、小胞体ストレス応答(UPR,
Unfolded Protein Response)の下流で誘導される CHOP や Bip の遺伝子発現が著しく上昇していることを見出した（図 2C）。UPR は、小胞体内に異常タンパク質が蓄積すると活性化し、小胞体の恒

－112－
目次へ

常性維持に重要な細胞内シグナルである。UPR のセンサータンパク質である IRE1、PERK の活性化を検討した結果、SCD1 発現抑制下では IRE1 の活性化によって起こる XBP1 mRNA のスプライシ
ング、PERK の活性化によっておこる自己リン酸化がみられた（図 2D）。以上の結果から、SCD1の発現抑制により UPR が引き起こされることが明らかとなった。
SCD1 発現抑制によっA

Bて起こる UPR の活性化
は、SCD1 の生成物であるオレイン酸を培地に添加することにより完全に抑制された。この抑制効
果はオレイン酸のみならC
Dず、他の不飽和脂肪酸においても観察された。一方、飽和脂肪酸の添加は
SCD1 の発現抑制による
UPR を大きく増強させた。

図 2. SCD1 発現抑制によるリン脂質飽和脂肪酸の増加と UPR の誘導

2-2. LPCAT3 の発現抑制により、SCD1 発現抑制時の UPR が増強される
SCD1 の発現抑制による UPR の活性化が様々な不飽和脂肪酸の添加により抑制されたことから、リン脂質中の飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸のバランスが UPR の活性化に重要であると考えられた。
そこで SCD1 の発現抑制下において、様々なリン脂質脂肪酸転移酵素を発現抑制し、SCD1 の発現
抑 制 に よ り 誘 導 さ れ る UPR に 影 響 を 与 え る 分 子 を 探 索 し た 。 そ の 結 果 、 LPCAT3 （ Lysophosphatidylcholine acyltransferase 3）の発現抑制により、SCD1 の発現抑制によって起こる UPR が著しく増強した（図 3A, B）。LPCAT3 は生体膜リン脂質の主要な分子種であるホスファチジルコ
リン（PC）に不飽和脂肪酸を導入する活性を有する酵素である。脂質解析の結果、SCD1、
LPCAT3 同時発現抑制細胞では、
SCD1 単独発現抑制細胞に比べAてリン脂質画分の不飽和脂肪酸量の減少が認められた。以上の結果から、リン脂質中の飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸の量のバラB

ンスが飽和脂肪酸側に傾くと、UPR が活性化することが強く示唆された。
近年、肥満や糖尿病でみられる高脂肪酸血症により起こる脂肪毒性(インスリン抵抗性などの細胞機能障害)の分子機構と図 3. SCD1 発現抑制および飽和脂肪酸によって誘導される UPR のLPCAT3 発現抑制による増強

－113－
目次へ

して、飽和脂肪酸によって引き起こされる UPR が注目されている。リン脂質の脂肪酸組成変化が脂肪毒性に関与するか検証するために、飽和脂肪酸による UPR の活性化に対する LPCAT3 発現抑制の効果を調べた。その結果、LPCAT3 の発現抑制により、飽和脂肪酸添加による UPR の活性化は著しく増強した（図 3A, B）。このことから、LPCAT3 は脂肪毒性に関与する新規遺伝子であり、リン脂質の脂肪酸組成は脂肪毒性に関与することが示唆された。
本研究の結果から、生体膜リン脂質の脂肪酸組成の飽和脂肪酸/不飽和脂肪酸の量のバランスが飽和脂肪酸側に傾くと、UPR が誘導されることが示唆された。今後、生体膜リン脂質の脂肪酸組
成変化による UPR 活性化の分子機構、および UPR の下流で制御されるリン脂質・脂肪酸代謝酵素の解析を行うことにより、生体膜リン脂質の脂肪酸組成の恒常性維持における UPR の意義について明らかにしていきたい。
【文献】
Decrease in membrane phospholipid unsaturation induces unfolded protein response.
Ariyama H., Kono N., Matsuda S., Inoue T. and Arai H.

J. Biol. Chem., 221, 87-95 (2010)

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。今年度より新たに開講した「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、今年度から 7 学期に変更し、薬剤師の人材育成を意識した講義に変更した。学生からのフィードバックを参考に、より良い講義内容になるように努めている。
大学院講義としては、基礎薬科学特論の中で「蛋白質の取り扱いと精製法」について集中的に講義を行っている。生物系大学院生の殆どは、リコンビナントおよび細胞・組織から抽出したものを含めて、何らかの蛋白質を扱っている。しかしながら、その基本的扱い方を殆ど知らない。そこで、本講義では、蛋白質はなぜ失活するのか、それをどのように食い止められるのか、という内容を、酸化、蛋白質分解、カオトロピック効果等の基本的原理を紹介しながら講義を行っており、受講した大学院生から非常に良い反響を得ている。
衛生化学教室では「世界に通用する高いオリジナリティーを持つ研究」を目指している。単に既存の研究の模倣ではなく、常に独創性の高い研究を行うことは容易ではない。そのために研究室での教育としては、最先端の情報に敏感であることはいうまでもなく、「各個人が自分の考えをはっきりと持つ」ことを重要視している。大学院の研究生活では生体成分の取り扱い方、生化学、分子

－114－
目次へ

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、炎症の収束期に特異的に集積する細胞として好酸球を同定し、この細胞が炎症を抑制する脂質メディエーターを産生することで積極的に炎症の収束を促進する可能性を見出した。これまで好酸球と言えば、アレルギー反応を促進させる役割が注目されていたが、今回の研究で急性炎症の収束にも関わる可能性が示唆され、好酸球の新しい機能を提唱したと同時に、これまで明らかになっていなかった炎症の収束メカニズムの一端を明らかにできたと考えている。
またこれまでに当研究室では、生体膜リン脂質の脂肪酸組成を規定する遺伝子群を線虫遺伝学により同定してきた。これらの遺伝子の機能阻害により、生体膜リン脂質の脂肪酸組成を特異的に変化させたときに細胞機能にどのような影響を与えるか、が次の大きな課題となっている。本年度の研究成果である「生体膜リン脂質脂肪酸組成変化による小胞体ストレス応答の活性化」は、その一例を示すことができたと考えている。今後、生体膜リン脂質の脂肪酸組成を規定する遺伝子群のノックアウトマウスや線虫欠損変異体を詳細に解析していくことで、生体膜脂肪酸の生物学的意義がさらに解明できるものと期待している。

学 術 論 文⑴ Eosinophils promote resolution of acute peritonitis by producing proresolving mediators in mice.
Yamada T., Tani Y., Nakanishi H., Taguchi R., Arita M. and Arai H.

FASEB J. 25(2), 561-8, (2010)⑵ Intracellular PLA1 and Acyltransferase, Which Are Involved in Caenorhabditis elegans Stem Cell
Divisions, Determine the sn-1 fatty acyl Chain of Phosphatidylinositol.
Imae R., Inoue T., Kimura M., Kanamori T., H.Tomioka N., Kage-Nakadai E., Mitani S. and Arai H.

Mol. Biol. Cell, 21, 3114-3124 (2010)⑶ Multivesicular body formation requires OSBP-related proteins and cholesterol.
Kobuna H., Inoue T., Shibata M., Gengyo-Ando M., Yamamoto A., Mitani S. and Arai H.

PLoS Genetics, 6, e1001055 (2010)⑷ Decrease in membrane phospholipid unsaturation induces unfolded protein response.
Ariyama H., Kono N., Matsuda S., Inoue T. and Arai H.

－115－
目次へ

J. Biol. Chem., 221, 87-95 (2010)⑸ ATP-binding cassette transporter A1 (ABCA1) is involved in hepatic α-tocopherol secretion.
Shichiri M., Takanezawa Y., Rotzoll D.E., Yoshida Y., Kokubu T., Ueda K., Tamai H. and Arai H.

J. Nutr. Biochem., 21, 451-456 (2010)⑹ Resolvins as regulators of the immune system.
Seki H., Sasaki T., Ueda T. and Arita M.
Scientific World Journal, 10, 818-831 (2010)⑺ Resolvin E1 receptor activation signals phosphorylation and phagocytosis.
Ohira T., Arita M., Omori K., Recchiuti A., Van Dyke TE. and Serhan CN.
J. Biol. Chem., 285, 3451-3461 (2010)⑻ Neuroprotectin D1/protectin D1 stereoselective and specific binding with human retinal pigment
epithelial cells and neutrophils.
Marcheselli VL., Mukherjee PK., Arita M., Hong S., Antony R., Sheets K., Winkler JW., Petasis NA.,
Serhan CN. and Bazan NG.

Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids, 82, 27-34 (2010)⑼ Lipoxin A4 reduces lipopolysaccharide-induced inflammation in macrophages and intestinal epithelial
cells through inhibition of NF-kB activation.
Kure I., Nishiumi S., Nishitani Y., Tanoue T., Ishida T., Mizuno M., Fujita T., Kusumi H., Arita M.,
Azuma T. and Yoshida M.

J. Pharmacol. Exp. Ther., 332, 541-548 (2010)⑽ Resolvin E1, an endogenous lipid mediator derived from eicosapentaenoic acid, prevents dextran
sulfate sodium-induced colitis.
Ishida T., Yoshida M., Arita M., Nishitani Y., Nishiumi S., Masuda A., Mizuno S., Takagawa T.,
Morita Y., Kusumi H., Inokuchi H., Serhan CN., Blumberg RS. and Azuma T.

Inflamm. Bowel Dis., 16, 87-95 (2010)⑾ Development and application of a near-infrared fluorescence probe for oxidative stress based on
differential reactivity of linked cyanine dyes.
Oushiki D., Kojima H., Terai T., Arita M., Hanaoka K., Urano Y. and Nagano T.

J. Am. Chem. Soc., 132, 2795-2801 (2010)⑿ Glucagon Regulates Intracellular Distribution of Adipose Differentiation-Related Protein during
Triacylglycerol Accumulation in the Liver.

－116－
目次へ

Takahashi K., Sasabe N., Ohshima K., Kitazato K., Kato R., Masuda Y., Tsurumaki M., Obama T.,
Okudaira S., Aoki J., Arai H., Yamaguchi T. and Itabe H.

J. Lipid Res., 51, 2571-2580 (2010)⒀ A novel enzyme immunoassay for the determination of phosphatidylserine-specific phospholipase A(1)in human serum samples.
Nakamura K., Igarashi K., Ohkawa R., Saiki N., Nagasaki M., Uno K., Hayashi N., Sawada T.,
Syukuya K., Yokota H., Arai H., Ikeda H., Aoki J. and Yatomi Y.

Clin. Chim. Acta, 411, 1090-1094 (2010)⒁ Alpha-tocopherol transfer protein disruption confers resistance to malarial infection in mice.
Herbas MS., Ueta YY., Ichikawa C., Chiba M., Ishibashi K., Shichiri M., Fukumoto S., Yokoyama N.,
Takeya M., Xuan X., Arai H. and Suzuki H.

Malar J., 9, 101 (2010)⒂ Mitotic phosphorylation of Aki1 at Ser208 by cyclin B1-Cdk1 complex.
Nakamura A., Naito M., Arai H. and Fujita N.

Biochen. Biophys. Res. Commun., 393, 274-279 (2010)⒃

LC3, a microtubule-associated protein1A/B light chain3, is involved in cytoplasmic lipid droplet
formation.
Shibata M., Yoshimura K., Tamura H., Ueno T., Nishimura T., Inoue T., Sasaki M., Koike M., Arai
H., Kominami E. and Uchiyama Y.

Biochem. Biophys. Res. Commun., 393, 274-279 (2010)⒄ α-Tocopherol transfer protein inhibition is effective in the prevention of cerebral malaria in mice.
Herbas M.S., Okazaki M., Terao E., Xuan X., Arai H. and Suzuki H.

Am. J. Clin. Nutr., 91, 200-207 (2010)⒅ The role of α-tocopherol in hypofunction of activity with aging in α-tocopherol transfer protein
knockout mice.
Itoh N., Hayakawa M., habuchi Y., Saito Y., Tsukamoto Y., Cynshi O., Jishage K., Arai H., Niki E.
and Yoshida Y.

J. Nutr. Biochem., 21, 66-76 (2010)⒆ Two Very Long Chain Fatty Acid Acyl-CoA Synthetase Genes, acs-20 and acs-22, Have Roles in
the Cuticle Surface Barrier in Caenorhabditis elegans.
Kage-Nakadai E., Kobuna H., Kimura M., Gengyo-Ando K., Inoue T., Arai H. and Mitani S.

PLoS One, 4, e8857 (2010)

－117－
目次へ

⒇ Autotaxin controls caudal diencephalon-mesencephalon development in the chick.
Ohuchi H., Fukui H., Matsuyo A., Tomonari S., Tanaka M., Arai H., Noji S. and Aoki J.
Dev. Dyn., 239, 2647-58 (2010)(21) PAF-AH catalytic subunits modulate the Wnt pathway in developing GABAergic neurons.
Livant I., Finkelshtein D., Ghosh I., Arai H. and Orly Reiner

Front. Cell. Neurosci., 4, pii:19 (2010)(22) The tocopherol transfer protein sensitizes prostate cancer cells to vitamin E.
Morley S., Thakur V., Danielpour D., Parker R., Arai H., Atkinson J., Barnholtz-Sloan J., Klein E.
and Manor D.

J. Biol. Chem., 285, 35578-35589 (2010)(23) Seki H, Fukunaga K, Arita M, Arai H, Nakanishi H, Taguchi R, Miyasho T, Takamiya R, Asano K,Ishizaka A, Takeda J, Levy BD.
The anti-inflammatory and pro-resolving mediator resolvin E1 protects mice from bacterial
pneumonia and acute lung injury.

J Immunol., 184, 836-843 (2010)(24) White PJ, Arita M, Taguchi R, Kang JX, Marette A.
Transgenic restoration of long chain omega-3 fatty acids in insulin target tissues improves resolution
capacity and alleviates obesity-linked inflammation and insulin resistance in high fat-fed mice.

Diabetes, 59, 3066-3073 (2010)

総 説・著 書「ホスファチジルイノシトールの脂肪酸組成を規定する 酵素群の同定」
井上貴雄, 新井洋由
実験医学, 28, 3306-3313 (2010)「ビタミン E と先天性欠乏症」
新井洋由
試薬会誌 32, 26-30 (2010)「脂肪酸代謝と炎症のメタボロミクス」
有田誠
メタボロミクス：その解析技術と臨床・創薬応用研究の最前線, 遺伝子医学 MOOK 16, 179-184(2010)－118－
目次へ

「n-3 系多価不飽和脂肪酸の抗炎症作用のメタボロミクス」
有田誠
食品と開発, 45, 21-23 (2010)「炎症反応を制御する抗炎症性脂質メディエーター」
有田誠
実験医学, 28, 3401-3408 (2010)「血小板内皮細胞相互作用と脂質メディエーター」
遠藤仁, 有田誠
血栓と循環, 18, 135-139 (2010)

－119－
目次へ

◆ 生 理 化 学 教 室 ◆
教

授

堅田

利明（かただ・としあき)

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

准教授

紺谷

圏二（こんたに・けんじ)

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

助

教

福山

征光（ふくやま・まさみつ)

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

助

教

梶保

博昭（かじほ・ひろあき)

平成 16 年東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前歴：（株）ファイザー 中央研究所 研究員、博士（薬学）

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
－120－
目次へ

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．Rab ファミリーによる小胞輸送の制御機構
低分子量Ｇタンパク質はサブユニット構造をもたず、その名称は三量体Ｇタンパク質に比べて分子量が約 20～30 kDa と小さいことに由来します。ゲノムプロジェクトの進展から、ヒトでは150 種以上の低分子量Ｇタンパク質の存在が明らかとなっており、一群のスーパーファミリーを形成しています。これらの低分子量Ｇタンパク質は一次構造の類似性に基づいて、少なくともRas、Rab、Rho/Rac/CDC42、Arf/Arl、Ran と略記される 5 種類のサブファミリーに分類されます（図１参照）。この中で構成メンバーの数が最も多い Rab ファミリーは、細胞内の小胞輸送（メ
－121－
目次へ

ンブラン・トラフィック）系において重要な役割を果たしていますが、当教室では Rab5 に対する新しい相互作用因子として RIN ファミリー分子を同定し、それらが Rab5 に対してユニークな活性化（GEF）と安定化作用をもつことを解明しました（図２）。RIN ファミリー分子には、SH2
ドメイン、SH3 ドメインの結合する Pro に富む配列（PRD）や Ras と結合する RA ドメインなどのシグナル伝達に関与し得る複数の機能ドメインが存在し、その PRD は、ダイナミンを細胞膜近辺にリクルートしてクラスリン被覆小胞の陥入に関与するアンフィファイシン II（Amph II）と結合します。このように、Rab5 結合因子として同定した新規 RIN ファミリーは、小胞の出芽と輸送の初期過程において足場的役割を果たす分子と考えられます。さらに、当教室では RIN3 がフォスファターゼ阻害剤（pervanadate）の処理時に細胞質から初期エンドソームへ移行することを見出し、GEF が機能する部位への局在化とチロシンリン酸化シグナルとを繋ぐ分子基盤についても研究を進めております。

一方、Rab5 と相同性が高く、脊椎動物以降にのみ保存されている新しい Rab メンバーとして、
近年 Rab22 と Rab31 が同定されましたが、高等動物での複雑なエンドサイトーシス機構の制御に向けて、これらの Rab5 サブファミリーが重要な役割を果たすことが考えられます。我々はこれら Rab5 サブファミリーの活性化機構について解析を進め、Rab22 や Rab31 が RIN ファミリーによって活性化されることを明らかとしました。現在はこれらの成果を背景に、RIN ファミリーとRab5 サブファミリーが介在する細胞内の小胞輸送、特にエンドサイトーシスの制御機構と細胞機能（インスリン依存性糖輸送体の局在変化など）、受容体刺激に依存した細胞内シグナル伝達
経路における RIN ファミリーの機能解析に向けて研究を進めています。
２．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、先に述べた小胞輸送に関わる Rab ファミリー以外にも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
－122－
目次へ

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（Ras-related protein on chromosome22）、Rheb1,2（Ras-homologue enriched in brain）、さらに既知の Arf/Arl ファミリーに属するものの新規のサブファミリーを形成する Arl8-A,B（Gie-2,1；novel GTPases indispensable for equal
segregation of chromosomes）などの分子群を単離・同定しました（図３）。

多細胞生物種間で良く保存された Di-Ras は、細胞内でその多くが GTP 結合型で存在するというユニークな特性を示し、哺乳動物での発現は神経組織に特異的です。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。
また、RRP22 は増殖抑制作用を有し、癌原遺伝子である Ras とは対照的に癌抑制遺伝子として機能する可能性が示唆されています。さらに Rheb は、ヒト脳のグリア細胞等に特異的な発現パターンを示し、Rheb を動物細胞に過剰発現すると多層の膜構造をもつ巨大な小胞が形成されることを見出しました。
３．アミノ酸シグナルを伝達するヘテロ二量体型Ｇタンパク質 Rag
他方、Rheb は栄養状態を感知して細胞の成長やタンパク質合成を促進する mTOR（mammaliantarget of rapamycin）経路の上流に位置することが見出されており、Rheb の不活性化因子（GAP）
である Tsc（Tuberous sclerosis complex）は、精神遅滞やてんかんを誘発するヒト結節硬化症の原因遺伝子でもあります。また、Rheb と並行して、mTOR を活性化すると考えられている Rag の研究も進行しています。Rag は低分子量 G 蛋白質よりやや大きな分子量をもつ蛋白質で、酵母では Gtr1p と Gtr2p が存在し、ヒトやマウスでは Gtr1p 様の RagA と RagB、Gtr2p 様の RagC とRagD が存在します。酵母やヒトの培養細胞を使った研究により、Gtr1p（または RagA、RagB）
－123－
目次へ

と Gtr2p（または RagC、RagD）が異なる機能をもつのではなく、むしろお互いが会合し、ヘテ
ロダイマーを形成して機能するものと考えられていますが、ヘテロダイマー形成の意義やその活性調節機構は不明です。Gtr1p 様の raga-1 と Gtr2p 様の ragc-1 をもつ線虫は、両者の Rag のノッ
クアウト株が樹立されている唯一の多細胞動物であり、我々はこれらの株を用いて Rag の個体や細胞レベルでの生理機能を解析してきました。これまでに、raga-1 と ragc-1 が、アミノ酸に応答して、幹細胞や芽細胞の増殖や分化を活性化し、ひいては個体の成長を促進することを示唆する知見を得ています。また、raga-1 や ragc-1 の変異体ではリソソーム・後期エンドソームが肥大化していることを見出しています（図４）。近年、培養細胞などを用いた実験などにより、ヒトや
ショウジョウバエの Rag が、アミノ酸シグナルの伝達因子であることが報告されました。また、
アミノ酸シグナルの活性化には小胞輸送が重要な働きを担うことが示唆されています。これらのことから推察すると、線虫の Rag も他の動物の Rag と同様の機能を担っている可能性が非常に高いと考えられます。そこで、ほ乳動物の Rag を用いて、相互作用因子の探索や細胞生物学的解析を進め、個体レベルでの表現系解析が容易な線虫の遺伝学的研究を並行して行うことによって、個体から細胞や分子のレベルで、Rag の関わるシグナル伝達の機構とその生理機能を探求しています。

４．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
－124－
目次へ

れませんでした。すなわち、正常な線虫の胚発生には Arl8 の活性化が必要であることが示されました。また、線虫のマクロファージ様細胞である coelomocyte においては、Arl8 はリソソームに局在し、arl-8 変異体の coelomocyte では、小型化したリソソームが多数形成されることを見出しました（図５）。arl-8 変異体ではエンドソームなどの他の細胞内膜オルガネラの形状に大きな異常は認められないことから、Arl8 は多細胞生物において、主にリソソームに局在し、その形成を制御するＧタンパク質と考えられます。また海外のグループとの共同研究により、arl-8 変異体の神経細胞においては、微小管依存的なシナプス小胞の輸送に異常が生じており、シナプス小胞が本来局在すべき神経筋接合部に到達せず、神経伝達物質の放出能が低下するという興味深い表
現型を示すことを見いだしました。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。

５．マルチ・ドメイン構造を有するＧタンパク質
これらのＧタンパク質に加えて、最近では低分子量Ｇタンパク質ドメインと他の機能ドメイン
を合わせもつユニークな構造の新奇Ｇタンパク質に着目した研究も行っています。低分子量Ｇタ
ンパク質は一般に分子量 20〜30 kDa ですが、当研究室で同定した Rab45 は、C 末端に存在する
Rab 相同領域に加えて、N 末端に EF-hand を有するというアティピカルな約 85 kDa のＧタンパク質です（図６）。私達は極性上皮細胞を用いた解析から、Rab45 が主にアピカルリサイクリン
グエンドソームに局在し、VAC（Vacuolar apical compartment）と呼ばれる上皮細胞に特有な膜構造体の形成に関与する可能性を見いだしました。VAC は極性上皮細胞が脱極性化した際に形成される、アピカル膜蛋白質を含む小胞の凝集体であり、極性が再形成される際にはエキソサイトー
シスされてアピカル膜の速やかな形成に重要な役割を果たすと考えられています。私達は、Rab45 の過剰発現により VAC の形成が促進されること、及び、極性再形成時の VAC の消失や極性形成のタイミングが遅延することを見いだしました。現在までに知られている Rab ファミリー蛋白質（ヒトでは 60 種類以上）の中で Rab45 は、VAC に局在することが示された初めての Rab
ファミリー蛋白質であり、Rab45 のユニークな一次構造を介した膜輸送系が、上皮細胞の極性形成を制御している可能性が考えられます。
－125－
目次へ

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

－126－
目次へ

６．Ｇタンパク質を介した小胞体からのコラーゲン分泌機構
コラーゲン分子は複雑な折りたたみ機構によって合成されますが、その輸送も他のタンパク質と比べて特殊であることが知られています。コラーゲンは小胞体で合成されますが、その形成する複合体が非常に巨大なため、一般のタンパク質輸送に関与する分泌小胞には入りきれないと考えられています。しかし、どのようなメカニズムでコラーゲン分子の分泌が担われているかは未解明です。当研究室では、コラーゲン分子の輸送に関与するタンパク質として新たに cTAGE5 を見出し、この因子が小胞体から分泌小胞が出芽する領域である ER Exit site に特異的に局在化していることを見出しました（図８）。また、cTAGE5 はコラーゲン分泌に関わることが最近報告された因子 TANGO1 と直接結合し、協調的にコラーゲン輸送を担っていることが考えられました。cTAGE5/TANGO1 複合体は分泌小胞の形成を司る因子である Sec23/24 とも直接結合することから、コラーゲン分子の積み荷受容体として機能することが考えられました。
一方で、分泌小胞の小胞体からの出芽は Arf ファミリーに属する低分子量 G タンパク質である
Sar1 が制御していることは既に知られています。現在、当研究室では Sar1 と cTAGE5/TANGO1
複合体がどのように協力的に作用することでコラーゲン輸送を担っているのか、その分子メカニ
ズムを解析しております。

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、
－127－
目次へ

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、１～２ヶ月間は教室内の全教員によって実施される共通メニューから、原著論文の読み方や個体・細胞から分子レベルに至る様々な実験手法を幅広く習得する機会が与えられます。この過程で教室の各研究テーマの概要と様々なアプローチを学び、その後の各自の研究テーマの推進にとっても重要である多くの教室員と議論できる環境を養います。
教室のセミナーとしては、全教室員が参加する集談会において研究報告と文献紹介が週１回の頻度で行われています。この集談会に加えて、個別の研究グループ単位によるセミナーや教授室でのリトリートも適宜行われており、これらの機会を通じて研究の発表・計画能力が養われるよう指導しています。さらに、教室訪問者や海外留学から帰国した教室出身者による公開セミナー
を適宜開催し、他の先端領域の研究に触れて幅広い視野をもつ機会も設けています。また、大学院生による研究成果の公表においては、学術雑誌への論文掲載に加えて、国内の関連する主要学会（生化学会、分子生物学会、薬学会など）、さらに Gordon、FASEB 会議のような国外での学術集会においても、できるだけ早い時期に発表できる機会を与えています。

自己点検・評価
生理化学教室では、宇井理生教授の定年退官の後、平成５年に東京工業大学生命理工学部より
堅田利明教授が配置換で着任となりましたが、これまでに当教室に在籍した榎本武美、櫨木修の両助教授がそれぞれ東北大学薬学部（平成７年）、広島大学医学部（平成 10 年）教授に昇任し、また多田周右助手は東北大学薬学部（平成 12 年）に転出しました。これらの異動に伴い、平成９年に仁科博史助手が東京工業大学命理工学部より配置換となり（平成 10 年助教授に昇任）、平
成 10 年に博士研究員の紺谷圏二が助手に採用され、平成 13 年には星野真一助手が講師に昇任しました。平成 14 年４月には紺谷圏二助手が米国に研究出向となり、後任として博士研究員の荒木保弘が同年４月助手に採用されました。平成 16 年４月には、京都大学から浦誠司と当教室を
－128－
目次へ

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。また、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、さらに平成 20 年２月には
多田学術研究支援員が日本医薬品食品衛生研究所の研究員として転出しました。平成 20 年には、３月に当教室を博士課程で修了した小藤智史が４月に特任研究員として採用され（同年７月秋田大学・医学部助教に採用され転出）、６月に小林助教が米国留学（ニューヨーク大）により辞職しました。この平成 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。
最近のここ数年間にわたる多くの教員の異動によって、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。20010 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。
最近 17 年間（平成６～22 年）の修士課程修了者総数 82 人の進路内訳は、博士課程進学 47 人
（57％）
、民間会社等への就職 35 人（43％）であり、また博士課程修了者総数 59 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（71％）
、民間会社等への就職 17 人（29％）という動向となっています。なお、今年（平成 22 年）度の教室出身者の進路は、博士課程修了者４名：医薬品医療機器総合機構、アステラス製薬、産総研、住友化学、修士課程修了者６名：博士課程進学(１名)、小野薬品工業、文部科学省、医薬品医療機器総合機構(２名)、中外臨床研究センター、４年卒業生４名：本研究科修士課程進学（３名）、横浜市立大・医学部進学という状況です。
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６～22 年度）生
理化学教室の博士課程に進学した総数 49 人中、26 人（53％）という実績で、平成 22 年度の DC
採用者は、博士課程在籍者全７人中４人となっています。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やグローバル COE の RA 支援経費からサポートがあり、当該大学院生にとっては大きな経済的支援となりました。

学

術

論

文

1) Nakae I, Fujino T, Kobayashi T, Sasaki A, Kikko Y, Fukuyama M, Gengyo-Ando K, Mitani S,
Kontani K, Katada T. The Arf-like GTPase Arl8 mediates delivery of endocytosed macromolecules
to lysosomes in Caenorhabditis elegans.
－129－
目次へ

Mol. Biol. Cell 21 (14): 2434–2442 (2010)
2) Klassen MP, Wu YE, Maeder CI, Nakae I, Cueva JG, Lehrman EK, Tada M, Gengyo-Ando K, Wang
GJ, Goodman M, Mitani S, Kontani K, Katada T, Shen K. An Arf-like small G protein, ARL-8,
promotes the axonal transport of presynaptic cargoes by suppressing vesicle aggregation.

Neuron 66 (5): 710–723 (2010)
3) Negishi T, Nagai Y, Asaoka Y, Ohno M, Namae M, Mitani H, Sasaki T, Shimizu N, Terai S, Sakaida
I, Kondoh H, Katada T, Furutani-Seiki M, Nishina H. Retinoic acid signaling positively regulates
liver specification by inducing wnt2bb gene expression in medaka.

Hepatology 51 (3): 1037–1045 (2010)
4) Nakagawa K, Sugahara M, Yamasaki T, Kajiho H, Takahashi S, Hirayama J, Minami Y, Ohta Y,
Watanabe T, Hata Y, Katada T, Nishina H. Filamin associates with stress signaling kinases MKK7
and MKK4 and regulates JNK activation.

Biochem J. 427 (2): 237–245 (2010)
5) Tanemura S, Yamasaki T, Katada T, Nishina H. Utility and limitations of SP600125, an inhibitor ofstress-responsive c-Jun N-terminal kinase.

Curr. Enzyme Inhibition 6: 26–33 (2010)
6) Cevik S, Hori Y, Kaplan OI, Kida K, Toivenon T, Foley-Fisher C, Cottell D, Katada T, Kontani K,
Blacque OE. Joubert syndrome Arl13b functions at ciliary membranes and stabilizes proteintransport in Caenorhabditis elegans.

J. Cell Biol. 188 (6): 953–969 (2010) [Erratum in: J. Cell Biol. 189 (1): 187 (2010)]
7) Seo J, Asaoka Y, Nagai Y, Hirayama J, Yamasaki T, Namae M, Ohata S, Shimizu N, Negishi T,
Kitagawa D, Kondoh H, Furutani-Seiki M, Penninger JM, Katada T, Nishina H. Negative regulationof wnt11 by JNK signaling is required for convergent extension during vertebrate gastrulation.

J. Cell. Biochem. 110 (4): 1022–1037 (2010)8) Jinzhan W, Kubota J, Hirayama J, Nagai Y, Nishina S, Yokoi T, Asaoka Y, Seo J, Shimizu N, Kajiho
H, Watanabe T, Azuma N, Katada T, Nishina H. p38 mitogen-activated protein kinase controls aswitch between cardiomyocyte and neuronal commitment of murine embryonic stem cells by
activating MEF2C-dependent BMP2 transcription.

Stem Cells Dev. 19 (11): 1723–1734 (2010)
9) Nagai Y, Asaoka Y, Namae M, Saito K, Momose H, Mitani H, Furutani-Seiki M, Katada T, Nishina
H. The LIM protein Ajuba is required for ciliogenesis and left-right axis determination in medaka.

Biochem. Biophys. Res. Commun. 396 (4) : 887–893 (2010)10) Ruan L, Osawa M, Hosoda N, Imai S, Machiyama A, Katada T, Hoshino S, Shimada I. Quantitative
characterization of Tob interactions provides the thermodynamic basis for translation terminationcoupled deadenylase regulation.

J. Biol. Chem. 285 (36): 27624–27631 (2010)11) Takahashi S, Ebihara A, Kajiho H, Kontani K, Nishina H, Katada T. RASSF7 negatively regulates
pro-apoptotic JNK signaling by inhibiting the activity of phosphorylated-MKK7.

Cell Death Differ. 18 (4): 645–655 (2011)
－130－
目次へ

12) Takahashi S, Sakurai K, Ebihara A, Kajiho H, Saito K, Kontani K, Nishina H, Katada T. RhoA
activation participates in rearrangement of processing bodies and release of nucleated AU-richmRNAs.

Nucleic Acids Res. 39 (8): 3446–3457 (2011)13) Saito K, Yamashiro K, Ichikawa Y, Erlmann P, Kontani K, Malhotra V, Katada T. cTAGE5 mediates
collagen secretion through interaction with TANGO1 at endoplasmic reticulum exit sites.

Mol. Biol. Cell 22 (13): 2301–2308 (2011)14) Kajiho H, Sakurai K, Minoda T, Yoshikawa M, Nakagawa S, Fukushima S, Kontani K, Katada T.
Characterization of RIN3 as a Guanine Nucleotide Exchange Factor for the Rab5 Subfamily GTPase
Rab31.

J. Biol. Chem. 286 (27): 24364–24373 (2011)

総説・著書・教科書・特許1) 堅田 利明：Ｇタンパク質研究の動向；細胞 (The Cell) 42 (3): 90-91 (2010)
2) 春日 秀文、福山 征光、紺谷 圏二、堅田 利明:

アミノ酸シグナル伝達に介在するＧタンパ

ク質 Rag；細胞 (The Cell) 42 (3): 108-111 (2010)3) 堅田 利明、金保 安則：John W. Pelly 生化学（インテグレーテッドシリーズ１）共訳

東京

化学同人 (2010)4) 堅田 利明：細胞内情報伝達；スタンダード薬学シリーズ４ 生物系薬学 II．細胞をミクロに理解する 第 2 版（日本薬学会 編）pp. 349-370 東京化学同人 (2010)5) 堅田 利明：分子細胞生物学 第 6 版（翻訳分担；15、16 章）東京化学同人 (2010)6) 堅田 利明：ストライヤー基礎生化学 第 1 版（翻訳分担；12、15、16 章）東京化学同人(2010)

国際会議・学会での発表等
1) Hori Y, Nagashima S, Kontani K, Katada T.
family GTPase involved in cilia formation.

Analysis of domain architecture of the atypical Arf-FASEB Summer Research Conferences: The Biology of

Cilia and Flagella, 2010 年７月６日／Saxtons River, Vermont, USA
2) Sasaki A, Nakae I, Gengyo-Ando K, Mitani S, Kontani K, Katada T.
is required for the removal of apoptotic cells in C. elegans.

The Arf-like GTPase ARL-8th

4 East Asia C. elegans Meeting,

Poster presentation, 2010 年 7 月 12 日／東京
3) Fukuyama M, Kasuga H, Park R, Sakkuma K, Hagaya R, Shimomura Y, Rougvie A, Kontani K,
Katada T.

daf-16/foxo and raga-1/RagA link multiple blast cell lineages with nutrients tocoordinate somatic development in C. elegans.

4th East Asia C. elegans Meeting, Poster

presentation, 2010 年７月 12 日／東京
4) Kontani K, Nakae I, Sasaki A, Gengyo-Ando K, Mitani S, Kontani K, Katada T.

A role for C.

elegans ARL-8 in endocytic delivery to lysosomes. FASEB Summer Research Conferences: Arf
Family G Proteins, 2010 年８月 17 日／Carefree, Arizona, USA
5) Saito K, Yamashiro K, Ichikawa Y, Erlmann P, Malhotra V, Katada T.

cTAGE5 is involved in theendoplasmic reticulum to golgi trafficking in mammalian cells. ASBMB (American Society for
－131－
目次へ

Biochemistry and Molecular Biology) Special Symposia, Biochemistry of Membrane Traffic:
Secretory and Endocytic Pathways. Oral presentation, 2010 年 10 月 29 日／Tahoe City, USA

国内での口頭・ポスター発表
総数

19 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、横浜市立大学医学部、東京医歯大学、他

学術雑誌編集：日 本 薬 学 会 Biological & Pharmaceutical Bulletin （ 編 集 委 員 長 ）、 Naunyn-

Schmiedeberg’s Arch. Pharmacol. (Advisory Editor)、 J. Biol. Regul. Homeost. Agents. (Editorial
Board)、他
学会活動 他：

日本生化学会 理事・評議員、日本学術振興会 科学研究費委員会 専門委員、特別研究員等審査会 専門委員、日本学術会議 連携会員（薬学）、財団等研究助成金理事・選考
委員（病態代謝研究会、細胞科学財団、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）

－132－
目次へ

◆ 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12年同大学大学院薬学研究科修士課程修了
前職：（株）ゲノム創薬研究所主任研究員、薬学博士

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研究科博士課程修了
薬学博士

講 師

黒川 健児（くろかわ・けんじ）（研修出向中）

平成６年九州大学薬学部卒、平成10年同大学大学院薬学研究科博士課程中退
前職：東京大学大学院薬学系研究科助手、博士（薬学）助 教伊藤 貴浩（いとう・たかひろ）（研修出向中）

平成８年東京大学薬学部卒、平成10年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了
薬学博士

研究の概要
当教室では（１）カイコの病態モデルを用いた医薬品候補化合物の治療効果の評価に関する研究、（２）黄色ブドウ球菌の病原性因子に関する研究、及び（３）自然免疫の分子機構に関する研究を行っている。以下にその内容の概略を紹介する。
カイコの病態モデルを用いて医薬品候補化合物の治療効果を評価する場合には、カイコにおける薬物の体内動態を理解することが重要である。教室の浜本洋助教らは、カイコにもほ乳動物に見られるような、外来薬物に対する、P450 による第一相の代謝反応と、それに引き続いて抱合反応があることを明らかにした。さらに、代謝ばかりでなく、薬物の腸管からの吸収、分布、排泄について、
カイコを用いて検討することが可能である(Asami et al. 2010, Fujiyuki et al.)。得られた結果は、医薬品候補化合物の探索初期段階に於ける薬物動態の評価に役立つと期待される。

－133－
目次へ

図 カイコでの体内動態が良好な植物成分の同定（Asami et al. 2010 BMC Pharmacol 10, 7）
教室の垣内力准教授のグループは、黄色ブドウ球菌の病原性発揮に必要な分子機構の理解を目指している。カイコの感染モデルを使って、病原性が低下した黄色ブドウ球菌の変異株を得て、病原性発現に必要な遺伝子を同定することに成功している(Ikuo et al. 2010)。さらに、遺伝子産物の生化学的研究を行っている。松本靖彦助教らは、CvfB と私たちが命名した、黄色ブドウ球菌の病原性発揮に必要なタンパク質について、米国の研究グループとの共同研究により X 線構造解析を実施し、このタンパク質の RNA への結合について新しいメカニズムを提唱するに至った(Matumoto

et al. 2010)。

図 黄色ブドウ球菌の病原性発現に必要な CvfB タンパク質の X 線構造解析(Matsumoto et al. 2010

Structure 18, 537)
さらに私たちは、カイコの免疫に関する研究を行っている。カイコのような無脊椎動物は抗体をもたず、抗体に依存しない自然免疫と呼ばれる機構により細菌やウイルスなどの外敵から身を守っている。私たちは、カイコの血液中のサイトカイン前駆体が外来異物の血液内への侵入により活性化体に変化し、免疫機構が活性化されることを明らかにしている(Ishii et al. 2010)。

図 歯周病菌のペプチドグリカンによる、カイコにおける自然免疫の過度な活性化(Ishii et al. 2010)

－134－
目次へ

教育の概要
当教室では、将来研究指導者となる人材の育成を目指している。この目的を達成するために、教室でのセミナー（論文紹介）及びコロキウム（実験報告）における質疑応答に特に力を入れて学生を指導している。
当教室でのセミナーやコロキウムにおいては、演者に対して、必ずプレゼンテーションの題名、要旨、及び、イントロダクションを述べることを要求している。要旨では、結果のサマリーを箇条書きにし、さらにメッセージを述べることが必要である。メッセージとは、そのプレゼンテーショ
ンで発表者が言いたいことである。イントロダクションでは、演者がメッセージの重要性を聴衆である学生に説得することとなる。単なる当該領域の知識の一般的な説明ではなく、プレゼンテーシ
ョンのメッセージの重要性に焦点をあてることが大切である。演者によるイントロダクションの説明の後、聴衆と質疑応答を行わせている。聴衆の学生には、知識についての質問ではなく、プレゼ
ンテーションの論理的な問題点を突く質問をすることを心がけるよう促している。的確な質疑応答ができる能力は、研究指導者としての資質として極めて重要であることは言うまでもない。新人の多くは、最初は激しい議論にとまどうようであるが、慣れるに従って、積極的に自分から発言できるようになってくる。そこに大学院教育の成果があると期待している。
当教室の関水，垣内は、３年生の微生物学・化学療法学の講義を担当している。この講義では、生物学に於ける微生物学の重要性、特に分子遺伝学的手法の重要性を理解させることに重点をおいている。また、３年生の冬学期における、微生物学実習を担当している。そこでは、微生物の取り扱いに始まり、分子生物学的手法の理解に至るまで幅広い分野の理解を求めている。この学生実習
では、二人の助教が中心となり、TA による指導を行っている。

産 学 連 携当教室の関水教授は、株式会社ゲノム創薬研究所を設立し、同社の取締役兼業を東京大学から認可されている。同社は、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について、共同研究契約を締結し、人材を派遣して共同研究にあたっている。すでに同社は東京大学と、複数の共同申請特許を出願している。

自己点検･評価
教室の目標である、研究指導者の養成について、ある呈度の成果を挙げていると自負しているが、さらに一層の努力が必要であることは言うまでもない。
カイコを用いた研究について、薬学領域での評価という点から、未だ理想には遠く及ばない。産学連携研究を充実させ、実際の創薬に貢献してゆきたいと考えている。

－135－
目次へ

学 術 論 文
1.

Asami, Y., Horie, R., Hamamoto, H. & Sekimizu, K. Use of silkworms for identification of drugcandidates having appropriate pharmacokinetics from plant sources. BMC Pharmacol 10, 7 (2010).

2.

Fujiyuki, T., Imamura, K., Hamamoto, H. & Sekimizu, K. Evaluation of therapeutic effects andpharmacokinetics of antibacterial chromogenic agents in a silkworm model of Staphylococcus aureus
infection. Drug Discov Ther 4, 349-354 (2010).

3.

Ikuo, M., Kaito, C. & Sekimizu, K. The cvfC operon of Staphylococcus aureus contributes tovirulence via expression of the thyA gene. Microb. Pathog. 49, 1-7 (2010).

4.

Ishii, K., Hamamoto, H., Imamura, K., Adachi, T., Shoji, M., Nakayama, K. & Sekimizu, K.
Porphyromonas gingivalis peptidoglycans induce excessive activation of the innate immune system insilkworm larvae. J. Biol. Chem. 285, 33338-33347 (2010).

5.

Ishii, K., Hamamoto, H., Kamimura, M., Nakamura, Y., Noda, H., Imamura, K., Mita, K. & Sekimizu,
K. Insect cytokine paralytic peptide (PP) induces cellular and humoral immune responses in thesilkworm Bombyx mori. J. Biol. Chem. 285, 28635-28642 (2010).

6.

Koyama, H., Ueda, T., Ito, T. & Sekimizu, K. Novel RNA polymerase II mutation suppresses
transcriptional fidelity and oxidative stress sensitivity in rpb9Delta yeast. Genes Cells 15, 151-159(2010).

7.

Matsumoto, Y., Xu, Q., Miyazaki, S., Kaito, C., Farr, C. L., Axelrod, H. L., Chiu, H. J., Klock, H.
E., Knuth, M. W., Miller, M. D., Elsliger, M. A., Deacon, A. M., Godzik, A., Lesley, S. A., Sekimizu,
K. & Wilson, I. A. Structure of a virulence regulatory factor CvfB reveals a novel winged helix RNA
binding module. Structure 18, 537-547 (2010).

8.

Matsuo, M., Kurokawa, K., Lee, B. L. & Sekimizu, K. Shuttle vectors derived from pN315 for studyof essential genes in Staphylococcus aureus. Biol. Pharm. Bull. 33, 198-203 (2010).

9.

Shiratsuchi, A., Shimizu, K., Watanabe, I., Hashimoto, Y., Kurokawa, K., Razanajatovo, I. M., Park,K. H., Park, H. K., Lee, B. L., Sekimizu, K. & Nakanishi, Y. Auxiliary role for D-alanylated wallteichoic acid in Toll-like receptor 2-mediated survival of Staphylococcus aureus in macrophages.

Immunology 129, 268-277 (2010).
10. Tabuchi, Y., Shiratsuchi, A., Kurokawa, K., Gong, J. H., Sekimizu, K., Lee, B. L. & Nakanishi, Y.
Inhibitory role for D-alanylation of wall teichoic acid in activation of insect Toll pathway by
peptidoglycan of Staphylococcus aureus. J. Immunol. 185, 2424-2431 (2010).
11. Tano, K., Hamamoto, H., Ito, T., Sumiya, E., Rakwal, R., Shibato, J., Masuo, Y., Ijiri, K., Sekimizu,
K. & Akimitsu, N. Reduced expression of Sytl 1 and Ccdc21 and impaired induction of Mt I byoxidative stress in SII-K1 knockout mice. Drug Discov Ther 4, 368-372 (2010).
12. Wang, D. L., Qi, F. H., Xu, H. L., Inagaki, Y., Orihara, Y., Sekimizu, K., Kokudo, N., Wang, F. S. &Tang, W. Apoptosis-inducing activity of compounds screened and characterized from cinobufacini bybioassay-guided isolation. Mol Med Report 3, 717-722 (2010).

－136－
目次へ

著 書
関水和久編著「やさしい微生物学」廣川書店 2010 年 12 月 18 日

特 許1.

新規環状ペプチド化合物とその製造方法及び感染症治療薬
特願2010-119138

2.

抗生物質産生微生物及びそれが産生した抗生物質
特願2010-119139

3.

抗生物質含有画分、その抗生物質及びその抗生物質の製造方法
特願2010-119140

受 賞
松本靖彦
1． Excellent Poster Award
2010 INTERNATIONAL POLYAMINE CONFERENCE, Shizuoka, 2010 年 6 月 14-19 日
Polyamine inhibits growth defect in hyperglycemic silkworm
Yasuhiko Matsumoto, Kyohei Higashi, Kazuei Igarashi, and Kazuhisa Sekimizu

招待講演
関水和久
1. 招待講演：（社）日本薬剤学会第 35 回製剤セミナー「「カイコを利用した医薬品開発」
7/22/10 浜名湖ロイヤルホテル
2.

招待講演：第 10 回あわじしま感染症・免疫ﾌｫーﾗﾑ 「Use of silkworm for evaluation bacterial
pathogenisity and the therapeutic effects of antibiosics」9/8/10 淡路夢舞台国際会議場

3.

招待講演：2010 年度日本農芸化学会西日本支部若手シンポジウム「カイコ創薬のすすめ」
10/23/10 九州大学国際ホール（福岡）4.

招待講演：拠点大学交流事業 The 9th NRCT-JSPS Joint Seminar「Slikworm infection models forevaluation of bacterial pathogenecity and the rapeutic effects of antibiotics」」12/9/10 チュラロ
ンコン大学（タイ・バンコク）

他大学等の非常勤講師
関水和久
1． 徳島大学大学院講義「ゲノム創薬特論「カイコ創薬」」 7/16/10
－137－
目次へ

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委員
３）厚生労働医薬食品局 医道審議会（薬剤師国家試験事後評価部会）専門委員
４）社団法人日本生化学会 理事 各種受賞等選考委員

－138－
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-kB 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-kB シグナルをコントロール
NF-kB は、通常その抑制因子 IkB 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 IkB のリン酸化とそれに続く Lys48 型ポリユビキチ
ン化により IkB がプロテアソーム依存的に分解されることにより、NF-kB 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 IkB をリン酸化する IkB kinase 複合体(IKKa, IKKb, NEMO で構成される)の活性化には、タンパク質の Lys63 型ポリユビキチン化を介したシグナル複合体形成が必要であると考えられている。Lys63 型ポリユビキチン鎖はタンパク質の分解を誘導せず、このユビキチン鎖に結合するタンパク質群を介してシグナル複合体形成の足場となると考えられている。さらに、最近、NEMO の直鎖型ポリユビキチン化が NF-kB 活性化に関与することを報告された。即ち、
NF-kB 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-kB
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-kB 活性化シグナルを伝達すると考えられてきた。
－139－
目次へ

しかし、当研究室では、TAK1 の 209 番目の Lys に共有結合した Lys63 型ポリユビキチン鎖が、TRAF6/MEKK3/TAK1 シグナル複合体形成および NF-kB 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-kB 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-kB 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-kB 活性化との関係は明らかでな
く Tax による NF-kB 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-kB 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-kB 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-kB 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-kB の恒常的活性化及び NF-kB 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-kB 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い出し、さらに破骨細胞分化因子(RANKL)の受容体 RANK からの TRAF6 によるシグナル伝達が、破骨細胞の分化と活性化の両方に必須であることを明らかにした。また、
RANK-TRAF6 シグナルにおける破骨細胞形成特異的なシグナルの誘導機構の存在を示すともに、その誘導機構を詳細に解析し RANK 受容体の特定領域が TRAF6 と協調して破骨細胞形成特異的シグナルを誘導することを示した。この領域が異なる動物種の RANK で高度に保存されていることから
HCR(Highly conserved region in RANK)と名付けた。さらに、HCR に依存して RANK に結合して破骨細胞形成特異的シグナルを伝達する因子として Gab2 と PLCg2 を同定し、TRAF6 が Gab2, PLCg2 と複合体を形成して破骨細胞形成シグナルを伝達するモデルを提唱した。今後は HCR の作用機序を
詳細に明らかにするとともに、破骨細胞形成に関与する新たな分子を同定し、その作用機序を解明
－140－
目次へ

を進める。一方、高齢者時代の間近な到来を考えると、骨代謝疾患治療薬の開発は急務であることから、RANK シグナル経路を標的として破骨細胞形成を抑制する化合物を探索している。
４）NF-kB 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を自己抗原反応性 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-kB 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-kB 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-kB-inducing kinase)から NF-kB (p52/RelB
ヘテロ２量体)を活性化するシグナル（NF-kB 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-kB 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。

－141－
目次へ

自己点検・評価
当研究室では、転写因子 NF-kB 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（2011 年、2005〜2010 年抜粋）
1. Shimo, Y., Yanai, H., Ohshima, D., Qin, J., Motegi, H., Maruyama, Y., Hori, S., Inoue, J., andAkiyama, T. TRAF6 directs commitment to regulatory T cells in thymocytes Genes Cells 16,
437-447 (2011).
2. Mouri, Y., Yano, M., Shinzawa, M., Shimo, Y., Hirota, F., Nishikawa, Y., Nii, T., Kiyonari, H., Abe,
T., Uehara, H., Izumi, K., Tamada, K., Chen, L., Penninger, J. M., Inoue, J., Akiyama, T., andMatsumoto, M. Lymphotoxin Signal Promotes Thymic Organogenesis by Eliciting RANK Expression
in the Embryonic Thymic Stroma. J. Immunol. 186, 5047-5057 (2011).
3. Ohno, T., Oboki, K., Kajiwara, N., Tanaka, S., Ikeda, M., Iikura, M., Akiyama, T., Inoue, J.,
Matsumoto, K., Sudo, K., Azuma, M., Okumura, K., Kamradt, T., Saito, H., and Nakae, S.
Paracrine IL-33 stimulation enhances lipopolysaccharide-mediated macrophage activation. PLoS

ONE 6(4):e18404 (2011).
4. Ohshima, D., Qin, J., Konno, H., Hirosawa, A., Shiraishi, T., Yanai, H., Shimo, Y., Akiyama, N.,
Yamashita, T., Nakai, K., Akiyama, T., Inoue, J. RANK signaling induces interferon-stimulated
genes in the fetal thymic stroma. Biochem. Biophys. Res. Commun. 408, 530-536 (2011).
5. 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).
6. Motegi, H., Shimo, Y., Akiyama, T., and Inoue, J. TRAF6 negatively regulates the Jak1-Erk
pathway in interleukin-2 signaling. Genes Cells 16, 179-189 (2010).
7. 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).
8. 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-kB Activation
Pathways in IL-1 Signaling. Sci. Signal. 2, ra66 (2009).
9. 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 and self-tolerance. Immunity 29, 423-437 (2008).
10. Hikosaka Y., Nitta T., Ohigashi I., Yano K., Ishimaru N., Hayashi Y., Matsumoto M., Matsuo K.,
－142－
目次へ

Penninger JM., Takayanagi H., Yokota Y., Yamada H., Yosikai Y., Inoue J., Akiyama T., andTakahama Y. The Cytokine RANKL Produced by Positively Selected Thymocytes Fosters Medullary
Thymic Epithelial Cells that Express Autoimmune Regulator. Immunity 29, 438-450 (2008).
11. Inoue, J., Gohda, J., and Akiyama, T. Characteristics and Biological Functions of TRAF6. In“TRAFs” edited by Hao Wu. Landes Bioscience, Adv Exp Med Biol, 597, 72-79. (2006).
12. Yamamoto, T., Miyoshi, H., Yamamoto, N., Yamamoto, N., Inoue, J., and Tsunetsugu-Yokota, Y.
Lentivirus vectors expressing short hairpin RNAs against the U3-overlapping region of HIV nef
inhibit HIV replication and infectivity in primary macrophages. Blood, 108, 3305-3312 (2006).
13. 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).
14. 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).

－143－
目次へ

生命薬学専攻

目次へ◆ 分子薬物動態学教室 ◆教 授（薬学博士） 杉山 雄一（すぎやま・ゆういち）
昭和46年東京大学卒、昭和49年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退

准教授（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

助 教（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

助 教（薬学博士） 林 久允（はやし・ひさみつ）
平成15年東京大学卒、平成18年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退

研究の概要
生命は生体内における物質の質的な変化、量的な流れの微妙な調節によって保たれている。薬物の作用もまた生体内の薬の動きによって大きく影響を受ける。試験管の中では薬理作用を持つ化合物も、生体内に投与した場合には必ずしも期待される効果が得られない事があるのは周知の事実である。これは投与された化合物の濃度や暴露時間を十分確保できないためである。従って、生体内での薬の動きを予測し、薬効が期待できるのかどうか早い段階で評価する方法論の開発は、医薬品開発のリスクを大きく軽減することができる。また、薬の排泄経路についても、単一の消失経路では薬物間相互作用や遺伝子多型など個人差の影響を受けやすいため、複数の排泄経路を持つ医薬品を開発することが、より安全な医薬品による疾病治療には必要である。その上で、標的臓器に選択的に薬を分布させるようなドラッグデリバリーシステム(DDS)を開発し、薬の体内動態を制御することで、医薬品による疾病治療の効率が飛躍的に上昇することが期待される。当研究室では、これを最終目標におき、薬の体内動態における支配要因の解析、特に生体膜透過機構の解明を行っている。これまで、医学、薬学の分野では、個体レベルでの現象の本質（機構）を理解するために、臓器、細胞、蛋白、遺伝子レベルへと遡る解析的な研究が推進され、大いなる成果をあげてきた。
しかしながら、こうして解明された分子レベルでの機構をもとに、個体レベルでの現象を定量的に再構築する事を可能にするような方法論が開発されない限り、“効果と安全性の予測と制御”という上記の目的を果たすことはできない。医薬品が最終的に薬効を発揮するためには、(1)投与部位
から循環血中への吸収過程、(2)代謝、排泄などの解毒過程、(3)薬効、副作用に関わる組織への移行過程、(4)薬効に関わる受容体への結合、それに続く薬効発現などの諸過程を経なければならない。
これらの諸過程は、臓器血流、細胞内外の pH 差、電位差などの生理解剖学的パラメーターと、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ーにより表現することが可能である。従って、これらパラメーターを適切な数学モデルに組み込むことにより、“薬の投与量、投与経路”、“投与される患者の病態”という入力情報から、“薬効および副作用の発現”という出力を予測する事を試みており、既にいくつかの成功例を得ている。実際に動いている実験手法は、細胞生物学、分子生物学の研究室と同様のものが多いが、その背景となっている“生体内でのダイナミックな薬物分子、蛋白分子の動きを定量的に解析をする”
－145－
目次へ

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９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
薬物による効果、副作用を予測するためには、薬物血中濃度推移の予測が必須である。血中濃度
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。これらパラメーターを、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ーと結合し、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（図１）。
腎クリアランスについては、実験動物での情報をもとにアニマルスケールアップの手法を適用する
ことにより、ヒトでの値を予測することに多くの例で成功している。しかし、肝代謝クリアランス
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。胆汁排泄型の代表的なアニオン性薬物である pravastatin を用いた解析により、肝消失の律速段階が取り込み過程（取り込み律速）であることを明らかにした。この知見が他のア
ニオン性薬物全体に一般化できるのか、さらに研究を行っている。また、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、社会問題ともなっている。薬物間相互作用により変動し得る体内動態の要因としては、薬物の吸収、血漿蛋白結合、トランスポーターによる生体膜
透過、および代謝が挙げられる。現在、主に代謝、排泄における薬物間相互作用を、in vitro 実験に基づいてできるだけ精度よく予測するための方法論について検討している。更にデータマイニン
グの手法を取り入れ、文献データに現在の分子論的理解を加え、ヒト体内動態の個人差のシミュレーター（バーチャルクリニカルトライアル）や薬物間相互作用シミュレーターの開発を行っている。こうした研究は、最終的には副作用の少ない医薬品の開発、使用法の確立につながるものであり、“薬学研究”に関わる者としての使命を感じながら研究を進めている。

図１ 生理学的薬物速度論に基づいた薬物体内動態の予測

－146－
目次へ

２．薬物の血液脳関門・血液脳脊髄液関門透過機構の解明および脳内動態予測法の確立
In vivo での脳内動態を予測するためには、血液と中枢とのインタフェースである血液脳関門・血液脳脊髄液関門を介した薬物輸送能力を知ることが必要である。血液脳関門・血液脳脊髄液関門の関門機構はそれぞれ内皮細胞間あるいは上皮細胞間の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 などのトランスポーターにより能動的に血液中に汲み出される結果、みかけ上正味の脳移行が制限されている”ことが明らかにされている。トランスポーターや代謝酵素など異物解毒機構の基質認識特性を利用することで、関門の薬物透過性を制御できると考えている。
脳あるいは脳脊髄液から血液中へのくみ出し過程には、脳実質内・脊髄液内から内皮・上皮細胞内への取り込みと細胞内から血液中へのくみ出しの２つの過程から成り立っている。当研究室で開発した脳排出指標 (Brain Efflux Index)を測定する方法論や単離脈絡叢を用いた解析から、有機アニオンの場合、脳内から血液方向の排泄において、細胞内から血液中へのくみ出しだけではなく、脳側から細胞内への取り込み過程にもトランスポーターが働いていることが示されている。
トランスポーターに対する阻害剤を用いた解析により、肝臓型有機アニオントランスポーターである organic anion transporting polypeptide (Oatp/OATP) family が脂溶性の高い有機アニオンの排出に、腎臓型有機アニオントランスポーターである organic anion transporter (Oat/OAT) family が水溶性有機アニオンの排出にそれぞれ関与していることを明らかにした（図２）。現在、各トランスポーターのノックアウトマウスを用いて、分子実体を解明するべく研究を行っている。さらに、血液脳関門の管腔側細胞膜に発現している ABC トランスポーターBreast Cancer Resistance Protein(BCRP/ABCG2)について、BCRP ノックアウトマウスを用いた解析を行ったところ、植物エストロ
ジェンを含めて複数の化合物のくみ出しに BCRP が働いていることを見いだした。さらに、BCRPの基質の一部は P-gp の基質ともになり、BCRP を欠損しても P-gp によるくみ出しが残るために、脳内濃度が顕著に増加しないことを見いだしている。新たに Multidrug resistance associated protein
4 (MRP4/ABCC4)がタミフルの活性体 Ro64-0802 の汲み出しに関わっていることを見いだした。野生型マウスでは脳実質への移行はほとんど認められないが、MRP4 ノックアウトマウスでは脳内濃度は顕著に増加する。
血液脳関門（脳毛細血管内皮細胞）

血液脳脊髄液関門（脈絡叢）

脂溶性有機
アニオン
脳細胞間液

Mrp4
Mrp1
P
AT

BCRP

?

Mrp5
ATP

Oatp1a4

ATP

Oatp1a4

luminalmembrane
血液Oatp1c1
T4

T3P-gp
脂溶性中性・
塩基性化合物?

脂溶性有機
ジ・トリペプチド アニオン
H+
PEPT2

水溶性有機
アニオン

脳脊髄液

P-gp?

Oat3

Oatp1a5

Oatp1c1?

etoposide

脈絡叢上皮細胞?

ATP

Oatp1a4 Oatp1c1

ATP

MRP4

？

MRP1

?

Oat3
水溶性有機
アニオン

血液

T4

図２ 血液脳関門・血液脳脊髄液関門を介した異物排泄機構の模式図
－147－
目次へ

関門における排出輸送の個人差は、脳内濃度の個人差ひいては中枢性の薬剤応答性の個人差の一因となりえる。P-glycoprotein や BCRP、他の ABC トランスポーター、OATP や OAT 機能の個人差や併用薬による機能阻害を定量的に評価する方法論として positron emission tomography（PET）に着目し、各トランスポーターに対して選択的な分子プローブの開発を進めている。
３．薬物の肝臓への取り込み、胆汁排泄機構の解明
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。近年、げっ歯類やヒトにおいて一連のトランスポーターのクローニングが進められてきている。例えば、有機アニオン性化合物の輸送には、主に OATP ファミリーのトランスポーター、胆汁酸に関して
は、主に Na+-taurocholate cotransporting polypeptide (NTCP)が、また有機カチオン化合物の輸送には、organic cation transporter (OCT)ファミリーがそれぞれ関与している（図３）。これらトランスポーターは、それぞれ非常に広範な基質特異性を有し、内因性の胆汁酸やステロイド抱合体、またpravastatin や methotrexate など多種の薬物も基質にする。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、検討を進めている。近年では、ヒト凍結肝細胞を用いて、ヒトにおける肝臓の取り込みの検討も行えるようになった。また、評価法についても各トランスポーター特異的な阻害剤や基質を用いた方法のみならず、ノックアウトマウスやRNAi(RNA interference)法などを用いた遺伝子特異的ノックダウンによる検討も進めている。
また、有機アニオン系化合物の胆汁排泄機構にも、ATP の加水分解に直接共役した一次性能動輸送の関与が明らかとなっており、種々の実験系を用いた検討を行ってきた。当教室では、自然発
生的に見出された高ビリルビン血症を示すラット（現在では、Eisai Hyperbilirubinemic rat(EHBR)と命名されている。）の原因として、multidrug resistance associated protein 2 (MRP2)遺伝子のナンセ
ンス変異を見出し、この排泄トランスポーターの cDNA クローニングにも成功をおさめ、細胞膜ベシクルなどを用いた機能解析、基質認識/輸送に関与するアミノ酸残基の同定等を進めてきた。なお、本遺伝子は、ヒトにおける Dubin-Johnson 症候群の疾患遺伝子としても同定されており、現在
ヒト MRP2 に関しても同様の検討を進めている。本トランスポーターも、非常に幅広く有機アニオンを認識し、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。また、胆管側には他に有機カチオンや中性の化合物の輸送に関わる、P-gp(P-glycoprotein)、種々の胆汁酸を認識する bile
salt export pump (BSEP/ABCB11)や、BCRP などが同定されており（図３）、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から、今までに見出されなかった
硫酸抱合体の排泄システムとして注目を集めており、ノックアウトマウスなどを用いた in vivo での検討を進めている。

－148－
目次へ

organic
anionsPGs

organicbile
Na+ acids cations

OATPs OATsPGTNTCP OCTs

organic
anions?

?

Phase III
excretion

?

blood

PAPS
-OSO 3 UDP-GA
O2
GSH
-OH
-O-Glu-OH-SG-OH
Phase II
Phase I
conjugationoxidization

organic
sulfatedanionscompounds ? ATPbile acids organic cations,ATPneutral compounds
ATP

ATP

BCRP

MRP2

BSEP
P-gp

bile

図３ 肝臓に存在する排出トランスポーターとその機能協関
また、これら取り込み・排泄のトランスポーターは、両者が協調的に基質を輸送することで初めて物質の胆汁排泄が実現される。そこで、当教室では、極性細胞 MDCKII を用いて、basal 側に取り込みトランスポーター、apical 側に排泄トランスポーターを同時発現させたダブルトランスフェ
クタントを構築し、方向性ある経細胞輸送を観察することに成功し、ラット in vivo の胆汁排泄と本実験系の結果の間にある一定の相関を見出せた。このことは、本実験系が現在、肝細胞の胆汁排泄機構のモデルとなりうることを示唆しており、重要な組み合わせの種々の共発現系の構築と共に、
in vitro 実験から in vivo の結果を予測しうるような速度論的考察を進めている（図４）。

"Double transfectant"human liver

MDCK II cells

Blood

Estimation ofhepatic clearance

MRP2

OATP2

MRP2

OATP2

Bile

transcellular transport(pmol/mg protein)

Estradiol-17 -glucuronide
2000
1500

basal to apical

1000
500
0

Information
1) relative expression level2) contribution of each transporter3) metabolism

apical to basal

030 60 90
Time (min)120

図４ 胆汁排泄のモデル系としての取り込み・排泄トランスポーターの共発現系
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、multiplicity, polymorphism が存在する可能性も示唆されている。これらの性質の存在は、患者個人への薬物投与計画を作成する
－149－
目次へ

際に、また、新薬を開発する上で（薬物間相互作用を含め、副作用を予測する上で）問題となる。
最近、当教室においても実際に genetic polymorphism の存在を見出しており、変異の導入により細胞内局在がどのように変動するのか、またトランスポーター自体の機能がどのように変動するのかに関する検討を進めている。また、発現量の個人差については、発現調節機構・誘導機構に関する情報の集積が必要となるが、この点に関しても分子レベルでの検討を加えている。
４．薬物間相互作用の解析
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（図５）。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ーを用いて 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。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。今後、創薬段階
循環血
D

I

D

腎臓
D

肝臓

D

D

I

I

I
I

D

尿中へ

胆汁
D

I

D

I

血液
代謝酵素

I

★ D

I

I

門脈

★ D

★ D

肝細胞

I
I

D

消化管

D

D

★ D

D
I

I

D
D

I

D

D

I
D

D
D

I

D

D

D

腸管
I

胆汁

糞中へ

I

D

I

代謝酵素
D

I

D

I

D

D

D

D

I

D

I

I

尿
D

D

I

血液

→門脈へ

図５ 薬物間相互作用のターゲットサイト
－150－
目次へ

や、臨床において重篤な相互作用を未然に防ぐためのアプローチを提唱すべく、分子生物学的手法と速度論的思考を統合した研究を進めていくつもりである。
５．PET を用いた in vivo リアルタイム動態解析
有機アニオンの肝胆系輸送や腎尿細管分泌は、①血液側から実質細胞内への取り込み、②細胞内から血中への排出、また③細胞内から胆汁中・尿中への排泄と３つの素過程で構成されている。近年のトランスポーター研究の進展により、細胞内への取り込み、細胞内から胆汁や尿中への排泄に関わるトランスポーターの分子実体が明らかにされ、遺伝的要因（遺伝子多型）や併用薬との相互作用など、トランスポーター機能の個体間変動を生じる要因が種々報告されている。しかし、現在の臨床試験では、血漿中濃度の時間推移、尿中への回収率等など限られた部位の薬物濃度しか評価できないために、これら素過程を分離評価し、候補トランスポーターが関与していることを実証することはできない。スタチンと呼ばれる HMG-CoA 還元酵素阻害剤のように薬効標的蛋白が組織内に存在する医薬品の場合、組織中濃度が薬理効果と関連するパラメーターのため、トランスポータ
ー機能の変動により組織中濃度がどのように影響を受けるのか予測することは、均一な薬理効果を実現するためには必須の情報である。さら、血液脳関門における異物排泄は循環血中からのクリア
ランスメカニズムとしての寄与は小さいため、循環血中濃度は血液脳関門の異物排泄能力の指標とならない。循環血中濃度ならびに脳内濃度の双方を評価する必要がある。図６には、[11C]verapamil
投与後のサル脳内の薬物濃度を示した。血液脳関門で verapamil を排出している P-糖蛋白の機能を阻害すると、有意に脳内濃度が増加したことがわかる。組織中濃度を測定することで、体内動態におけるトランスポーターの役割をより詳細に解析でき、例えば in vitro 実験系からの予測値の検証や方法論の改善による精度の向上が期待される。Positron emission tomograph（PET）を用いることで、こうした in vivo での組織中濃度の時間推移が測定できる。薬物トランスポーターの機能評価に利用可能な PET 分子プローブ薬はほとんどないため、現在、トランスポーター選択的である PET 分
子プローブ薬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の共同研究で開発中である。理研で開発された分子プローブ TICA を用いて、肝取り込み・排泄過程の分離評価と、取り込み過程の薬物間相互作用の解析を行っている。

図６ P-糖蛋白阻害剤 PSC833 投与群、非投与群における[11C]verapamil の脳内濃度と[11C]verapamil の血液脳関門透過性

－151－
目次へ

６．トランスポーターの細胞内トラフィッキング制御による疾病治療
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、翻訳後の細胞膜上へのトラフィッキングもまた極めて重要なプロセスとなる。実際に、トランスポーターの細胞内トラフィッキングが、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た場合には、トランスポーターの機能不全が生じ、さまざまな疾患として顕在化することが報告されている。このような背景から、トランスポーターの細胞内トラ
フィッキング制御機構を明らかにすることは、基礎研究としてのみならず臨床的な面からも極めて重要性の高い研究課題である。しかしながら、その分子機構は未だ不明な点が多く、トランスポー
ターの細胞内トラフィッキング異常が原因となる疾患においては、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のが現状である。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、細胞内トラフィッキング制御の分子機構の解明、及び細胞内トラフィッキング制御を介した疾病治療を確立すべく研究を進めている。
BSEP は肝細胞から胆汁中へと胆汁酸を排出し、胆汁形成において重要な働きをするトランスポーターであり、妊娠時、Cyclosporin A などの薬物投与により、そのトラフィッキングに異常が生じた場合には、肝内胆汁うっ滞が惹起される（図７）。また、BSEP の遺伝子変異は、進行性家族性肝内胆汁うっ滞症２型（PFIC2）という重篤な肝内胆汁うっ滞の原因となることが知られている。
これまでの検討から、PFIC2 は、BSEP の細胞膜上へのトラフィッキング過程の異常により、細胞膜上における BSEP の発現量が減少するために発症することを明らかとした（図７）。さらに、この結果を受け、BSEP の細胞膜上へのトラフィッキングを促進する化合物は、PFIC2 及び、妊娠性、
薬物性肝内胆汁うっ滞症の新規治療薬となる可能性があると考え、候補化合物の有効性を簡便に評価することが可能なスクリーニング系を作成し、種々の化合物の効果を検討した。その結果、尿サ
イクル異常症治療薬として欧米にて認可されている 4-phenylbutyrate という薬物には、BSEP の細胞膜上へのトラフィッキング促進作用があることが明らかとなった（図７）。その有効性は実験動物においても確認されたことから、4-penylbutyrate は治療薬の開発が遅れている肝内胆汁うっ滞症の新規治療薬として期待される。現在、4-phenylbutyrate による BSEP の細胞膜上へのトラフィッ
キング促進作用の分子機構を明らかにすることで、未だ明らかとなっていない肝内胆汁うっ滞治療
薬の薬効標的の同定を試みている。また、肝内胆汁うっ滞治療候補化合物のスクリーニングを継続して行うことで、4-phenylbutyrate のバックアッップ化合物の探索を進めている。
正常時

肝内胆汁うっ滞時
肝内胆汁うっ滞時

4-Phenylbutyrate投与時

血液

血液

胆汁酸

肝細胞
BSEP

胆汁

血液

胆汁酸

肝細胞

胆汁酸

肝細胞

BSEP

BSEP

胆汁

胆汁

図７ 肝内胆汁うっ滞、4-Phenylbutyrate 投与時における細胞膜上での BSEP の発現変動
－152－
目次へ

７．トランスポーター遺伝子の組織特異的発現制御機構の解析
我々が研究対象とするトランスポーター群は、生体において肝臓・腎臓・小腸・脳において、種々の内因性物質・薬物の輸送を司っている。これらのトランスポーターの中には上述した組織全てに普遍的に発現するものがある一方で、ある限られた組織にのみ特異的に発現するものも存在する。
基質多選択的トランスポーター群のうち、有機アニオントランスポーター群はステロイドホルモンの抱合体や神経伝達物質代謝物などの多くの内因性化合物、HMG-CoA 還元酵素阻害薬や ACE 阻害薬などの臨床上重要な薬物を基質として認識し、生体内ホメオスタシスの維持や異物解毒に重要な役割を果たしている。OATP family のメンバーでる OATP1B1 や OATP1B3、OAT family のメンバーである OAT1 や OAT3、OAT4 は、それぞれ肝臓、腎臓に選択的な発現を示している。
これまでに、一部の薬物トランスポーターに関しては発現制御に重要な転写因子が同定されてきたが、いずれも各トランスポーターの組織特異性を説明できるまでには至っていない。近年、遺伝
子発現制御には従来の転写因子による制御（genetic regulation）に加えて、ゲノム DNA そのものに存在する塩基配列とは異なる遺伝子機能制御情報；エピジェネティック情報による制御(epigenetic
regulation）が存在することが明らかとなってきた。これまでに最も良く研究されているエピジェ
ネティクスの分子機構の一つとして DNA メチル化があげられる。一般にゲノム上で遺伝子領域、
特にプロモーター領域がメチル化を受けると、ヒストンの脱アセチル化・近傍のクロマチン領域の凝集が起こり当該遺伝子の発現が抑制されることが知られている。DNA メチル化は哺乳類において X 染色体不活性化・ゲノムインプリンティングなどに関わることが知られてきたが、近年、組織特異的遺伝子発現制御にも重要な役割を果たしていることが明らかとなってきた。
本研究では広く薬物トランスポーター群を対象とし、組織特異的発現制御における転写因子とDNA メチル化及びその後のヒストン修飾の関与を解析している。これまでの検討により、hOAT3、
mUrat1 の腎臓特異的発現は、Hepatocyte Nuclear Factor 1α/βによる転写活性化と DNA メチル化による転写抑制の協奏作用により成り立っていることを明らかとした。これらのトランスポーターが発現している組織においてはプロモーター領域が低メチル化状態であり、転写因子の結合により転写が活性化される。一方で、非発現組織では、これらのトランスポーターのプロモーター領域
は高度にメチル化されており、クロマチンが凝集し不活性な状態にある。したがって、たとえその組織に転写因子が存在していたとしても、トランスポーターのプロモーター領域に結合できず、転写は起こらないのである（図８）。このような転写因子とエピジェネティック情報の協奏的作用について、同様な解析を他の薬物トランスポーター群に関しても網羅的に行っている。本研究は、クローン技術の進歩に伴いより現実味を帯びてきた再生医療の分野においても非常に重要なものと位置づけられる。解明すべき課題は多いが、様々な組織の幹細胞において、細胞外来性シグナル（転写因子に帰結する）や DNA メチル化をはじめとするエピジェネティック情報などの細胞内在性プ
ログラムによる細胞・組織特異的な遺伝子発現機構の分子基盤が解明されれば、将来的には培養下での幹細胞の分化制御が可能となり、再生医療へも応用することができるものと思われる。

－153－
目次へ

図８ 転写因子と DNA メチル化の協奏作用によるトランスポーターの発現制御

８．肝、腎、脳、癌へのドラッグデリバリーシステムの開発
薬物の標的組織に対するデリバリーはその組織細胞膜における輸送特性に着目することが重要である。
現在、薬物動態の組織選択性を支配すると思われるトランスポーター類の種々の組織における発現を図９に示した。

図９ 肝臓、腎臓、小腸に発現するトランスポーター

肝臓や腎臓のトランスポーターによる薬物の輸送は、薬物の消失ルートを決定する上で重要である。肝臓が薬効のターゲットである場合、肝細胞の取り込みに関わるトランスポーターによる輸送が重要である。また、腎疾患患者への投与が期待される薬物の場合、腎からの排泄ばかりでなく肝での代謝や排泄を適度にうける薬物の方が病態に応じた体内動態の個体差を回避することができ
－154－
目次へ

る。さらにある種の抗癌剤では胆汁排泄が副作用（消化管障害）につながることが示唆されており、このようなケースでは胆汁排泄に関わるトランスポーターをブロックすることも重要である。
脳への選択的な薬物のデリバリーを構築する場合、図１０に示すように血液脳関門には脳への物
質の取り込みに働く種々の輸送機構が存在することから、これらの輸送系によって認識されるようにデザインすることが重要である。また脳からの物質のくみ出しに働く輸送機構によって認識されるような場合には、逆に認識されにくいようにデザインすることも必要である。現在、このようなトランスポーターによる認識性の制御を目指した薬物デザインの研究を試みている。

毛細血管内皮細胞

密着結合

血液

ATP

ADP

ATP
ADP

脳
１．脂溶性の高い
低分子化合物
アルコール・
ヘロイン

２．水溶性の栄養素
グルコース・
アミノ酸

３．内皮細胞表面に結合部位を持つ高分子化合物インスリン・
トランスフェリン・
カチオニックアルブミン

４．P-glycoproteinの ５．有機アニオントラン
関与する脳-血液スポーターの関与する脳-血液方向へ
方向への低分子の低分子化合物の化合物の汲み出
汲み出し
しエストラジオールアドリアマイシン・
グルクロナイドビンクリスチン
ベンジルペニシリン

図 10 血液脳関門（脳毛細血管内皮細胞）を介した薬物の移行経路

９．トランスポーターに関する情報検索データベース(TP-search)の構築
近年、薬物トランスポーターが多数クローニング、機能解析されており、世界的にトランスポー
ター研究が急速に展開されている。研究の進展につれて、製薬企業における創薬プロセスにおいても、薬物動態を決定する因子としてのトランスポーターの重要性が認知されつつあるが、現状では文献情報が氾濫しており、命名法や実験法も多様化してきたため、必要な情報だけを種々の角度から検索して、簡便に抽出できるデータベースの構築が切望されていた。そこで、数年前より、ファルマシア株式会社（小沢直記博士（現：ワイス株式会社））、早稲田大学理工学総合研究センター(濱義昌教授)、日本ビジュアルサイエンス株式会社（滝克彦氏）と当教室の共同研究により、薬物トランスポーターの情報検索サイト“TP-search”を構築した (URL: http://www.tp-search.jp)（図11）。本サイトには、各種薬物トランスポーターの基質、臓器分布・局在、薬物間相互作用、遺伝
子多型、病態時の発現変動や遺伝子欠損動物における体内動態の変動に関する情報を掲載している。
また、個々の情報と PubMed の文献データベースが直接リンクされており、より詳細な情報もすぐに入手可能になっている。トランスポーターに関するデータベースでは、データ量、質共に世界最大級であると自負している。今後も、定期的な update を行い最新の情報を提供できるよう努力す
る一方、発現変動、遺伝子変異などより多彩な情報を掲載していくべく、目下拡充を行っている。

－155－
目次へ

基質/阻害剤/誘導剤の名前からの検索

トランスポーターの名前からの基質・阻害剤検索
トランスポーター
情報の一覧表薬物間相互作用に関する情報性差に関する情報

ノックアウト動物に関する情報病態などによる
発現変動に関する情報

組織分布に関する情報
遺伝子多型に関する情報

遺伝病に関する
情報

図 11 トランスポーターに関する情報検索データベース(TP-search)

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、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、ペプチドや RNA など高分子を医薬品化するための製剤技術、DDS の基盤となる剤型設計の技術、応用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、動態学、製剤設計学の背景にある薬効の増大、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。
大学院講義としては、「医療薬学特論」、「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と医薬品の探索・開発
における動態学、臨床薬科学として薬物動態学として、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アのもとで生まれてくるのか、研究を発展させるにあたっての知的興奮が伝わることを念頭においている。「クリニカルサイエンス特論」では、研究室の教官のほか、二人の外部講師にも講義を依頼し、臨床薬学の講義を充実させている。外国人講師を招いての英語科学特論も開講した。本講義では、特に薬剤応答性の個人間変動とテーラーメー
－156－
目次へ

ド医療について、医薬品開発、臨床における薬剤使用の観点から、現状と問題点の整理、今後の展
望について講義を行った。
研究の項で述べたように、分子薬物動態学教室では、薬物動態学、DDS の領域において、最先端の研究を行っている。特に、薬物動態を支配する肝臓、脳、小腸、癌におけるトランスポーターの研究、薬物動態特性を試験管レベルから個体レベルへと再構築する研究においては、世界をリードする研究を展開している。教室に所属する大学院生は、これら研究に参加することによって、研究手技の取得、研究を自分で展開させることができる能力の獲得に向けた訓練を受ける。実験動物の取り扱いに関する基本、灌流組織の取り扱い、in vitro での単離細胞、培養細胞、膜ベシクルの取り扱い、分子生物学、細胞生物学的手法、トランスポーターの遺伝子変異の検出法、などを学ぶ
ことを目標とする他に、得られた in vitro データと in vivo データを連結させるために数学モデルに基づいた解析法などについても訓練をうける。教室のセミナー（大学院生として必修のセミナー）
では、研究報告（コロキウム）、文献を基に考え方を訓練するセミナー（バイオセミナー）が各々、
週１回のペースで行われている。コロキウムでは、１人 30 分程度の発表と質疑応答をすべて英語で行っている。各人は 2 ヶ月に１回ほどの頻度で発表する。さらに年に１回、自分の研究領域をまとめ、自分の研究の進行状況と今後の展開について、十分時間をかけて議論するセミナーも行っている。これらを通して研究の目的やオリジナリティー、世界的な研究の流れにおける位置づけを明確に意識させること、目的達成に必要な要素を自分で発見させるように教育している。大学院生による研究成果は、研究発表の項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、薬剤学会など、国外では米国薬学会 (AAPS)、世界薬学連合 (FIP)、
世界薬物動態学会 (ISSX)で発表させる機会をできるだけ多く与え訓練すると共に、外部研究者の評価を仰いでいる。当研究室には、年間 10 名程度の外国研究者の訪問があり、半日～１日かけてセミナーを行う。大学院生にもプレゼンテーションの機会が与えられることも多い。これら訓練を通して、大部分の大学院生においては、修士卒業の頃には、英語でのプレゼンテーションを大きな負担と感じなくなるようになる。現在、この学際的研究領域の研究者として、広い視点を持った研究者が必要とされる。その為に、どのような取り込みをして欲しいかについて、杉山自身の願いを、｢21 世紀に向けて –若手研究者への提言」と題した小文にまとめた。これは、当研究室のホームページ上(http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~sugiyama/)に掲載している。
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、創薬開発業務に就いている。国外の製薬企業で活躍しているものもいる。また官公庁などで活躍している人材も多い。

自己点検･評価
研究室では、研究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、外国雑誌からの招待
－157－
目次へ

proceeding の多さを挙げることができる。国内での招待講演も、薬学会、薬物動態学会、薬剤学会のような当研究室の中心学会に限らず、薬理学会、生化学会、癌学会、肝臓学会、腎臓学会など多岐にわたる。国際会議での招待講演の数は、杉山+楠原で 2010 年のみで 17 回に至る。1997 年までは、これら招待講演の 2/3 以上が、薬物体内動態の予測法、あるいはドラッグデリバリーシステ
ムに関するものであったが、ここ 10 年間においては、トランスポーターに関する基礎科学（生物学的意義を細胞生物学、分子生物学的手法により研究する）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について講演する機会が増えていることが特徴として挙げられる。これは、当研究室の目指す“基礎研究と応用研究を統合・融合させる”という目標に近づいている指標であると考えている。研究成果の発表されている雑誌をみても、薬学領域の雑誌である Pharm.
Res. 《米国薬学会の official journal》、J. Pharm. Sci.、Drug Metab. Dispos.、薬理学領域の雑誌である J.
Pharmacol. Exp. Ther.、Mol. Pharmacol.、Pharmacogenetics、臨床薬理学領域の雑誌である Clin.
Pharmacol. Ther.、生理学領域の雑誌である Hepatology、J. Am. Soc. Nephrol、Endocrinology、Am. J.
Physiol.、生化学、分子生物学領域の雑誌である J. Biol. Chem などと多岐にわたり、当研究室の特徴である、多角的な視点から研究を遂行するという目標に近づいていると思われる。その研究報告
は、非常に多方面の研究者から引用されており、例えば、脳、腎臓における有機アニオン輸送に重要な働きをする Oat3 を世界に先駆けて同定した報告 (Kusuhara H, J Biol Chem. (1999))は今日までに 320 回引用されている。さらに杉山は、ISI Essential Science Indicators(ESI), Thomson Scientific の
WEB に掲載された情報によると Pharmacology & Toxicology の分野で 1997 年 1 月 1 日―2007 年 2月 28 日の 10 年間の間に総論文が総引用回数 4,617 回で世界第 1 位となった。また、以下に示すような幾つかの国家プロジェクトの代表者、プログラムオフィサー、ディレクターの役割を果たしている。
2002-2006 21 世紀 COE プログラム生命科学分野戦略的基礎創薬科学
2002-2006 21 世紀型革新的ライフサイエンス技術開発プロジェクト「テーラーメード医療基盤整備プログラム」薬物解毒系及び情報伝達系の遺伝子多型に基づく薬物反応性の個人差の解析
2002-2004 厚生労働科学研究費補助金(萌芽的先端医療技術推進研究事業「薬物トランスポーターの分子多様性と機能解析及び副作用発現との連鎖解析」
2005-2007 厚生労働省科学研究費補助金(萌芽的先端医療技術推進研究事業「薬物の毒性発現を決める薬物動態・効果制御分子の推定と毒性回避を指向したスクリーニング系の開発」)
2008-

NEDO 委託事業・基礎研究から臨床研究への橋渡し促進技術開発: 「マイクロドーズ臨
床試験を活用した革新的創薬技術の開発」

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（中心に研究を進めた研究者別に分類して示した。
）
杉山雄一（外部との共同研究を含む）
－158－
目次へ

1. Ichihara S, Kikuchi R, Kusuhara H, Imai S, Maeda K and Sugiyama Y: DNA methylation profiles oforganic anion transporting polypeptide 1B3 in cancer cell lines. Pharm Res 27(3):510-516 (2010).
2. Ito T, kato M, Chiba K, Okazaki O and Sugiyama Y: Estimation of the Interindividual variability ofcytochrome 2D6 actovoty from urinary metabolic ratios in the literature.

Drug Metab

Pharmacokinet 25(2):243-253(2010).
3. Ito T, Takahashi M, Okazaki O and Sugiyama Y: Investigation of the effect of mutations of rat
albumin on the binding affinity to the alpha(4)beta(1) integrin antagonist, 4-[1-[3-chloro-4-[N'-(2methylphenyl)ureido]phenylacetyl]-(4S)-fluoro-(2S) -pyrrolidine-2-yl]methoxybenzoic acid (D014582), using recombinant rat albumins. Mol Pharm 7(4):1254-1259 (2010).
4. Kato M, Chiba K, Ito T, Koue T and Sugiyama Y:

Prediction of interindividual variability inpharmacokinetics for CYP3A4 substrates in humans.

Drug Metab Pharmacokinet 25(4):367-378(2010).
5. Kikuchi R, Yagi S, Kusuhara H, Imai S, Sugiyama Y and Shiota K:

Genome-wide analysis of

epigenetic signatures for kidney-specific transporters. Kidney Int 78(6):569-577 (2010).
6. Okada R, Ishizu Y, Endo R, Lezhava A, Ieiri I, Kusuhara H, Sugiyama Y and Hayashizaki Y: Direct
and rapid genotyping of glutathione-S-transferase M1 and T1 from human blood specimens using the
SmartAmp2 method. Drug Metab Dispos 38(10): 1636-1639(2010).
7. Tachibana T, Kitamura S, Kato M, Mitsui T, Shirasaka Y, Yamashita S and Sugiyama Y: Model
analysis of the concentration-dependent permeability of P-gp substrates. Pharm Res 27(2):442-446(2010).
8. Takashima T, Nagata H, Nakae T, Cui Y, Wada Y, Kitamura S, Doi H, Suzuki M, Maeda K, Kusuhara
H, Sugiyama Y and Watanabe Y:

PET studies using 15R-[11C]TIC-Me for the evaluation ofhepatobiliary transport. J Pharmacol Exp Ther 335(2):314-323(2010).
9. Tozuka Z, Kusuhara H, Nozawa K, Hamabe Y, Ikushima I, Ikeda T and Sugiyama Y.: Microdose studyof 14C-acetaminophen with accelerator mass spectrometry to examine pharmacokinetics of parent
drug and metabolites in healthy subjects. Clin Pharmacol Ther 88:824-830 (2010).
10. Kusama M, Toshimoto K, Maeda K, Hirai Y, Imai S, Chiba K, Akiyama Y and Sugiyama Y: In
Silico Classification of Major Clearance Pathways of Drugs with their Physiochemical Parameters.
Drug Metab Dispos 38(8):1362-1370 (2010).
11. Yamazaki A, Kumagai Y, Yamane N, Tozuka Z, Sugiyama Y, Fujita T, Yokota S and Maeda M:
Microdose study of a P-glycoprotein substrate, fexofenadine, using a non-radioisotope-labelled drugand LC/MS/MS. J Clin Pharm Ther 35(2): 169–175 (2010)
12. Cang J, Zhang J, Wang C, Liu Q, Meng Q, Wang D, Sugiyama Y, Tsuji A, Kaku T and Liu K:
Pharmacokinetics and mechanism of intestinal absorption of JBP485 in rats.

Drug Metab

Pharmacokinet 25(5): 500-507(2010).
13. Higashikuni Y, Sainz J, Nakamura K, Takaoka M, Enomoto S, Iwata H, Sahara M, Tanaka K,
Koibuchi N, Ito S, Kusuhara H, Sugiyama Y, Hirata Y, Nagai R, Sata M: The ATP-binding cassettetransporter BCRP1/ABCG2 plays a pivotal role in cardiac repair after myocardial infarction via
modulation of microvascular endothelial cell survival and function. Arterioscler Thromb Vasc Biol
－159－
目次へ

30(11): 2128-2135(2010).
14. Watanabe T, Kusuhara H and Sugiyama Y:

Application of Physiologically Based Pharmacokinetic

Modeling and Clearance Concept to Drugs Showing Transporter-Mediated Distribution and Clearance in
Humans.

J Pharmacokinet Pharmacodyn 37(6): 575-590(2010).

15. Ito K and Sugiyama Y: Use of clearance concepts and modeling techniques in the prediction of metabolic
drug–drug interactions. Trends Pharmacol Sci 31(8):351-355(2010).
16. Giacomini KM, Huang SM, Tweedie DJ, Benet LZ, Brouwer KL, Chu X, Dahlin A, Evers R, Fischer V,
Hillgren KM, Hoffmaster KA, Ishikawa T, Keppler D, Kim RB, Lee CA, Niemi M, Polli JW, Sugiyama Y,
Swaan PW, Ware JA, Wright SH, Yee SW, Zamek-Gliszczynski MJ and Zhang L: Membrane transporters
in drug development. Nat Rev Drug Discov 9(3):215-236 (2010).

17. Tachibana T, Kato M, Takano J, Sugiyama Y:

Predicting drug-drug interactions involving theinhibition of intestinal CYP3A4 and P-glycoprotein. Curr Drug Metab 11(9): 762-777(2010).

楠原洋之

1. Ito S, Kusuhara H, Kuroiwa Y, Wu C, Moriyama Y, Inoue K, Kondo T, Yuasa H, Nakayama H, Horita
S and Sugiyama Y:

Potent and specific inhibition of mMate1-mediated efflux of type i organic

cations in the liver and kidney by pyrimethamine. J Pharmacol Exp Ther 333(1):341-350 (2010).
2. Kitamura Y, Kusuhara H and Sugiyama Y:

Basolateral efflux mediated by multidrug resistance-

associated protein 3 (Mrp3/Abcc3) facilitates intestinal absorption of folates in mouse.

Pharm Res

27(4):665-672 (2010).
3. Kitamura Y, Kusuhara H and Sugiyama Y:

Functional characterization of multidrug resistance-

associated protein 3 (mrp3/abcc3) in the basolateral efflux of glucuronide conjugates in the mousesmall intestine.

J Pharmacol Exp Ther 332(2):659-666 (2010).

4. Kodaira H, Kusuhara H, Ushiki J, Fuse E and Sugiyama Y: Kinetic analysis of the cooperation of Pglycoprotein (P-gp/Abcb1) and breast cancer resistance protein (Bcrp/Abcg2) in limiting the brain andtestis penetration of erlotinib, flavopiridol, and mitoxantrone.

J Pharmacol Exp Ther 333(3):788-796(2010).
5. Ose A, Kusuhara H, Endo C, Tohyama K, Miyajima M, Kitamura S and Sugiyama Y: Functional
characterization of mouse organic anion transporting peptide 1a4 in the uptake and efflux of drugs acrossthe blood-brain barrier.

Drug Metab Dispos 38(1):168-176 (2010).

6. Watanabe T, Kusuhara H, Maeda K, Kanamaru H, Saito Y, Hu Z and Sugiyama Y:

Investigation of therate-determining process in the hepatic elimination of HMG-CoA reductase inhibitors in rats and humans.
Drug Metab Dispos 38(2):215-222 (2010).
7. Kusuhara H, Sugiyama Y: Pharmacokinetic modeling of the hepatobiliary transport mediated bycooperation of uptake and efflux transporters. Drug Metab Rev 42(3):539-550 (2010).
前田和哉

1. Maeda, K. Sugiyama, Y: The use of hepatocytes to investigate drug uptake transporters. Methods

－160－
目次へ

Mol Biol 640: 327-353 (2010).
林久允
1. Kato T, Hayashi H, Sugiyama Y:

Short- and medium-chain fatty acids enhance the cell surface

expression and transport capacity of the bile salt export pump (BSEP/ABCB11). Biochim Biophys Acta
1801(9):1005-1012(2010).

総 説・解 説
1. 前田和哉、杉山雄一 創薬における in vitro ヒト組織細胞を利用した薬物動態・薬効・副作用予測の重要性 医学のあゆみ 232, 83-88 (2010)
2. 前田和哉、杉山雄一 開発戦略におけるマイクロドーズ臨床試験 臨床薬理 41,
27-34 (2010)
3. 杉山雄一（2010）創薬、医薬品開発の過程 in 創薬科学の魅力―東京大学大学院薬学系研究科
からの発信―（杉山雄一、柴崎正勝、長野哲雄、松木則夫 eds） pp3-14, 廣川書店
4. 楠原洋之、杉山雄一（2010）リード至適化過程における薬物動態特性予測の重要性

in 創薬

科学の魅力―東京大学大学院薬学系研究科からの発信―（杉山雄一、柴崎正勝、長野哲雄、松木則夫 eds） pp365-383, 廣川書店
5. 池田敏彦、杉山雄一（2010）リード至適化過程における代謝的活性化および毒性の予測 in 創
薬科学の魅力―東京大学大学院薬学系研究科からの発信―（杉山雄一、柴崎正勝、長野哲雄、
松木則夫 eds） pp385-397, 廣川書店
6. 杉山雄一, 山下伸二、栗原千絵子

編著 (2010)

創薬技術の革新：マイクロドーズから PET

分子イメージングへの新展開 (遺伝子医学 MOOK 別冊) メディカルドゥ.
7. 前田和哉 化合物を医薬品にするために必要な薬物動態試験（その 4）排泄③胆汁酸排泄とト
ランスポーター 日薬理誌(Folis Pharmacol.Jpn.) 135, 76-79, 2010
8. 杉山雄一ヒト肝細胞による薬物代謝・トランスポート・副作用予測-iPS・ES 細胞・間葉系細胞を用いた新たな創薬スクリーニング 医学のあゆみ 232(2) 81, 2010
9. 矢野恒夫、井上登美夫、伊藤健吾、千田道雄、佐治英郎、杉山雄一渡辺恭良、栗原千絵子、
米倉義晴 放射性イメージング薬ガイダンスに関する草案

臨床評価

別刷

Vol.37,

No2, 2010
10. 前田和哉、田迎、熊谷雄治、近藤恒徳、楠原博之、杉山雄一

ヒト腎臓に発言する organic

anion transporter(OAT)1,OAT3 の輸送機能をフェノタイピングするためのプローブ薬の探索研
究 臨床薬理の進歩 87-96, 2010
11. 伊藤澄人、楠原洋之、杉山雄一、熊谷雄治、城下友義、森山芳則 2. 有機カチオン Multidrug
and Toxin Extrusion 1 阻害剤 Pyrimethamine と Metformin の薬物相互作用試験

ライフサイ

エンス出版 38suppl. S-77～S-80, 2010
12. 山田哲裕、前田和哉、杉山雄一、清谷一馬、莚田泰誠、中村祐輔
る好中球減少症を決定する OSTP1B3,MRP2 の役割に関する解析

4. ドセタキセルに起因す
ライフサイエンス出版

38suppl. S-85～S-91 2010
13. 吉田健太、前田和哉、杉山雄一、熊谷雄治、家入一郎、山根尚恵

5. マイクロドーズ・カセ

－161－
目次へ

ット投与試験を用いたアドルバスタチンの肝クリアランスの決定要因の解析

ライフサイ

エンス出版 38suppl. S-97～S-101 201014. 岡田蘭、前田和哉、池田敏彦、杉山雄一、石津有理、林崎良英

8. 薬物誘起性肝障害の発現とグルタチオン-S-転移酵素の遺伝子型との関係に関する検討 ライフサイエンス出版 38suppl.
S-97～S-101 2010

受賞

杉山雄一：紫綬褒章

国際学会での招待講演
杉山雄一
1. The 6th Uppsala Spring Meeting
Microdosing in human trials
April 12-14/Uppsala, Sweden
2. 3rd Symposium on Pharmaceutical Profiling in Drug Discovery and Development
New tools for prediction of drug-drug interactions
April 15/Uppsala, Sweden
3. MDO2010
Rate-determining process of a co-substrate of uptake transporter and metabolizing enzyme in the liver
May 16-20/Beijing, China
4. Pre-conference Workshop: Practical DDI-13th Internation Conference on Drug-Drug Interactions
Development of Simulation Software for Quantitative Predictions of Drug-Drug Interaction
June 14/Seattle, USA
5. TWELFTH BUFFALO PHARMACEUTICS SYMPOSIUM
Clinical significance of pharmacogenomics and drug-drug interaction in transporter-mediatedpharmacokinetics/pharmacodynamics
July 29-31/Buffalo, USA
6. 9th International ISSX Meeting
Drug Transporters: Roles in New Drug Discovery and Development
September 4-8/Istanbul, Turkey
7. 15th International Pharmaceutical Technology Symposium (IPTS)
Tissue specific delivery of drugs by utilizing transporters
September 13-15/Antalya, Turkey
8. JSSX 25th Anniversary Symposium: 25th JSSX Annual Meeting"The Role of Drug Metabolism & Pharmacokinetics on Bridging Drug Discovery/Development and ClinicalResearch" Application of Physiologically Based Pharmacokinetic (PBPK) Modeling and Clearance
Concept to Drug Exhibiting Transporter-Mediated Distribution and Clearance in HUMAN
October 7-9/Omiya, Japan
－162－
目次へ

9. 8th Int'l Workshop on Pharmacodynamics of AntiCancer Agents
Role of drug transporters in the Pharmacokinetics and chemotherapies
October 17-20/Hakone, Japan
10. 2010 ISSX/CSSX Workshop
Transporter mediated drug-drug interaction and pharmacogenomics
October 27-31/Shanghai, China
11. 6th Korea-Japan Joint Symposium for Clinical Pharmacology and Therapeutics
Quantitative Prediction of ADME with PET imaging
November 12/Busan, Korea
12. 2010FIP PSWC/AAPS Annual Meeting and Expositions
New Strategy of Microdosing Sutdy with Molecular Imaging Technology
November 14-18/New Orleans, USA
楠原洋之
1. 4th International Symposium Rational Integration of Transport Metabolism and Drug Delivery,
Role of Drug Transporters in the Blood-brain barrier,May 26, 2010/Soul, Korea
2. New Horizons in Toxicity Prediction: The 2nd International Lhasa Symposium
Modulation of Drug Response by Transporter-Mediated Membrane Transport
September 15-16, 2010/Leeds, UK
3. GPEN2010 SHORT COURSE
ROLE OF TRANSPORTERS IN DRUG DISPOSITION
November 9-12/The University of North Carolina at Chapel Hill
4. FIP Pharmaceutical Sciences World Congress 2010 in association with the AAPS: Anuual Meeting &Exposition (2010 FIP PSWC/AAPS)IVIVE for Hepatic and Renal Transporters
Nov 15, 2010/New Orleans, LA, USA
前田和哉
1. FIP Pharmaceutical Sciences World Congress 2010 in association with the AAPS: Anuual Meeting &Exposition (2010 FIP PSWC/AAPS)
Theoretical Prediction of Transporter-mediated drug-drug interaction
Nov 15, 2010/New Orleans, LA, USA

－163－
目次へ

◆ 薬品作用学教室 ◆教 授

松木 則夫（まつき・のりお）

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

准教授

池谷 裕二（いけがや・ゆうじ）

平成５年東京大学薬学部卒、平成10年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助 教

小山 隆太（こやま・りゅうた）2010年10月より研修出向中

平成13年東京大学薬学部卒、平成18年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助 教

野村 洋（のむら・ひろし）

平成16年東京大学薬学部卒、平成21年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

研究の概要
薬理学は、文字通り『薬を理解する』学問であり、「くすりはなぜ効くか？」という疑問に答え、新薬開発の方向性を示すことを目的としている。当教室では、脳を対象に研究を展開している。薬理学の強みを発揮し、薬をツールとしても使いこなしていることから、『薬を使って脳を究める』
をキャッチフレーズにしている。脳を研究する場合には、従来は、個体→脳→神経回路→神経細胞→分子と要素分解的なアプローチが多くとられてきた。しかし、脳機能については、逆は成り立たない。つまり、それぞれの素子が集合すると非線形的な統合的挙動を示すからである。還元的なアプローチを否定するものではなく、各素子の情報も重要である。従って、分子やシナプスといった『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』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。
1．高速多ニューロン Ca2+画像法（fMCI）を用いた神経同期の解析
複数のニューロンが同時に発火する同期活動は、脳において恒常的に観察される神経活動である。
運動や感覚処理に応じて同期活動の頻度が上がるほか、シナプス可塑性とも関連することから記憶や学習といった脳機能にも重要な役割を果たすと考えられている。しかしながら、その発生機構に関しては不明な点が多かった。ニューロンの発火を生み出す主な原動力は、他ニューロンからのシナプス入力である。ニューロン間のコミュニケーションはシナプスによって媒介され、神経活動はそうした多数のシナプス結合を有した神経回路にもとづいて生み出される。
同期活動が生じる場合にも、神経回路としてニューロン同士を同期発火させるような構造基盤が存在するはずである。このように、「神経活動－回路構造」については明確な関係性が示唆されるものの、これまで実験的に検討された例はなかった。実験的な検討がなされなかった理由として、ニューロン活動の記録とそれらニューロン間のシナプス結合の同定を並行して行う、適切な実験技術
－164－
目次へ

がなかったことが挙げられる。
本研究では、新たに高速多ニューロン画像法を開発し、前進的に応用することで上記の課題に取り組んだ。とりわけ、記憶・学習に重要な海馬において、同期活動の観察と回路構造の同定を行い、両者関係の解明を目的とした。
高速多ニューロン画像法は、カルシウム蛍光指示薬によって数百～数千個におよぶニューロンの発火活動を可視化し、動画として最大 2000Hz の速度で撮影する手法である。本手法を用いれば、
「い
つ」
、
「どこで」
、
「どの」ニューロンが活動したかが一目でわかる。これまで神経活動の観察に用いられてきた電気生理学的記録法に比べ、多数のニューロンから同時に記録できるほか、それらニューロンの空間配置を同定することができるなど、多くの利点を備えている。
本手法を用いて、海馬の自発的な神経活動を記録した結果、偶発レベルを上回る多数の同期活動が観察された。このことより、ニューロンの発火活動がランダムなものではなく、神経回路は積極的に同期活動を生み出していると考察される。そして驚くべきは、これらの同期活動が特定のニュ
ーロンペアやグループにおいて高頻度に観察されたことである。グループに属するニューロンは互
いに近接せずに回路全体に散在していため、多数のニューロンの活動を可視化したことで初めて見出された特徴だといえる。自発活動下では、こうした同期性グループの組み合わせによって生じる
全体的な同期活動がしばしば観察された。
では、どのようにして特定のグループ内で同期活動が生じるのか？ニューロンが発火するためには一定量のまとまったシナプス入力が必要となる。同期活動のメカニズムについても、ニューロン間で特徴的なシナプス入力を受けていると考えられる。
そこでパッチクランプ法を用いて、グループ
内のよく同期しているニューロンペアから同時にシナプス入力パターンを記録した。パッチク
ランプ法では、ニューロンに電極を刺入することで発火閾値以下のシナプス活動を観察することができる。結果として、同期性の高いペアでは類似したシナプス入力を受けていることを見出した。すなわち、同期性ペアは共通した親ニ
ューロンからの投射を受けていると考えられる。
次に、これら親ニューロンの正体を明らかにするため、同期性ペアに投射するニューロン群を網羅的に同定することを試みた。
しかしながら、
複数のニューロン間でシナプス結合を判定することは実験的に非常に困難である。そのためシナプス結合の同定は、パッチクランプ法を用いて数個のニューロン間においてのみなされていた。
そこで、結合同定のハイスループット化を実現する新規の大規模シナプスマッピング法の確立を行った。本手法はパッチクランプ法に先述の多ニューロン画像法を組み合わせたもので、観察視野内のシナプス結合パターンを網羅的に探索することが可能である。海馬回路内のシナプス結合パタ
－165－
目次へ

ーンを検証したところ、同期性ペアに投射する親ニューロンが同一領域内で重複していることを見出した。このことは先に示唆された共通の親ニューロンの存在を支持している。さらに、同期性グ
ループ内においてはグループ外に比べて、ニューロン同士がより豊富なシナプス結合によって、密に連絡を取り合っていることを明らかにした。
以上から、自発活動下で観察された同期活動のグループ性は、各グループ内の密なシナプス結合によって生じていると推察される。活動のグループ性を積極的に支持する構造基盤は、海馬回路の特性であろう。本研究は、「神経活動－回路構造」連関を実験的に追求した初めての報告である。
２．神経回路形成への乳幼児期発作の影響
発達期における神経回路の正確な形成は、将来の脳機能発揮に重要な過程である。我々は、乳幼児期におけるけいれん発作が神経回路の形成に与える影響と、その細胞生物学的メカニズムの解明を目的とした研究をおこなった。特に、内側側頭葉てんかん患者の海馬歯状回における異所性神経回路形成（異常発芽）に焦点をあてた。異常発芽は、海馬顆粒細胞の軸索である苔状線維が過剰に枝分かれし、異所方向へ伸長した後に顆粒細胞間に興奮性のシナプスを形成する現象である。異常
発芽は、歯状回および海馬の興奮閾値を低下させると推察されている。
乳幼児期のラットに薬物誘導性けいれん発作を誘導したところ、異常発芽が確認された。興味深
いことに、けいれん群の動物では、コントロール群と比較して、軸索内により多くのミトコンドリ
アが存在することを発見した。軸索分枝の形成には、ミトコンドリアによって産生される ATP が必要であるため、脱共役剤である CCCP をけいれん誘導後に脳室内に投与したところ、異常発芽の形成が抑制された。
次に、神経回路の過剰興奮状態下における神経細胞内ミトコンドリア局在と軸索分枝形成の細胞
生物学的メカニズムに迫るため、海馬切片培養系を利用した。海馬切片をピクロトキシン存在下で培養することにより、てんかん様状態を誘導したところ、培養切片系における異常発芽の誘導に成功した。同系において、神経細胞構造とミトコンドリアを遺伝子導入によって蛍光標識し、タイム
ラプスイメージングをおこなったところ、てんかん様状態では、軸索内におけるミトコンドリア密度が上昇し、ミトコンドリア局在部位から分枝が形成される確率が高いことを発見した。さらに、
軸索内ミトコンドリアの局在には、近接する軸策成長円錐（他の細胞由来）から放出される脳由来
神経栄養因子が必要であることが示唆された。
以上の結果は、発達期における異所性神経回路の形成に関して、新たな細胞生物学的メカニズムを提唱するものである。
３．学習後に生じる細胞選択的な神経活動
記憶形成には、まさに外界の情報を取り込んでいる時の情報処理と共に、記憶課題後の情報処理も不可欠と考えられる。しかし記憶課題後、具体的にどのような神経活動が生じるのか、課題後の神経活動と記憶形成との関係は不明である。そこで我々は、課題後に生じる神経活動を大規模に解析し、記憶形成に関連した課題後の神経活動を明らかにした。
マウスに実験箱で弱い電気ショックを与えることで、実験箱とショックの関係を学習させた。恐怖記憶の形成に中心的な役割を果たしている扁桃体外側核の神経活動を大規模に観察した。行動試
験後に脳を摘出し、薄層切片を作製、最初期遺伝子である Arc を蛍光 in situ hybridization 法により
－166－
目次へ

検出した。なお、Arc の細胞内局在を観察することで、個々の細胞の活動履歴を調べることが可能である。
条件づけと脳摘出の時間間隔を変えることで、条件づけ前・条件づけ時・条件づけ後の 3 点において活動した細胞の割合を算出した。条件づけ時に活動した細胞の割合（約 12％）は、条件づけ前
または後に比べて有意に高い値（約 4％）を示した。条件づけ前と条件づけ後に活動した細胞の割合に有意な差は認められなかった。条件づけ時に活動量が増大し、その後、元の活動レベルに戻る
ことが示された。
さらに、条件づけ後にどの細胞が活動するのかについて解析を行った。条件づけ後に活動した細胞の約 60％は条件づけ時に活動した細胞であった。条件づけ時に活動した細胞が条件づけ後にも活動することが分かる。条件づけ前に活動した細胞と条件づけ時に活動した細胞の一致率は約 20％であったため、細胞選択的な活動は条件づけ後にのみ生じると考えられる。さらに、特異的な神経活
動と連合学習との関係を正確に検証するため、ショックを受けるが連合学習が成立しないコントロール群を設けて同様の実験を行った。
この群では実験環境にマウスを 10 時間放置して慣れさせた後にショックを与えることで、実験環境とショックの連合性を学習させなかった。その結果、連合学
習が生じない場合、細胞選択的な神経活動は認められなかった。
以上の結果は、学習後の神経活動がランダムな神経活動ではなく、学習時に活動した細胞集団が優先的に活動することを示すものである。学習後の細胞選択的な活動により、記憶の固定化が行われると考えられる。

教育の概要
薬品作用学教室では、薬学部の講義として第４学期に「薬理学Ⅰ」、第５学期に「薬理学Ⅱ」、第６学期に「薬物治療学」を担当し、一貫した薬理学教育に取り組んでいる。
「薬理学Ⅰ」では、薬理作用の基本概念、自律神経系作用薬、局所麻酔薬、末梢性筋弛緩薬などを講義している。平行して４学期に行われる「機能形態学」では、五つの講座が連携して、人体臓器の構造と生理を教えている。そのうち当教室では、興奮性膜の一般生理、シナプス、イオンチャネル、血圧の調節、呼吸器を分担している。日程を調節して、薬理学Ⅰと合わせて理解しやすいように工夫している。
「薬理学Ⅱ」では中枢神経系作用薬、「薬物治療学」は薬理学ⅠとⅡでカバーしていない治療薬を中心に講義をしている。一貫した薬理学教育により、学部学生は４学期から６学期に亘り、人体生理学、薬理学の基礎、自律神経系薬理学、体性神経系薬理学、循環系薬理学、中枢神経系薬理学、腎臓薬理学、消化器系薬理学、眼薬理学、免疫・炎症薬理学、代謝系薬理学、一般用医薬品の薬理学などを系統立てて受講することが可能になっている。
「薬物治療学」で学ぶ一般用医薬品の薬理学は他大学の講義にはあまり見られないユニークなものであり、六年制の学生のみならず薬学部学生が一般的な薬の理解を深めることに役立っている。学生実習では、行動薬理学、平滑筋薬理学を通して、薬の作用を直接「目で見る」ことを行い、競合的拮抗と非競合的拮抗など薬理作用の基本原理を理解することに重点を置いている。
薬品作用学教室に配属された学生に対しての教育にも力を入れている。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
－167－
目次へ

に教えている。大学院修了までに全身動物を用いた実験を必ず経験させている。新人に対して、「未
知検体実習」を行っている。これは各自に名前を明かさずに薬を与え、薬理学基礎実験からその薬の薬理学プロフィールを明らかにさせている。教室の伝統的なトレーニング方法であるが、実験技術のみならず薬理学的な考え方を短期間で鍛える優れた教育プログラムとなっている。
さらに、これからの研究者は英語でも、日本語でもコミュニケーションやプレゼンテーションの能力が必須であると考え、様々な工夫をして鍛えている。教室に配属されてきたまだ専門知識をもたない新人に自分の研究を短時間で如何に魅力的に説明できるかを競わせ、英語での研究報告や文献紹介さらに指名ディスカッションも定期的に行っている。また、国の内外を問わず学会発表の機会を積極的に与えている。教室の卒業生は、「10 年、20 年経っても世界に通用する薬理学研究者」になると確信している。

自己点検・評価
一つの教室でこれほど幅広く神経科学をカバーしているところは類を見ない。薬理学をベースにしているので、生体の機能発現解析を重視している。文字通り分子生物学から個体の行動までの研究を具現化している。多細胞からの Ca イメージング (fMCI) は世界最速の高速サンプリングを行い、精度の高い神経同期のメカニズムに迫ることを可能とした。蛍光標識電極を用いて、樹状突起の複数部位からのパッチクランプ同時記録にも成功している。分子生物学・生化学、個体動物行動
解析、電気生理学などの基礎知識を背景に、こうしたユニークな発想で解析を進めている。2010 年に発表した論文の一つが ”Faculty of 1000” に選ばれたことはこうした成果の表れである。しかし、ともすれば各テーマの遂行のために力が分散してしまう傾向があるので、いくつかの柱に絞り込もうとしている。神経科学は競争の激しい分野であるため、現状に満足せずに、さらなる飛躍を目指して努力していきたい。
英語でのセミナー発表を学生に課し、学生のコミュニケーション能力およびプレゼンテーション
能力の涵養にも力を入れた成果が現れている。2010 年は第 83 回日本薬理学会年会での優秀発表賞、次世代を担う創薬・医療薬理シンポジウム 2010 での優秀発表賞、内藤コンファレンスでのポスター
発表賞を大学院生が受賞したことはこうした成果の表れである。
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など、日々の講義をさらに充実さていきたい。
******************************************************************************

学 術 論 文1. Takahashi, N., Sasaki, T., Matsumoto, W., Matsuki, N. and Ikegaya, Y. Circuit topology forsynchronizing neurons in spontaneously active networks. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.,
107:10244-10249, 2010. （Faculty of 1000 にリスト）
2. Ishikawa, D., Takahashi, N., Sasaki, T., Usami, A., Matsuki, N. and Ikegaya, Y. Fluorescent pipettes
for optically targeted patch-clamp recordings. Neural Netw., 23:669-672, 2010.
3. Li, X., Ouyang, G., Usami, A., Ikegaya, Y. and Sik, A. Scale-free topology of the CA3 hippocampal
network: a novel method to analyze functional neuronal assemblies. Biophys. J., 98:1733-1741, 2010.
－168－
目次へ

4. Muramatsu R., Nakahara S., Ichikawa J., Watanabe K., Matsuki N., and Koyama R. The ratio of deleted
in colorectal cancer to uncoordinated-5A netrin-1 receptors on the growth cone regulates mossy fibre
directionality. Brain, 133:60-75, 2010.
5. Toyoda T., Nomura H., Hashikawa K., Nonaka A. and Matsuki N. Persistent neural activity regulates
Arc/Arg3.1 transcription in the dentate gyrus. J Neurosci Res., 88:3060-6, 2010
6. Kumakura K., Nomura H., Toyoda T., Hashikawa K., Noguchi T., Takeda K., Ichijo H., Tsunoda M.,
Funatsu T., Ikegami D., Narita M., Suzuki T. and Matsuki N. Hyperactivity in novel environment withincreased dopamine and impaired novelty preference in apoptosis signal-regulating kinase 1(ASK1)-deficient mice. Neurosci Res., 66:313-20, 2010.
7. Takahashi N, Takahara Y, Ishikawa D, Matsuki N. and Ikegaya Y. Functional Multineuron calcium
imaging for systems pharmacology. Anal Bioanal Chem., 398: 211-218, 2010.
8. Kitanishi T., Sakai J, Kojima S, Saitoh Y, Inokuchi K, Fukaya M, Watanabe M, Matsuki N, and Yamada
MK. Activity-dependent localization in spines of the F-actin capping protein CapZ screened in a rat
model of dementia. Genes Cells. 15: 737-747, 2010.
9. Tsunoda M., Aoyama C., Nomura H., Toyoda T., Matsuki N., Funatsu T. Simultaneous determinationof dopamine and 3,4-dihydroxyphenylacetic acid in mouse striatum using mixed-mode reversed-phaseand cation-exchange high-performance liquid chromatography. J Pharm Biomed Anal., 51:712-5, 2010.
10. 石川大介、池谷裕二、パッチクランプ用記録電極の蛍光可視化、日本生理学会誌、第 72 巻 6号、154-157 頁, 2010 年******************************************************************************

総説

Koyama R. and N. Matsuki. Novel etiological and therapeutic strategies for neurodiseases: mechanisms
and consequences of febrile seizures: lessons from animal models. J Pharmacol Sci., 113:14-22, 2010.
池谷裕二、多ニューロン画像法を用いて神経システムにおける薬物スクリーニング系を確立する、薬学研究の進歩、第 26 巻、1-5 頁、2010 年
市川淳也、松木則夫、小山隆太、発達期の神経回路形成に与える熱性けいれんの影響－モデル動物の利用による細胞・分子レベルでの検証－、日本薬理学雑誌、第 136 巻、4 号、219-224 頁、2010 年******************************************************************************

社会への貢献
松木則夫 日本学術会議連携会員(第二部)、薬事・食品衛生審議会臨時委員(医薬品第一部会)
社団法人日本薬学会会頭、社団法人日本薬理学会理事長
知的財産高等裁判所専門委員、国際化学オリンピック組織委員
スーパーサイエンスハイスクール講師(埼玉県立浦和第一女子高等学校)
評価委員：新潟薬科大学、岐阜薬科大学、富山大学、東京医科歯科大学
池谷裕二 出張講義：大宮高校、高崎健康福祉大学高崎高校、袋井高校、石川県立七尾高等学校、
甲府南高校、東京電機大学・中学高等学校、熊谷女子高校)
公開シンポジウム：静岡健康・長寿学術フォーラム小山隆太 慶應義塾大学薬学部 非常勤講師
－169－
目次へ

◆ 臨床薬学教室 ◆
教

授

岩坪

威（いわつぼ・たけし）

昭和59年東京大学医学部卒
前職：東京大学大学院薬学系研究科助教授、医学博士

准教授

富田

泰輔（とみた・たいすけ）

平成７年東京大学薬学部卒

平成９年同大大学院薬学系研究科修士課程修了

前職：東京大学大学院薬学系研究科講師、薬学博士

助

教

高杉

展正（たかすぎ・のぶまさ）

平成10年東京大学薬学部卒

平成15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博士研究員、薬学博士

助

教

諸橋

雄一（もろはし・ゆういち）

平成11年東京大学薬学部卒

平成16年同大大学院薬学系研究科修士課程修了

前職：英国リバプール大学博士研究員、薬学博士

研究の概要
臨床薬学教室では、有効な治療法の見出されていないヒトの神経疾患、とりわけ脳の老化過程と密接な関係を有し、高齢化社会の進展とともに頻度の急増しつつあるアルツハイマー病とパーキンソン病を主な研究対象とし、その発症機構を解明し、病態に根ざした根本的治療法を創出することを目的として研究活動を行っている。当教室の研究の特徴は、疾患における異常を直接に反映する病理形態学を基盤に置きつつ、生化学的、細胞生物学的、遺伝学的研究手法を積極的に取り入れている点にある。神経変性疾患の病態には、神経細胞が長期間にわたって、進行性に死滅・脱落を続ける結果、脳機能の不可逆的な障害を生じるのと表裏一体の関係で、変性した神経細胞の内外に、疾患ごとに特徴的な線維性蛋白の蓄積がみられるという共通の特徴がある。コン
フォメーションに異常を生じて線維化、蓄積した異常蛋白が細胞障害を生じる一方で、遺伝性を示す一部の症例においては、これらの蓄積物の構成蛋白をコードする遺伝子の変異が疾患の発症と連鎖することが知られている。このように多くの神経変性疾患において、病因遺伝子と変性現象の表現型の間には見事な対応関係が成立しており、蓄積蛋白質の細胞障害性を仮定する根拠ともなっている。このような観点から、疾患脳組織を病理形態学、病理生化学の手法を用いて解析し、異常蓄積物の構成成分と形成過程を明らかにするとともに、そのモデル系として in vitro の生化学的実験や病因遺伝子を発現する培養細胞を用いた分子細胞生物学的研究を進め、神経変性のメカニズムを上流（＝遺伝子）と下流（＝蓄積蛋白）の両方向から解明することを目標としている。この意味で我々が目指しているのは現代における「神経疾患の病理学」そのものに他ならない。具体的な研究テーマは次の通りである。
１．アルツハイマー脳における β アミロイド蓄積機構に関する研究
アミロイドペプチド(A)からなるアミロイドの蓄積は、アルツハイマー脳に必発の老人斑などの特徴的病理変化を形成する。Aの前駆体である APP 遺伝子変異が、APP 蛋白の代謝を A
－170－
目次へ

の蓄積を促進する方向に変化させ、家族性アルツハイマー病の発症に至るという知見を考え合わせると、A蓄積はアルツハイマー病の結果であるのみならず、原因にも深く関連した病変と解釈できる。Aはアミノ酸 40～42 個からなる蛋白質断片であり、APP から-secretase, -secretase という２種類のプロテアーゼの作用によって切り出される。当研究室では、カルボキシ末端が２残基長く、蓄積性の高い A42 分子種がアルツハイマー脳において最初期から優先的に蓄積する分子種であることを免疫組織化学的に実証して以来、患者脳、トランスジェニックマウス脳などを対象にアミロイド蓄積過程、神経細胞脱落過程などを病理学的に検討している。また Aの C末端を形成する-secretase と次項で述べるプレセニリンの関係について集中的に研究している。
本年度はアルツハイマー病の画期的治療法として注目されている免疫療法において、抗 A抗体
が血中ではなく脳に進入して作用することを証明し、創薬の方向性に大きなインパクトを与えた。
２．家族性アルツハイマー病病因遺伝子プレセニリンとγ-secretase の研究
アルツハイマー病の一部は、常染色体優性遺伝を示す家族性アルツハイマー病(FAD)として初老期に発症する。FAD の病因遺伝子が追求された結果、９回膜貫通型蛋白をコードするプレセ
ニリン遺伝子の点突然変異が、多くの AD 家系の原因であることが明らかになった。当研究室では、FAD 変異を有するプレセニリンが APP の-cleavage に影響を与え、蓄積性の高い A42 の産生を亢進させることを明らかにし、アルツハイマー病発症における A、ことに A42 の重要性を示すとともに、プレセニリンと APP, -secretase の関連を指摘した。-cleavage の遂行に関わる
機能型プレセニリンは、他の必須結合蛋白とともに高分子量の複合体を形成する。ショウジョウ
バエ S2 細胞に RNAi 法を応用することにより、APH-1 蛋白がγセクレターゼ複合体の安定化因子、PEN-2 蛋白が活性化因子であることを解明、in vitro における-secretase アッセイ系を本邦ではじめて樹立し、天然物合成化学教室、創薬理論科学教室との共同研究による、新規secretase 阻害剤のスクリーニングに応用している。またケミカルバイオロジー的アプローチにより-secretase の基質結合部位に結合する阻害剤作用機序の解明を試み、その成果を J Am Chem Soc
誌に発表した。システインスキャン法を用いて-secretase を構成するプレセニリンが膜内で加水分解を可能とするポア構造を形成していることを実証するなど、-secretase の構造活性相関の解析にも注力している。
３．アルツハイマー脳アミロイド非 蛋白成分CLACに関する研究
老人斑アミロイドの主成分は Aであるが、他にもいくつかの蛋白性構成成分が同定されており、アミロイド線維の形成やアルツハイマー病発症への関与が考えられている。アルツハイマー
脳アミロイドを抗原として作製したモノクローナル抗体を手掛かりに、老人斑アミロイドを構成する 50/100 kDa 蛋白を分離し、構造を解析したところ、細胞外部分に反復するコラーゲン様配列を持つ新規の一回膜貫通型蛋白の細胞外部分からなることを見出し、CLAC (collagenous
Alzheimer amyloid plaque component)ならびに CLAC precursor (CLAC-P)と命名した。CLAC がア
ミロイド形成過程の“elongation”過程を抑制することを in vitro で実証するとともに、CLAC-P の膜結合型コラーゲンとしての生理機能について研究を進めている。最近では CLAC-P トノックアウ
トマウスの解析にも着手している。

－171－
目次へ

４．パーキンソン病の病因遺伝子機能に関する研究：Lewy 小体とその構成蛋白・α-synuclein、ならびに LRRK2 に関する研究
Lewy 小体はパーキンソン病、ならびにアルツハイマー病についで頻度の高い変性型痴呆症である Lewy 小体型痴呆症(DLB)の変性神経細胞に形成される封入体であり、これらの疾患における神経変性の鍵を握る構造と考えられている。当研究室では DLB 脳から Lewy 小体を単離精製する
方法を世界に先駆けて確立し、精製 Lewy 小体を抗原としてモノクローナル抗体を作製することにより、その主要構成成分として-synuclein を同定した。-synuclein は優性遺伝型家族性パーキンソン病の病因遺伝子であることが同時期に解明され、現在-synuclein の異常蓄積は孤発例を含むパーキンソン病、DLB の細胞変性に広く重要な役割を果たすものと認識されている。DLB 脳に蓄積した-synuclein を精製分離し、蛋白化学的に解析するという病理生化学的アプローチにより、蓄積-synuclein は特定のセリン残基において高度のリン酸化を受けていることを明らかにした。この発見は、アルツハイマー病におけるタウに続いて、パーキンソン病とその類縁疾患においても蛋白質過剰リン酸化が神経変性に重要な役割を果たしていることを実証するものである。
また線虫などの無脊椎動物を用いた-synuclein 過剰発現による神経細胞変性トランスジェニッ
ク動物モデルの作出を進め、変異型-synuclein の発現やリン酸化による神経細胞機能障害の発症を示すとともに、遺伝学的な増悪・改善因子の探索を行っている。また新規の家族性パーキンソン病病因遺伝子 LRRK2 の機能解析を展開し、最近 LRRK2 の自己リン酸化部位を同定、その活性化機構の解明や病原性基質蛋白の同定を目ざしている。
５．アルツハイマー病画像・バイオマーカー制定のための臨床的研究
アルツハイマー病根本治療薬を臨床的に実用化するためには、画像診断、生化学バイオマ
ー カ ー な ど を 用 い た 薬 効 評 価 を ヒ ト で 確 立 す る こ と が 不 可 欠 で あ る 。 J-ADNI (Japanese
Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative)の事務局を臨床薬学教室内に設置し、全国 38 の臨床施設と連携しつつ、NEDO/厚労省プロジェクトとして J-ADNI を推進している。

教育の概要
臨床薬学教室では５学期講義「病理学」を通じて疾患・病的現象に関する基礎知識を学部学生に与え、７学期講義「臨床医学概論」では一線の臨床医・臨床研究者からなる講師陣により薬物療法を含めた臨床医学の現状を伝えている。薬理・病理系の薬学実習 V では顕微鏡を通して自らの目で組織・細胞のかたちを体得する「形態学」と「免疫細胞化学」を経験する機会を提供している。大学院学生の教育では「基礎薬科学特論」を担当し、疾患基礎研究や神経科学分野の最新知識を幅広く伝えることに努めている。
入室者に対しては、疾病という多面的で複雑な対象を扱うことから、まず病気を有するヒト個
体・組織・細胞においていかなる変化が生じているのかを巨視的、微視的両レベルで正確に観察・把握し、本質的な問題点を見抜き、あらゆる手法を動員してその解明にあたるという姿勢を修得させることをモットーとしている。研究手法も一方法に偏らず、形態学、生化学、細胞生物学、分子生物学などの様々な方法を必要に応じて利用できるよう配慮している。疾患の本質解明には、関連する基礎的な生命科学、臨床医学の最新知識を幅広く身につけた上で、自らの研究に
－172－
目次へ

応用できることが重要であり、抄読会などを通じてその徹底を図っている。特にラボでの実験的研究のみにとどまらず、新入室生に対しては認知症専門病院の見学会を行い、生きた患者さんの療養現場を体験させる機会をもっている。

自己点検･評価
臨床薬学教室の前身である機能病態学寄付講座の設立から 17 年が過ぎ、「神経変性疾患の病理
形態学を物質的に理解する」という当初の研究目標は徐々にではあるが達成されはじめている。
ここ数年間の課題は、競争の激しいアルツハイマー病、パーキンソン病研究の分野において、重要性が高くかつオリジナリティーに富む課題をいかに発掘し、解決してゆくかということに尽きている。今回挙げた成果の中には、A・免疫療法の作用機序解明、LRRK2 自己リン酸化の解明、
γ-secretase 新規阻害薬の創製など、世界的にも高い評価を受けたものが多く含まれている。しかし神経変性研究の領域では、近接したテーマで世界中の研究室と鎬を削ることが多い状況下で、重要な研究課題を迅速に解決し、その成果のとりまとめをより速やかに行ってゆくことも課題である。翻って生命科学・創薬科学者の教育・養成機関として果たす役割を考えると、アルツハイ
マー病に関わる、時に極めて専門に偏した内容を題材としながらも、いかにして生命科学の研究全般に通用する基礎的な考え方と手法を大学院学生に体得させ、幅広い分野で活躍できる疾患基礎研究者として育成してゆくか、この点ではいまだ模索が続いている。しかし研究の目標とする
ところ、個別の研究において各人に要求される達成事項を明確に示すとともに、綿密な個別指導を怠らず、レベルの高い研究を大学院生各員に遂行させることを最重視している。入室者の増加により、現在学生総数は 20 名を越える状況となっており、十分な教育、指導体勢を確保することに腐心している。2007 年から岩坪が医学系・神経病理学分野を兼務しているが、臨床薬学教室
における研究の質・量を損なうことなく、医薬両研究分野を橋渡しする研究体制を構築・推進す
べく努力し、その目標を達成しつつあるものと考えている。

学
1)

術

論

文

Cheng H, Vetrivel KS, Drisdel RC, Meckler X, Gong P, Leem JY, Li T, Carter M, Chen Y,
Nguyen P, Iwatsubo T, Tomita T, Wong PC, Green WN, Kounnas MZ, Thinakaran G: sPalmitoylation of γ-secretase subunits nicastrin and Aph-1. J Biol Chem 284:1373-1384, 20092)

Azeredo da Silveira S, Schneider BL, Cifuentes-Diaz C, Sage D, Abbas-Terki T, Iwatsubo T, Unser
M, Aebischer P: Phosphorylation does not prompt, nor prevent, the formation of a-synuclein toxic
species in a rat model of Parkinson’s disease. Human Molecular Genetics 18: 872-887, 20093)

Imamura Y, Watanabe N, Umezawa N, Iwatsubo T, Kato N, Tomita T, Higuchi T: Inhibition ofγ-secretase activity by helical b-peptide foldamers. J Am Chem Soc 131:7353-7359, 20094)

Shimizu N, Watanabe H, Kubota J, Wu J, Saito R, Yokoi T, Era T, Iwatsubo T, Watanabe T, Nishina
S, Azuma N, Katada T, Nishina H: Pax6-5a promotes neuronal differentiation of murine embryonicstem cells. Biol Pharm Bull 32:999-1003, 20095)

Saha S, Guillily MD, Ferree A, Lanceta J, Chan D, Ghosh J, Hsu CH, Segal L, Raghavan K,
Matsumoto K, Hisamoto N, Kuwahara T, Iwatsubo T, Moore L, Goldstein L, Cookson M, Wolozin
－173－
目次へ

B: LRRK2 modulates vulnerability to mitochondrial dysfunction in Caenorhabditis elegans. J

Neurosci 29:9210-9218, 20096)

Yamada K, Yabuki C, Seubert P, Schenk D, Hori Y, Ohtsuki S, Terasaki T, Hashimoto T, Iwatsubo
T: A immunotherapy: intracerebral sequestration of Ab by an anti-Ab monoclonal antibody 266
with high affinity to soluble A. J Neurosci 29: 11393-11398, 20097)

Hayashi I, Takatori S, Urano Y, Iwanari H, Isoo N, Osawa S, Fukuda MA, Kodama T, Hamakubo T,
Li T, Wong PC, Tomita T, Iwatsubo T: Single chain variable fragment against Nicastrin inhibits theγ-secretase activity. J Biol Chem 284:27838-27847, 20098)

Chapuis J, Hot D, Hansmannel F, Kerdraon O, Ferreira S, Hubans C, Maurage CA, Huot L,
Bensemain F, Laumet G, Ayral AM, Fievet N, Hauw JJ, DeKosky ST, Lemoine Y, Iwatsubo T,
Wavrant-Devrièze F, Dartigues JF, Tzourio C, Buée L, Pasquier F, Berr C, Mann D, Lendon C,
Alpérovitch A, Kamboh MI, Amouyel P, Lambert JC: Transcriptomic and genetic studies identify
IL-33 as a candidate gene for Alzheimer’s disease. Mol Psychiatr 14:1004-1016, 2009

9)

Kamikawaji S, Ito G, Iwatsubo T: Identification of the autophosphorylation sites of LRRK2.

Biochemistry 48:10963-10975, 2009
10) Yokoshima S, Abe Y, Watanabe N, Kita Y, Kan T, Iwatsubo T, Tomita T, Fukuyama T:
Development of photoaffinity probes for g-secretase equipped with a nitrobenzenesulfonamidetype cleavable linker. Bioorg Med Chem Lett 19:6869-6871, 200911) Masuda S, Kumano K, Suzuki T, Tomita T, Iwatsubo T, Natsugari H, Tojo A, Shibutani M,
Mitsumori K, Hanazono Y, Ogawa S, Kurokawa M, Chiba S: Dual antitumor mechanisms of Notch
signaling inhibitor in a T cell acute lymphoblastic leukemia xenograft model. Cancer Sci 100:24442450, 2009

総

説

・

著

書

・

論

説

1)

岩坪 威：認知症に関する研究・開発の現状と推進への取り組み Aging & Health 48:13-15, 20092)

古和久朋、岩坪威：アルツハイマー病

3)

岩坪 威: アルツハイマー病の根本治療と J-ADNI

4)

岡野栄之、岩坪威、佐谷秀行：鼎談：分子標的薬開発のいまを語る—注目のシグナル機構と新薬創製のストラテジー

病理と臨床 27 (臨時増刊号) 2009

実験医学増刊

日本老年医学会雑誌

46:373-379, 2009

分子標的薬開発への新たなる挑戦

27:632-639,

2009
5)

岩坪威：脳機能とその障害の本体としてのシナプスをめぐって Cognition & Dementia 8:170,
2009

招
1)

待

講

演

Research Briefing “γ-secretase”. MetLife Foundation 2008 Award for Medical Research. February
18, 2009 Washington DC.

2)γ-Secretase: a structure-function perspective. 9th International Conference AD/PD 2009. March
11, 2009 Prague Czech Republic

3)

J-ADNI からの報告

第 10 回 AD 研究会 2009 年４月 18 日

東京

－174－
目次へ

4)

アルツハイマー病の根本治療と J-ADNI
４月 23 日日本薬物動態学会第 23 回ワークショップ 2009 年

東京

5)Updates on J-ADNI ADNI Steering meeting April 27, 2009 Seattle

6)

Alzheimer’s disease: unraveling the structure-function relationship of ・-secretase. 2009 International
Conference on Molecular Neurodegeneration. May 18, 2009 Xiamen, China

7)

アルツハイマー病の根本治療薬開発と J-ADNI 第 24 回神奈川 PET・SPECT 研究会
５月 30 日8)東京

アルツハイマー病の神経病理学
５日 高松第一高等学校

9)2009 年

日本神経病理学会 50 周年記念事業特別授業

2009 年６月

高松

Mechanism of A・ immunotherapy in Alzheimer’s disease: intracerebral, rather than peripheral,
sequestration of A・ by an anti-A・ monoclonal antibody 266. The VIIIth Cerebral Vascular Biology
International Conference. July 2, 2009, Sendai10) アルツハイマー病の病態と根本治療法の開発
28 日

新水戸医療センター学術講演会 2009 年 7 月

水戸11) アルツハイマー病への挑戦
2009 年８月６日

東京大学オープンキャンパス 2009 模擬授業

東京12) Molecular mechanism of A・ immunotherapy in Alzheimer’s disease. International Symposium: New
Approach for Molecular Neuropathology. Tokyo Medical and Dental University, Aug 13, 2009,Tokyo13) アルツハイマー病の根本治療と J-ADNI

新潟神経疾患研究会 2009 年９月 10 日

新潟14) Alzheimer disease: from basic study to disease-modifying therapy. Neuroscience 2009, Sep 16,
2009, Nagoya
15) Japanese ADNI: current activities and need of collaboration with Taiwan. Sep 26, 2009, Taipei16) Molecular pathology of Alzheimer’s disease. Taiwan Clinical Dementia Meeting. Sep 27, 2009,
Taipei17) アルツハイマー病の分子病態

京都府立医科大学病理学講義 2009 年９月 29 日

京都18) 基礎研究と臨床研究・治験の橋渡し：ADNI 研究の現状 JST 臨床医学ユニット 認知症俯瞰ワー
クショップ 2009 年 10 月 2 日

東京大学19) アルツハイマー病の根本治療をめざして

バイオジャパン 2009 年 10 月９日 横浜

20) Overview of Japanese ADNI. Pfizer A9001403 Study investigator’s meeting. October 11, 2009,
Beijing21) アルツハイマー病バイオマーカー探索の試み: J-ADNI 第６回日本 DIA 年会 2009 年 10 月 23
日 東京22) 神経変性疾患の病態と治療：アルツハイマー病を中心に2009 年 10 月 24 日

お茶の水女子大学理学部集中講義

東京23) パーキンソン病の分子病態—αシヌクレインと LRRK2 をめぐって 第７回パーキンソン病懇話会2009 年 11 月５日

岡山24) ADNI が開くアルツハイマー病根本治療の未来
年 11 月７日

第 13 回 Neurology SPECT 定量検討会 2009

東京
－175－
目次へ

25) アルツハイマー病の分子病態と根本治療 第 40 回横浜神経カンファレンス 2009 年 11 月 10
日 横浜26) Mechanism of A・ reducing therapy in Alzheimer’s disease. The 9th Eibsee meeting. November 12,
2009, Eibsee, Germany27) Japanese ADNI: overview World-wide ADNI symposium in Sendai. Nov 23, 2009 Sendai28) J-ADNI が拓くアルツハイマー病治療の未来

認知症市民講演会

2009 年 11 月 29 日 高松

－176－
目次へ

◆ 細胞情報学教室 ◆教 授

一條 秀憲（いちじょう・ひでのり)

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

准教授

武田 弘資（たけだ・こうすけ)

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

特任准教授（GCOE）

松沢厚（まつざわ・あつし)

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

助 教

名黒

功（なぐろ・いさお)

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

特任助教

早河 輝幸（はやかわ・てるゆき)

2010年４月より

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

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。
１．MAP キナーゼスーパーファミリー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
－177－
目次へ

(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。更に継続して、ASK ファミリーである ASK2 ならびに ASK3 のノックアウトマウスの作製、および他の MAPKKK
分子と ASK1 のダブルノックアウトマウスの作製、ASK1 ノックアウトマウスと様々な病態モデルマウスとの掛け合わせなどを行い、他の MAPKKK 分子との関係も含めて総合的に ASK1 およびASK ファミリーの生理的機能・病態との関連性について解析を行っている。

教育の概要
細胞情報学教室が担当した講義は、学部では医薬品安全性学（薬物依存、薬の開発と安全性、催
奇形性、非臨床試験による安全性評価、リスクアセスメント、臓器毒性各論、薬物アレルギー）および機能形態学の一部である。学部における教育方針は、くすりというものをトータルに理解してもらうことを主眼にしている。すなわち、くすりが生体に与える効果を理解するための基礎としての生理学、末梢組織における各種薬物の薬理作用の解説ばかりでなく、薬の安全使用や創薬といった医療的・社会的側面というように、関連領域をカバーするようつとめ、くすりが生まれてから広く使用されるまでを俯瞰的に捉えられるように心がけている。
大学院の授業は、細胞情報学特論として、最先端の生命科学のトピックを解説している。具体的には、細胞内情報伝達に関して、教室員に外部講師も含めて講義を行っている。
教室配属の学生・大学院生の教育は、世界で最先端の研究に参画させることが第一であると考え
－178－
目次へ

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に着手した。総勢 40 名を超える大所帯でのスタートであったが、教室員全員が新体制作りに積極的に参画し、９年目の本年度においても順調に運営されている。研究テーマの多様性から、当初は progress meeting 等における討論ならびに質疑応答に効率性を欠く一面も見られたが、現在では研究テーマや研究手法に関するグループ間の理解も深まり、多様な集団のもつ特有の長所が研究の進展に寄与してきたことが感じられる。業績面では、一流国際誌に数多く論文が掲載され、現在では教室全体としての方向性も統一、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、医薬品安全性学（ストレス応答(Ⅰ)、(Ⅱ)、（III））
ならびに機能形態学（骨・軟骨）の一部を担当した。
武田准教授は、研究面では、細胞のストレス応答を制御するシグナル伝達機能の解明に向けたプ
ロジェクトとして、発がんにおける ASK ファミリー分子の機能解析および新規プロテインホスファターゼ PGAM5 のミトコンドリアにおける機能解析を中心に研究を行い、その成果の一部を、第83 回日本生化学会大会・第 33 回日本分子生物学会年会合同大会（BMB2010）のシンポジウムにて発表した（本学会では、幹事補佐・プログラム委員として学会運営にも携わった）。また本年度は、
これまでの研究業績が高く評価され、歯科基礎医学会ライオン学術賞を受賞した。教育面では、薬学部実習小委員会委員長として薬学実習全体を統括するとともに、教養部講義（「薬学研究の最前
線 II」）、薬学部講義（医薬品安全性学、機能形態学）、大学院講義（基礎薬科学特論 III、分子生物学特論）の一部を担当した。
松沢特任准教授は、研究面では ASK1 および ASK2 分子を中心にキナーゼの活性制御機構について解析を行い、キナーゼシグナル複合体の構成因子であるユビキチン化酵素やレドックス感受性分子といった多様な分子が、キナーゼの活性化刺激の感知やシグナルの強度･持続時間の調節制御にとって重要であることを明らかにした。特に、ユビキチン化による免疫シグナル制御機構に関する学術論文は、免疫分野の最高水準である Nature Immunology 誌に掲載された。また、ASK1 の活性化分解を指標とした活性制御分子の siRNA スクリーニング系を構築し、実際のスクリーニングにより ASK1 分解関連分子を幾つか同定している。さらに、ASK1 シグナル複合体構成因子の網羅的同定法の確立や、ASK ファミリー分子多重欠損マウスの作成により、酸化ストレス･免疫応答におけ

－179－
目次へ

る ASK ファミリー分子の生理機能について細胞･個体レベルでの解析を進めている。これらの成果については、第 33 回日本分子生物学会･第 83 回日本生化学会合同大会 (神戸) 、6th International
Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide (Kyoto) で招待演者として発表し、また 14th International Congress of Immunology (Kobe) のワークショップの企画･発表も行った。さらに、文部科学省の特定領域研究、新学術領域研究に研究代表者として参画している。教育面では、東京大学グローバル COE の教務ディレクターを兼任し、適切な教育研究プログラ
ムの進行と大学院生の研究啓発･教育支援活動ならびにリトリートの企画･運営を行った。また、薬学実習 V および大学院講義「分子生物学特論」、グローバル COE 医薬共通講義「医薬統合生命疾患学概論」の一部を担当した。
名黒助教は、研究面においては、引き続き ASK3 を中心とした生体のストレス応答メカニズムに関する解析を推進した。今年度は国内外の研究者と積極的に共同研究を行った。特にフランス
INSERM の Dr. Vandewalle やスウェーデン Uppsala 大の Dr. Hellman など海外の研究者の協力により、特に腎尿細管細胞における ASK3 の働きについて研究の進展があった。さらに、東京大学大学院薬学系研究科の「組織的な若手研究者等海外派遣プログラム」により、国立シンガポール大学の Dr.
Sawada の研究室に２ヶ月間短期留学を行い、メカノストレスと ASK3 の関係について研究を行った。これまでの ASK3 に関する解析の結果を Biochemistry and Molecular Biology (BMB) 2010 など複数の学会で発表した。教育面では学部 2 年生に対する機能形態学の講義において「心臓の構造と機能」の項を担当した。また、例年担当している「大腸菌を用いたリコンビナントタンパク質の精製」を今年も薬学実習 V で担当、実施した。
早河特任助教は、研究面においては、モデル生物である線虫 Caenorhabditis elegans を用いてストレス応答における ASK1 の活性制御機構について解析を行った。その結果、線虫において ASK が無酸素応答における生存の調節に役割を果すことが明らかとなり、これを論文として発表した。また ASK1 活性化因子および不活性化因子の網羅的スクリーニングを行い、複数の候補を得た。教育面においては、薬学実習 V において「ストレス応答の分子機構」を設計・実施した。また、教養
学部 1・2 年生に対する講義「物質・生命一般」の一部を担当した。

学 術 論 文1.

1.

Imai, Y., Kanao, T., Sawada, T., Kobayashi, Y., Moriwaki, Y., Ishida, Y., Takeda, K., Ichijo, H.,

Lu, B. and Takahashi, R. The Loss of PGAM5 Suppresses the Mitochondrial Degeneration Caused by
Inactivation of PINK1 in Drosophila.
PLoS Genet. 6, e1001229 (2010).
2.

Guo, X., Harada, C., Namekata, K., Matsuzawa, A., Camps, M., Ji, H., Swinnen, D., Jorand-Lebrun,C., Muzerelle, M., Vitte, P., Ruckle, T., Kimura, A., Kohyama, K., Matsumoto, Y., Ichijo, H., andHarada, T. Regulation of the severity of neuroinflammation and demyelination by TLR-ASK1-p38
pathway.
EMBO Molecular Medicine, 2, 504-515 (2010).

3.

Roy, S., Khanna, S., Azad, A., Schnitt, R., He, G., Weigert, C., Ichijo, H. and Sen, C.K. Fra-2

－180－
目次へ

mediates oxygen-sensitive induction of transforming growth factor beta in cardiac fibroblasts.
Cardiovasc Res., 87, 647-655 (2010).
4.

Kataoka, K., Tokutomi, Y., Yamamoto, E., Nakamura, T., Fukuda, M., Dong, Y.-F., Ichijo, H.,
Ogawa H. and Kim-Mitsuyama, S. Apoptsis osignal-regulating kinase 1 deficiency eliminatescardiovascular injuries induced by high-salt diet.
J. Hypertens., 29, 76-84 (2010).

5.

Mnich, S.J., Blanner, P.M., Hu, G., Shaffer, A.F., Happa, F.A., O'Neil, S., Ukairo, O., Weiss, D.,
Welsh, E., Storer, C., Mbalaviele, G., Ichijo, H., Monahan, J.B., Hardy, M.M. and Eda, H. Criticalrole for apoptosis signal-regulating kinase 1 in the development of inflammatory K/BxN seruminduced arthritis.
Int. Immunopharmacol., 10, 1170-1176 (2010).

6.

Maruyama, T., Kadowaki, H., Okamoto, N., Nagai, A., Naguro, I., Matsuzawa, A., Shibuya, H.,
Tanaka, K., Murata, S., Takeda, K., Nishitoh, H. and Ichijo, H. CHIP-dependent termination of
MEKK2 regulates temporal ERK activation required for proper hyperosmotic response.
EMBO J., 4, 2501-2514 (2010).

7.

Harada, C., Namekata, K., Guo, X., Yoshida, H., Mitamura, Y., Matsumoto, Y., Tanaka, K., Ichijo,
H. and Harada, T. ASK1 deficiency attenuates neural cell death in GLAST deficient mice, a model ofnormal tension glaucoma.
Cell Death Differ., 17, 1751-1759 (2010).

8.

Kumakura, K., Nomura, H., Toyoda, T., Hashikawa, K., Noguchi, T., Takeda, K., Ichijo, H., Tsunoda,
M., Funatsu, T., Ikegami, D., Narita, M., Suzuki, T. and Matsuki, N. Hyperactivity in novel
environment with increased dopamine and impaired novelty preference in apoptosis signal-regulating
kinase 1 (ASK1)-deficient mice.
Neurosci. Res., 66, 313-320 (2010).

9.

Hayakawa, Y., Hirata, Y., Nakagawa, H., Sakamoto, K., Hikiba, Y., Otsuka, M., Ijichi, H., Ikenoue,T., Tateishi, K., Akanuma, M., Ogura, K., Yoshida, H., Ichijo, H., Omata, M. and Maeda, S.
Apoptosis Signal-Regulating Kinase 1 regulates colitis and colitis-associated tumorigenesis via theinnate immune responses.
Gastroenterology., 138, 1055-1067 (2010).

10. Seong, H.A., Jung, H., Ichijo, H. and Ha, H. Reciprocal negative regulation of PDK1 and ASK1
signaling by direct interaction and phosphorylation.
J. Biol. Chem., 285, 2397-2414 (2010).

総 説・著 書1.

Matsuzawa, A., Takeda, K. and Ichijo, H. ASK1: Molecule Pages,
－181－
目次へ

UCSD-Nature Signaling Gateway, (review article), (2010) (doi:10.1038/mp.a002816.01).
2.

Katagiri, K., Matsuzawa, A. and Ichijo, H. Regulation of Apoptosis Signal-regulating Kinase 1 inredox signaling.
Methods in Enzymology, (review article), 474, 277-288 (2010).

3.

Shimizu, Y., Naguro, I., Nishitoh, H. and Ichijo, H. ER stress-induced cell death and inflammatory
signaling: a therapeutic insight into intractable diseases.
Endoplasmic Reticulum Stress and Human Disease, (review article), in press.

4.

佐藤剛裕，一條秀憲，武田弘資：ストレス応答キナーゼ ASK1 と ASK2 によるアポトーシスと炎症の制御と腫瘍化，生体の科学，61(6)，61-607，2010.

5.

畑中良、関根悠介、一條秀憲：哺乳類細胞のストレス受容・伝達機構とそれに起因する疾患，
化学と生物，48(7)，471-477，2010.

6.

松沢厚、一條秀憲：ストレス応答キナーゼシグナルによる細胞死のバランス制御，細胞死研究
総集編，三浦正幸 編，羊土社，1003-1010，2010．

他大学の非常勤講師等
一條秀憲は、以下の大学の非常勤講師を務めた。
・高知大学医学部
・東京医科歯科大学 大学院生命情報科学教育部
・京都大学 大学院生命科学研究科

－182－
目次へ

◆ 臨床分子解析学教室 ◆
准教授

三田 智文

(さんた・ともふみ)

昭和56年東京大学薬学部卒、昭和61年同大大学院薬学系研究科博士課程修了、前職：東京大学大学院薬学系研究科助手、薬学博士

助 教

吉門 崇

(よしかど・たかし)

平成17年東京大学薬学部卒、平成20年同大大学院薬学系研究科博士課程中退、薬学修士（平成20年10月より現職）

研究の概要
生命現象を深く理解するためには、生命機能の維持に関与する生体分子の存在部位、生成や消失などの動態を正確に把握する必要がある。疾患の原因を解明し、その治療法、予防法を確立するためには、疾患に関わる生体分子を特定し、その機能および動態を解明しなければならない。また、有効で安全な薬物療法を行うためには、薬物の体内動態を正しく把握する必要がある。このような目的のためには、生体分子や薬物の高感度で選択的な分析法が不可欠である。
当教室では、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）と蛍光検出法あるいは質量分析法を組み合わせた方法を用いて、生体分子や薬物の高感度かつ選択的な分析に取り組んでいる。同時に、分析
対象分子の高感度検出を目的とした標識試薬の開発に取り組んでいる。以下に、当教室が進めている HPLC 用標識試薬の開発および生体分子の高感度分析に関する研究の概要と、2010 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
－183－
目次へ

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。
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（もしくは標識化反応によりそのような構造を生じる）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。そこで、MS/MS に適した構造を見出すために、様々なベンゾフラザン化合物の開裂様式を検討した。その結果、スルホンアミド基の結合したベンゾフラザン化合物は、特定のプ
ロダクトイオンを高い収率で生じることが明らかになった。これらの結果を基に、2009 年までに、カルボキシ基用標識試薬 DAABD-AE (4-[2-(N,N-dimethylamino)ethylaminosulfonyl]-7-(2-aminoethylamino)-2,1,3-benzoxadiazole) 、 お よ び カ ル ボ ニ ル 基 用 標 識 試 薬 DAABD-MHz (4-[2-(N,Ndimethylamino)ethylaminosulfonyl]-7-N-methylhydrazino-2,1,3-benzoxadiazole)を報告した。また、カル ボ キ シ 基 を 有 す る 低 分 子 量 化 合 物 に 適 し た 標 識 試 薬 と し て 、 DAABD-AP (4-[2-(N,Ndimethylamino)ethylaminosulfonyl]-7-(2-aminopentylamino)-2,1,3-benzoxadiazole)、および DAABD-AB(4-[2-(N,N-dimethylamino)ethylaminosulfonyl]-7-(2-aminobutylamino)-2,1,3-benzoxadiazole) 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。2010 年は、アミノ基用標識試薬を検討した。そして、3-pyridyl isothiocyanate などの化合物が LC/ESI-MS/MS 用の標識試薬として適していることを報告した。

－184－
目次へ

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。先天性代謝異常症のマーカー分子は多数知られており、優れたスクリーニング法の開発が待たれている。
当教室では、2009 年までに、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。
2010 年は、DAABD-AE を用いて、プロピオン酸血症、メチルマロン酸血症などのマーカー分子（メチルクエン酸）の分析に取り組んだ。また、DAABD-MHz を用いて、チロシン血症１型のマーカー分子（サクシニルアセトン）、先天性副腎過形成症のマーカー分子（17-ヒドロキシプロゲ
ステロン）の分析に取り組んだ。

教育の概要
臨床分子解析学教室では、薬学部学生の講義として「薬品分析化学」を担当している。薬学における分析化学の位置づけから、物質の物性、反応性、固有の性質を利用する分離法、検出法の基本
原理と概要を講義している。また、「薬学実習Ⅱ」を分担し、吸光法、蛍光法、HPLC 法の理解と基本技術の習得に重点を置いた実習を行っている。また、当教室は、薬学科の｢薬学実務実習Ⅱ｣を分担している。大学院講義では「基礎薬科学特論Ⅱ」および「生体分子解析学特論」を分担し、生体分子の解析における最先端の研究の一端を紹介している。

自己点検･評価2010 年は主として質量分析用標識試薬の開発とその応用を中心に研究を行った。当教室で開発した試薬は、LC/ESI-MS/MS 法による疾患マーカー分子の分析法として国外で使用されている。
従って、当教室の研究は時代の要請に適うものであると考えられる。また、講義および実習により、学部生の「薬学における分析化学」の知識および技能の修得、大学院生の「生体分子の解析」
に関する最新の知識の修得に一定の役割を果たしていると考えている。

－185－
目次へ

学 術 論 文
1)Santa T. Isothiocyanates as derivatization reagents for amines in liquid chromatography/electrosprayionization-tandem mass spectrometry (LC/ESI-MS/MS). Biomed. Chromatogr., 24, 915-918 (2010).

総説・著書・その他
著書
1) 三田智文： 微量生体分子の高感度分析、“創薬科学の魅力” p223-230、廣川書店（2010）．
２） 三田智文： “生物学辞典”、東京化学同人（2010）（分担執筆）

社会への貢献三田智文：クロマトグラフィー科学会 評議員
三田智文：独立行政法人医薬品医療機器総合機構 専門委員

－186－
目次へ

◆ 医薬品評価科学講座 ◆
教 授

杉山 雄一

(すぎやま・ゆういち)（分子薬物動態学講座教授を兼任）

1971 年東京大学薬学部卒、1974 年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退、前・東京大学薬学部助教授、薬学博士

客員教授 藤原 康弘(ふじわら・やすひろ)（国立がん研究センター中央病院副院長を併任）
1984 年広島大学医学部卒、前・医薬品医療機器総合機構、医学博士

准教授

小野 俊介

(おの・しゅんすけ)

1987 年東京大学薬学部卒、1989 年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了、前・厚生労働省
医薬食品局、薬学博士

助 教

草間 真紀子(くさま・まきこ)

1997 年東京大学薬学部卒、1999 年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了、前・東京大学医学部附属病院薬剤部、薬学博士

研究の概要
医薬品評価科学講座は、平成 16（2004）年４月からの６年間の時限的新規事業として薬学系研究科に設置を認められて以来、薬学系大学院・薬学部における教育・研究の実施及び社会人に開かれた研修コース・講習会等の開催を通じて、医薬品評価科学の実践に努めてきた。
新薬の研究・開発、承認審査、そして患者への使用に至るあらゆる局面に、目的に応じた適切な科学の考え方を適用し、評価を行い、社会に対する提案を行うことが本講座の目的である。本講座の様々な活動を介して、医薬品の有効性・安全性が関係する意思決定、医薬品をめぐる社会現象の予測・評価、グローバル化の本質の理解と問題への対応など、ますます複雑さを増す社会の諸課
題に適切な学問を適用し取り組むことができる人材の育成を目指す。
本講座の試みは、薬学・医学領域において自然科学と社会科学を融合させる試みとしての意味を持つ。本講座の研究は、医薬品の価値や研究・開発・規制の諸相の活動を定量化し、分析し、解釈を企てるものであり、多種多様な形態をとる。こうした性格を反映して、研究の成果は論文等の形で公表されるだけでなく、専門家が参加するシンポジウム、公的な政策論議の場、医薬品政策に関する政府の勉強会等においても基礎資料として広く活用されている。
狭義の医学・薬学の枠を超えた幅広い研究テーマに取り組むため、大学外部の研究・行政機関等（医薬品医療機器総合機構、日本製薬工業協会、欧州製薬団体連合会 等）の研究者や実務担当者と共同で研究・教育を実施している。
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 我が国の治験実施体制・関連規制に関する研究（薬事法、GCP、ガイドライン等）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（表１）
－187－
目次へ

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
ドラッグラグが問題視されているが、そのラグとは、承認申請するまでの開発期間、承認を与えるまでの審査期間、それに薬価収載までの期間、の３つのラグで構成されている。ここでは、開発期間のラグ（申請ラグ）に着目し、その要因を定量的に分析する。
(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 （図１）
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。

図 1 日本承認薬の同一投与量における AUC 比 （日本人/白人）(6) 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(7) 医薬品の承認審査過程における効能・効果の決定に関する研究

教育の概要
本講座は設立以来、次に示すような大学院講義、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)。薬の自然科学的評価のみならず、それを踏まえての医療上の価値、社会的な価値、医薬品行政や法制度にまで踏み込んだ幅広い内容の教育機会を提供したのは、日本では本講座が初めてである。
本講座で教育・研修を受けた学生・受講生は、製薬企業、行政機関 (官公庁・医薬品医療機器総
－188－
目次へ

合機構)、医療機関等において活躍中である。
⑴ 大学院講義「医薬品評価科学特論」（冬学期）
平成 17 年度に開講し、平成 22 年度で６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。
受講者数は、17 年度以降、52 名、104 名、79 名、41 名、46 名、39 名である。

⑵ 医薬品評価科学レギュラーコース（Regular Course, RC）
平成 17 年度に開講し、平成 22 年度は６期目となった。製薬企業等において新薬研究開発に携わる実務担当者、規制当局において承認審査業務担当者、アカデミア研究者を対象に、新薬開発のより実践的な知識・ノウハウを教育・訓練するコースを本講座が企画・運営している。２回行われる
グループディスカッションでは、班ごとに与えられたテーマについて発表するとともに、批判的コメントを受けるプロセスを通し、さまざまなプレーヤーにたった医薬品開発に必要な考え方を学ぶ。
ディスカッションのテーマ例を 表２に示す。
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

－189－
目次へ

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・実践を行っているからこそ可能になるコースである。
受講者数は、17 年度以降、135 名、88 名、111 名、104 名、107 名、104 名である。
表２．RC ディスカッションテーマ（抜粋）１）
新型インフルエンザワクチンの日本における開発、承認審査、供給について、現在日本国民が直面している問題点を説明し、 (a) 厚生労働大臣の視点、及び (b) 開発中の（販売可能性のある）インフルエンザワクチンを持つ企業の社長 の視点から、今後とりうる方策や対応を議論してください。また、現在報じられている政府・企業等の対応を批判的に論じてください。
２）

多くの外資系企業が研究所を日本から撤退させ、また、内資企業については臨床開発拠点を米国に移す等の動きが近年起きています。一方、日本政府や日本の製薬企業団体は、革新的な新薬等の研究開発の推進を掛け声に様々な提案を過去何十年も（もちろん現在も）行い続けています。
新薬等の研究・開発をめぐるこのような状況を「あなた」はどう評価しますか。立場・視点を明確にして議論してください。
注意：・「日本の研究・開発力」といった語を使うときには、きちんと定義してから使うこと。
・「あなた」にはいろいろな人がいることが前提。

３）

ファーマコゲノミクス（PGx）（加えてメタボロミクス等、他のオミクスの話まで拡張しても構わない）関連の方法・技術・情報等を活用した新薬開発の将来像（例えば 10 年後、30 年後）を予想して、紹介してください。現行の新薬研究・開発のルール、承認制度、保険制度との食い違いが生じたり、制度の変更が必要とされる場合には、その対応案を例示してください。
注意：・ PGx 等については既にそれなりの期間（少なくとも十数年程度）期待や将来像が論じられている。それらが想定したとおりに実を結びそうなのかどうかを、できるだけ長期的な視野で論じてみること。

⑶ 医薬品評価科学集中コース（Intensive Course, IC）
新薬研究開発のハードルが近年著しく高まる中で、ボトルネックとなっている特定の要因をテーマに取り上げて集中的に講義・議論を行う 1-2 日間の教育・訓練コースである。医学・薬学
のみならず、社会科学・産業界の視点で重要なテーマを取り上げている。これまでのテーマは次のとおり。延べ 1,526 名が受講している。
第１回（17 年７月）

臨床薬理に基づく医薬品開発戦略（受講者：350 名）

第２回（18 年１月）

早期臨床試験による医薬品開発促進（307 名）

第３回（18 年９月）

新医薬品開発・承認のボトルネックは何か（264 名）

第４回（19 年３月）

｢モデル」の有用性を考える（174 名）

第 5 回（20 年 2 月）

開発･薬事のノウハウをどう共有するか (260 名)

第 6 回（21 年 1 月）

医薬品開発・規制の「迷信」を探る（168 名）

第 7 回（21 年 5 月）

薬物動態の予測と医薬品評価（148 名）

第 8 回（22 年 1 月）

医薬品評価の常識・非常識（118 名）⑷ 教室内の教育配属された学生は、医薬品開発や承認申請、データ検索方法について基礎的な訓練を受けた後、臨床試験、経済学、統計学について勉強し、与えられた研究テーマについて調査・研究を開始する。
社会人学生は教官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。
－190－
目次へ

⑸ その他主催セミナー等
上記以外に毎年北里大学との合同セミナーを開催している。

自己点検･評価
本講座の目的は、社会における医薬品や新技術の価値を考えるための理念（principle）と方法を考案し、現実の諸問題に対する科学的評価を実践し、社会が納得に向かうような解決策を提案することである。そのような理念と方法を広く医薬品等の専門家が共有し、実践することが可能になるような社会環境を整備することも我々に課された重要な使命である。今後の日本においてかかる目
的を達成するためには、最新の知識を備え、確かな評価のできる視野の広い人材の養成が期待されている。大学院講義、レギュラーコース、集中コース、その他講演会の総参加者数は 2,000 人を超えており、本講座の提供する教育機会は広く受け容れられている。こうした実績・経験を踏まえながら、より多様な分野の先端的知識・技術と社会的な要求の両方について十分な知識を持ち、創薬における的確な意思決定ができる人材の養成に向けて、本講座はさらに積極的に教育・啓蒙活動を続けていきたい。
本講座における研究活動も順調であり、外部への情報発信の機会も増えている。ドラッグラグをはじめとする医療問題の議論において、本講座の成果がメディアに取り上げられる機会も多い。今後も社会に向けた問題提起や、社会的問題に対する科学に基づいた判断の根拠をわかりやすく提示
すべく、積極的に研究を進めていきたい。

学 術 論 文1.

Delay in new drug applications in Japan and industrial R&D strategies
Yuka Hirai, Hiroe Kinoshita, Makiko Kusama, Kuniaki Yasuda, Yuichi Sugiyama, Shunsuke Ono.
Clinical Pharmacology and Therapeutics 2010; 87(2): 212-218.

2.

Exploring differences in drug doses between Japan and western countries.
Frank L Arnold, Makiko Kusama, Shunsuke Ono. Clinical Pharmacology and Therapeutics 2010;
87:714-720.

3.

Failure of liver function tests in predicting drug clearance of chemotherapeutic agents in a patient who
had recovered from hepatic congestion.
Masaharu Tsubokura, Yuji Miura, Tatsuo Itokawa, Naoko Takei, Tadanao Higaki, Toshihiro Amaki,
Yasuo Ishida, Makiko Kusama, Shunsuke Ono, Hiroto Narimatsu, Masahiro Kami, Tsunehiko Komatsu.
British Journal of Clinical Pharmacology; 2010: doi: 10.1111/1365-2125.2010.03693.x (on line)

4.

Factors associated with clinical development and review times of new drugs in Japan.
Taro Ishibashi, Makiko Kusama, Yuichi Sugiyama, Shunsuke Ono. Clinical Pharmacology andTherapeutics 2010; 88: 487-491.

5.

Characteristics of Japanese clinical trials conducted in Japan under the new GCP guideline: Analysis of
PMDA audit reports.
Kazuyuki Saito, Yasuo Kodama, Shunsuke Ono, Akio Fujimura. Japanese Journal of Clinical
－191－
目次へ

Pharmacology and Therapeutics 2010; 41(5): 253-257.

総
1.

説

医薬品評価とレギュラトリーサイエンスの課題
小野俊介. ヒューマンサイエンス 2010; 21(1): 22-25.

2.

日本の臨床研究の環境・制度と薬剤師の関わり方
小野俊介. 医薬ジャーナル 2010; 46(4): 75-78.

3.

グローバル開発時代に求められる研究開発政策のあり方
小野俊介. 循環器専門医誌. 2010; 18(1): 68-74.

4.

「決め方」の科学
小野俊介. 日本 QA 研究会会報 2010; 39: 17-34.

5.

日本の医薬品承認審査の諸課題とドラッグラグ
小野俊介. 医学のあゆみ 2010; 234(9): 836-839.

6.

レギュラトリーサイエンス（巻頭言）小野俊介. 津谷喜一郎. 臨床薬理 2010; 41(4): 125-126.

著
1.

書

新薬開発・承認審査とレギュラトリーサイエンス小野俊介 他（共著）. 創薬科学の魅力. 廣川書店（東京）; 2010: 441-447

2.

未承認薬, ドラッグラグ; 二重盲検比較試験
小野俊介 他（共著）. 医療・病院管理用語事典. 市ヶ谷出版（東京）; 2010: 151,180

特記事項
特になし。

－192－
目次へ

◆ 医学部附属病院薬剤部 ◆
教

授

鈴木

洋史（すずき・ひろし）

1984年東京大学卒、1987年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退
前職：東京大学医学部附属病院薬剤部助教授、薬学博士

准教授

伊藤

晃成（いとう・こうせい）

1995年東京大学卒、2000年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：千葉大学大学院薬学研究院助手、薬学博士

特任准教授

樋坂

章博（ひさか・あきひろ）（東京大学医学部 薬理動態学寄付講座）
1982年北海道大学卒、1984年同大学大学院薬学研究科修士課程修了
前職：萬有製薬株式会社 臨床医薬研究所、薬学博士

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

助

教

高田

薬剤部、薬学博士

龍平（たかだ・たっぺい）

1999年東京大学卒、2004年同大学大学院薬学系研究科博士課程修了
薬学博士

助

教

高山

和郎（たかやま・かずお）

1991年昭和薬科大学卒、1993年同大学大学院修士課程修了
薬学修士

助

教

藤野

知子（ふじの・ともこ）

2006年東京大学卒、2008年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了
薬学修士

助

教

本間

雅（ほんま・まさし）

1997年東京大学卒、1999年同大学大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：三共株式会社、薬学修士

助

教

柳原

良次（やなぎはら・よしつぐ）

1993年昭和薬科大学卒、1995年同大学大学院修士課程修了
前職：東京逓信病院薬剤部、薬学博士

助

教

山本

武人（やまもと・たけひと）

2001年東京大学卒、2004年同大学大学院薬学系研究科博士課程中退
薬学修士

特任助教

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

－193－
目次へ

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。ここで生体内因子とは薬効標的に加え、副作用標的、更には薬剤の吸収、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それに相当する。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、治療法そのものの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理解では臨床効果を評価・予測する上では不十分である。最終的には、薬剤、標的分子を取り巻く他の多種分
子がどのように組み上がって全体を構成し、どこに位置して機能し、全体としてどのように動作しているのかを明らかにする必要があり、これはすなわち生命活動を「システムとして理解」することに対応している。以上の共通理念のもと、薬剤部においては、ここ数年にわたり、種々疾患領域において薬効標的・副作用と想定される複数候補分子の中から、最も密接に関連する標的分子を同定する、あるいは創薬段階の初期において、発現しうる効果・副作用を包括的に予測するなど、現在では未だ解決困難な問題点に関して、システム薬理学の手法を用いて解決することを目指して研究を行っている。一方で、日常の臨床現場で用いられている薬物の用法・用量の最適化に関する研究、あるいは薬物間相互作用に関する網羅的かつ定量的な情報提供法の確立に向けた研究も継続して行なっており、科学的根拠に基づいた薬物療法支援として既にその一部は臨床にフィードバックされて活用され始めている。上記のようにここ数年を経て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。
薬剤部で行われている個々の研究テーマについて以下に具体的に示す。
１．脂質・胆汁酸・尿酸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担体（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、脂質・胆汁酸・尿酸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、FIC1/ATP8B1）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）、尿酸の生体外への排出を担い、高頻度に
－194－
目次へ

見られる遺伝子多型が血中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）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ており、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
－195－
目次へ

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点があり、副作用発現の個人差に繋がる可能性もあり、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（特許申請準備中）。
４. 大規模オミクス解析を用いて、薬物の副作用発現に関わる分子メカニズムを解明し、それらの定量的な理解に基づく副作用発現の予防・治療法の確立を目指した研究
医薬品の候補化合物を見つけ、開発を開始してから上市までの成功確率は 0.13%と極めて低く、また臨床開発を開始した後の成功確率も 1 割程度に過ぎない。この効率の悪さの主要な原因として、毒性・副作用の発現があげられる。2000 年の調査では、臨床開発中断の原因の半分以上は、薬理効果と安全性・毒性のバランスが期待と異なるためとされ、毒性予測の精度が低いことが、
ボトルネックである現状がある。また上市後でも、トログリタゾンのように薬物自体の毒性が問題となり市場から撤退された薬物、あるいはセリバスタチンのように、薬物間相互作用という薬物動態上の問題が安全性の懸念となり市場から撤退された薬物もあり、その損失は多大である。
特に、薬物自体の有する本質的な毒性としては、発生頻度が他に比べて高く、かつ予測が難しい
ために、医薬品開発上最も問題となる肝毒性が挙げられるため、薬剤部研究室ではこの点に焦点を当てた研究も開始している。これまで、東大病院に入院中で、薬物誘発性肝障害を発症した患者の、薬歴に基づく被疑薬の同定、その血液中薬物濃度測定、ゲノム解析による関連遺伝子の解
析、メタボロミクス解析による肝障害マーカーの検索を進めてきた。その結果、特異体質性と考えられる薬物誘発性肝障害を発症した患者においては、肝臓の酸化ストレス状態を反映すると考えられる血清中バイオマーカー、および複数の炎症関連サイトカインが、有意に高値を示す傾向が見出され、臨床における肝障害発症リスクの評価に繋がる結果が得られている。また、LPS 前
感作ラット・モデルを用いることで、各薬剤に関してヒトにおける特異体質性肝障害の誘発リス
クを評価可能であること、とその分子メカニズムも明らかにされつつあり、将来的には創薬段階へのフィードバックも目指している。
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
－196－
目次へ

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（図：ヒト肝ミクロソーム中の CYP 分子種の発現量の累積分布と遺伝子変異を考慮した
対数正規分布モデルによる最適化曲線）。その結果、①広範な分子種の発現量に統計的に有意な相関が認められ、特に CYP3A4, 2A6, 2C8, シトクロム
b5 では検体間の発現量の変動が著しく、また相関も強かった。②一般に CYP の発現量は対数正規分布に従ったが、CYP2D6, 2C19, 3A5などの遺伝子変異により発現量に差を生ずることの知られる分子種では、２相性の分布が認められた。以上の結果から、薬物のクリアランスを制御する代謝酵素の個人間変動を知り、個別化医療を推進するには、酵素そのものの遺伝子変異に加えて、協調的な発現制御を支配する要因の個
人差を精査する必要があると考えられた。
６．薬剤部の業務研究
臨床における薬剤師の重要な業務として、医薬品情報の提供が挙げられるが、特に近年では、
日々膨大な量の医薬品情報が報告されており情報過多の状況となっている。そのため、薬剤師には膨大な医薬品情報の品質を正確に評価し、本質を見極め、臨床に還元できる形で再構築して提供することが求められている。このことを念頭に薬剤部においては、チトクロム P450（CYP）
を介した薬物間相互作用の情報提供に関する研究、急性期病棟における薬物の投与量設計に関する研究をはじめとして、幅広い業務研究を実施している。
CYP の阻害及び誘導は臨床上も重大な問題であるが、組み合わせが膨大であるが故に網羅的な予測は困難であり、添付文書の記載も臨床において相互作用に適切に対処するには質量ともに不十分であることから、FDA が新しいガイダンスを発表するなど、世界的にも注意喚起の改善の試みが盛んである。そのような背景から、薬剤部では少数の臨床試験の結果から本質的なパラメータを抽出し、それを広範に利用して薬物間相互作用を網羅的に予測する方法を開発した。予測に利用したパラメータは、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）および誘導剤のクリアランス増加（IC）の 3 つであるが、多数の
CYP3A4, 2D6, 2C9 の基質と阻害剤、さらに CYP3A4 の誘導剤の組み合わせで、AUC の変化率を予測し、実際の相互作用試験による報告値と比較したところ、予測精度は非常に良好であった。さらに、この方法で予測された相互作用の AUC 変化の程度と、日本、米国、英国の医薬品
添付文書の相互作用の注意喚起の程度とを比較検討した結果、相互作用を生ずる組み合わせが、添付文書に記載されていない、相互作用の程度の判別基準が不明確である、などの可能性が示された。そこで我々は、薬物間相互作用による薬物動態の変化と安全域を考慮した網羅的な注意喚起がなされるべきであると考え、PISCS(Pharmacokinetic interaction severity classification system)を提案し、東大病院における医薬品情報提供に応用しているが、この取り組みは国内外で注目を
－197－
目次へ

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生物質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ているが、薬剤部では文献報告や臨床データの解析を通して論理的な投与量ノモグラムを作成した。この成果も学会や総説で発表され、注目を集めている。
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」（必須）、「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、医薬品の有効と安全性、薬剤師の業務（調剤、製剤、病棟活動）、 重要な疾患に対する薬物治療、
臨床薬物動態学、薬物間相互作用などについて講義した。薬学実務実習として 9 月末の 2 日間を利用し、遺伝子多型に基づく個別化医療について理解を深めることを目的として自身の口腔粘膜より抽出したゲノム DNA を材料として CYP2C19 およびアルデヒドデヒドロゲナーゼの遺伝子多型判定を実施している。この実習を行うことにより、微量の生体試料からのゲノム DNA 抽出と増幅を行う技術の習得、多型判定結果の解釈に関する知識の習得、更には臨床研究を実施する
上で必用な倫理的配慮・個人情報保護に関する考え方の習得も可能である。また、病院薬剤部の担う薬剤師教育の重要性は、平成 18 年度より開始した薬学部 6 年制教育への移行により、ますます高まっており、これに関しても積極的な教育業務を展開している。平成 22 年度は 6 年制教育への移行後、長期実務実習が初めて実施され、東京大学、東京薬科大学、慶應大学、星薬科大学、武蔵野大学から合計 42 名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。

－198－
目次へ

薬剤部出身の卒業生は、薬剤師として臨床に知識を還元するだけでなく、十分な基礎研究および医療現場での薬学教育の経験を活かし、病院や大学のアカデミアポストで教育・研究を継続するケース、製薬企業における研究・開発部門や厚生労働省、文部科学省、特許庁などの官公庁に進むケースなど、幅広い分野で活躍している。
２

医学部
医学部医学科学生の教育としては、5・6 年次医学部臨床実習の一部として、3 日間の臨床薬剤学実習を実施し、適正な処方設計とそのリスクマネジメントなど薬物療法を実践するために必須な知識を教育している。医学系研究科学生に対しては、「病因・病理学」の選択講義を担当し、薬物療法に関する基盤知識、特に臨床的に重要な薬物動態学的および薬力学的な考え方を教育している。また、医学部健康科学・看護学科学生に対しては、必須講義「薬理・毒性学」の臨床薬物動態学を担当している。なお、初期教育の一環として教養 1 年生を対象に前期の週一回夕方 9
０分ｘ3 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。臨床における薬物療法については効果を最大限にし、同時に副作用を最小限に抑制することを目標としているが、そのため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 EBM (Evidence Based Medicine) 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、骨代謝および脂質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実際の患者血液サンプル等を利用して上記研究の概要で述べたような様々な研究が進行中である。
薬剤師の日常業務と密接に関連する医薬品情報提供に関する研究においては、ここ数年取り組
んできた薬物間相互作用の網羅的予測に関する研究が学術的に国内外から高く評価され、シンポジウム等で多数の依頼講演を行なっている。更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。

＜原著論文＞⑴ Aoki S, Honma M, Kariya Y, Nakamichi Y, Ninomiya T, Takahashi N, Udagawa N and Suzuki H(2010) Function of OPG as a traffic regulator for RANKL is crucial for controlled
osteoclastogenesis. J Bone Miner Res 25(9):1907-1921.
⑵ Hisaka A, Ohno Y, Yamamoto T and Suzuki H (2010) Prediction of pharmacokinetic drug-druginteraction caused by changes in cytochrome P450 activity using in vivo information. Pharmacol
Ther 125:230-248.

－199－
目次へ

⑶ Hisaka A, Ohno Y, Yamamoto T and Suzuki H (2010) Theoretical considerations on quantitative
prediction of drug-drug Interactions. Drug Metab Pharmacokinet 25 48-61.
⑷ Honma M, Kozawa M and Suzuki H (2010) Methods for the quantitative evaluation and predictionof CYP enzyme induction using human in vitro systems. Expert Opinion on Drug Discovery
5(5):491-511.
⑸ Ikebuchi Y, Ito K, Takada T, Anzai N, Kanai Y and Suzuki H (2010) Receptor for activated
C-kinase 1 regulates the cell surface expression and function of ATP binding cassette G2. Drug
Metab Dispos 38(12):2320-2328.
⑹ Masuo Y, Ito K, Yamamoto T, Hisaka A, Honma M and Suzuki H (2010) Characterization of
inhibitory effect of carbapenem antibiotics on the deconjugation of valproic acid glucuronide. Drug
Metab Dispos 38(10):1828-1835.
⑺ Saito-Yabe M, Kasuya Y, Yoshigae Y, Yamamura N, Suzuki Y, Fukuda N, Honma M, Yano K,
Mochizuki S, Okada F, Okada A, Nagayama Y, Tsuda E, Fischer T, Hopner U, Zaja S, Mueller J,
Okada

J,

Kurihara

A,

Ikeda

T

and

OkazakiO(2010)PEGylationofosteoprotegerin/osteoclastogenesis inhibitory factor (OPG/OCIF) results in decreased uptake into
rats and human liver. J Pharm Pharmacol 62(8):985-994.
⑻ Takada T and Suzuki H (2010) Molecular mechanisms of membrane transport of vitamin E. Mol
Nutr Food Res 54(5):616-622.

＜総

説・解

説＞

⑴ 阿部敏秀, 本多秀俊, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s! 服薬コミュニケーション, クロピ
ドグレル硫酸塩. スズケンファーマ 13(6):2-5.
⑵ 安達さとみ, 本多秀俊, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s! 服薬コミュニケーション, シタ
グリプチンリン酸塩水和物. スズケンファーマ 13(3):2-5.
⑶ 伊藤晃成, 山本武人 and 鈴木洋史 (2010) これだけは知っておきたい検査のポイント第 8 集、
血中薬物濃度：強心薬. medicina 47(11):296-297.
⑷ 伊藤晃成, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流, 胎児・母乳への薬物移行の予測の可能性. 月刊薬事 52:1981-1988.
⑸ 伊藤晃成, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 小児期の薬物代謝の特徴・ファーマゴゲノミック
スと小児医療・必携

小児の薬の使い方. 小児内科 42(増刊号):16-22.

⑹ 高橋裕子, 黒田誠一郎, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s! 服薬コミュニケーション, ゲフ
ィチニブ. スズケンファーマ 13(5):2-5.
⑺ 高 田 龍 平 (2010) BCRP/ABCG2 の 遺 伝 子 多 型 と 薬 物 動 態 変 動 ・ 痛 風 発 症 リ ス ク . Drug
Metabolism and Pharmacokinetics 25(5):5-8.
⑻ 高 田 龍 平 (2010) 若 手 研 究 者 紹 介 ： 若 き ト ラ ン ス ポ ー タ ー 研 究 者 の 随 想 . 薬 剤 学70(5):267-271.
⑼ 高田龍平 and 鈴木洋史 (2010) コレステロールトランスポーターNPC1L1 によるビタミン Eの消化管吸収. ビタミン 84(8):376-383.
⑽ 黒山政一, 大谷道輝（編集）, 本多秀俊 and 清野敏一ほか（分担執筆） (2010) 違いがわかる！
－200－
目次へ

同種・同効薬. 南江堂:59-68.
⑾ 佐藤美緒, 山本武人, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010).ドラッグコンサルテーション, プラミペ
キソール塩酸塩水和物. スズケンメディカル 13(1):11-12.
⑿ 三浦将吾 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流、 TDM による情報提供 . 月刊薬 事52(13):2015-2018.
⒀ 三浦将吾, 黒田誠一郎, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) ドラッグコンサルテーション, ゲフィ
チニブ. スズケンメディカル 13(5):11-12.
⒁ 山上恵莉, 山本武人, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) ドラッグコンサルテーション, シタグリ
プチンリン酸塩水和物. スズケンメディカル 13(3):11-12.
⒂ 山本一彦, 鈴木洋史（編集） and 大野能之ほか（分担執筆） (2010) 薬剤ごとの違いがわかるステロイドの使い分け. 羊土社.
⒃ 山本武人, 大野能之, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 持続的腎機能代替療法（CRRT）導入時の薬剤投与量調節の考え方. 臨床透析 26(10):1371-1377.
⒄ 山本武人, 樋坂章博, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) CRRT 中の薬物投与量：抗菌薬の投与量設計を中心として. Intensivist 2(2):329-345.
⒅ 山本武人 and 鈴木洋史 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流、ファーマコゲノミクスと薬剤師の役割. 月刊薬事 52(13):2007-2013.
⒆ 山本武人 and 鈴木洋史 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流、血液透析患者への投与設計. 月刊薬事 52(13):1953-1959.
⒇ 山梨義英, 高田龍平, 吉門崇, 正田純一 and 鈴木洋史 (2010) Niemann-Pick C2 は ABCG5/G8
によるコレステロール排出を促進する. 薬理と治療 38:127-129.
(21) 松尾洋孝, 高田龍平, 市田公美, 中村好宏, 鈴木洋史 and 四ノ宮成祥 (2010) 痛風の主要な病因遺伝子 ABCG2 の同定. 実験医学 28(8):1285-1289.
(22) 杉山雄一, 鈴木洋史, 樋坂章博, 大野能之 and 前田和哉 (2010) 付録ポスター：薬物代謝酵
素・トランスポーターと薬物間相互作用. PharmaTribune 4.
(23) 清野敏一 (2010) 患者さんからの疑問・質問に答える（第３回）. ApoTalk 15.
(24) 清野敏一 (2010) 患者さんからの疑問・質問に答える（第４回）. ApoTalk 16.
(25) 大野雅子, 本多秀俊, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s! 服薬コミュニケーション, ベプリ
ジル塩酸塩水和物. スズケンファーマ 13(2):2-5.
(26) 大野能之 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流, 医薬品情報の収集・評価・提供. 月刊薬事 52:1895-1898.
(27) 大野能之, 樋坂章博, 三角由香里 and 鈴木洋史 (2010) 薬物間相互作用情報の重要度評価.
Global Pharmacists 6(3):7-9.
(28) 大野能之, 樋坂章博, 三角由香里 and 鈴木洋史 (2010) 薬物間相互作用情報の重要度評価.
Global Pharmacists 6(3):7-9.
(29) 大野能之, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流, 腎機能低下患者への投与設計. 月刊薬事 52:1947-1951.
(30) 大野能之, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流, 大学病院における医薬品情報提供活動. 月刊薬事 52:2035-2040.
－201－
目次へ

(31) 大野能之, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 医薬品情報提供活動の新しい潮流：相互作用情報とマネジメント. 月刊薬事 52(1915-21).
(32) 大野能之, 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 抗 HIV 薬の相互作用の評価とマネジメント. 日本.
病院薬剤師会雑誌 46:1064-1067.
(33) 藤井千秋, 本多秀俊, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s! 服薬コミュニケーション, トピラ
マート. スズケンファーマ 13(4):2-5.
(34) 藤野知子, 山本武人, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) ドラッグコンサルテーション, クロピド
グレル硫酸塩. スズケンメディカル 13(6):11-12.
(35) 樋坂章博 (2010) PK-PD 理論に基づいた医薬品評価のポイント. 月刊薬事 特集：医薬品情報
提供活動の新しい潮流 2010 年 11 月臨時増刊号.
(36) 樋坂章博 (2010) 小児用量の予測の可能性. 月刊薬事 特集：医薬品情報提供活動の新しい潮流 2010 年 11 月臨時増刊号.
(37) 樋坂章博 and 伊藤晃成 (2010) 体内動態における薬物相互作用を評価する: 代謝酵素が関係した相互作用カルバペネム系・ペネム系抗菌薬とバルプロ酸. 薬局 61(8):2822-2828.

(38) 樋坂章博 and 鈴木洋史 (2010) 代謝酵素,トランスポーターによる薬物間相互作用,個人間変動が薬効、副作用に与える影響の解析. 創薬科学の魅力 - 東京大学大学院薬学系研究科からの発信 - 杉山雄一ほか編集 広川書店:399-419.
(39) 箕輪直美, 本多秀俊, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s! 服薬コミュニケーション, プラミ
ペキソール塩酸塩水和物. スズケンファーマ 13(1):2-5.
(40) 箕輪直美, 本多秀俊, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) Let’s!服薬コミュニケーション

パーキ

ンソン病. スズケンメディカル 13(1).
(41) 矢富裕, 池田均, 下澤達雄（編集）, 大野能之 and 鈴木洋史ほか（分担執筆） (2010) 臨床検
査値判読ハンドブック. 南江堂.
(42) 鈴木絵理, 山本武人, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) ドラッグコンサルテーション, トピラマート. スズケンメディカル 13(4):11-12.
(43) 鈴木美央, 山本武人, 大野能之 and 鈴木洋史 (2010) ドラッグコンサルテーション, ベプリジ
ル塩酸塩水和物. スズケンメディカル 13(2):11-12.
(44) 鈴木洋史, 山本武人 and 辻省次 (2010) 病院診療システムへのファーマコゲノミクスの導入.
日本医師会雑誌 139(3):609-613.

＜国際学会での招待講演＞⑴ Hisaka A (2010年11月14日～18日) PISCS (pharmacokinetic interaction significance classification
system): toward seamless drug-interaction alert (symposium). Pharmaceutical sciences world
congress (PSWC 2010) New Orleans, USA.
⑵ Suzuki H, Sekine S, Horie T and Ito K (2010年10月7日～8日) Posttraslational regulation of Abcc2
through sumoylation (Invited Speaker). Falk Symposium 175: XXI International Bile Acid Meeting
Freiburg, Germany.

－202－
目次へ

＜社会への貢献＞⑴ 研究会の主催
調剤技術研究会の主催（１回／月）
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研究会
病院内外の薬剤師を対象とした「薬と処方」（シンポジウム）の主催（年２回程度）⑵ 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）⑶ 研修生の受け入れ
卒後教育として、薬剤師免許取得者を対象とした半年間の実務実習

－203－
目次へ

総合薬学専攻目次へ◆ 有機反応化学教室 ◆
教 授

井上 将行

(いのうえ・まさゆき)

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

助 教

上條

真

(かみじょう・しん)

平成９年東北大学理学部卒、平成14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

松岡

茂

(まつおか・しげる)

平成９年東京大学理学部卒、平成15年大阪大学大学院理学研究科博士課程修了
前職：ワシントン大学（セントルイス） 博士研究員、博士(理学)

助 教

占部 大介

(うらべ・だいすけ)

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

研究の概要
有機反応化学教室は、有用な活性をもつ複雑な天然有機化合物の全合成、そのための新しい反応・合成法・戦略の開発と天然物の構造と機能をモチーフとした新機能分子の創出を主要テーマとしている。創薬にとって重要な有機化学の総合的な基礎研究を展開している。
当教室での研究基盤分子は、タンパク質などの生体高分子に強力に作用する極性官能基が密集した天然物と、生体高分子そのものの機能をもちうる巨大ペプチド系天然物である。タンパク質などの生体高分子に比べ分子量が圧倒的に小さい生物活性天然物は、多様な環状構造や官能基をもつことで、その機能情報を高密度に集積している。一方、その構造は最適・最小化されており、部分構造の欠如は、しばしば劇的な機能低下につながる。つまり天然物を、医薬や生物機能制御物質として応用するためには、その三次元的原子配列を完全に再現(全合成)する必要がある。しかし、強力な機能を持つ極性官能基密集型天然物や巨大ペプチドの全合成には、現在でも一般的な方法論が存在しない。我々は、このような高機能天然物の全合成の高度一般化のための反応・合成法・戦略の開発に取り組んでいる。さらに、自由自在に三次元構造を操れる有機合成化学を武器に、天然物が持たない化学的性質を付与した新機能分子や小型化されたタンパク質の創出を目指す。具体的には
主に以下に挙げる課題について研究を行っている。
１．全合成のための新しい反応・合成法・戦略の開発
多数の極性官能基を含む天然物の合成を計画する場合、官能基をどのように組み込むか、分子の酸化度をどのように上げるかという、合成の成否を左右する重要な問題に直面する。往々にして合成標的分子の特有の三次元構造のため、立体選択性・化学選択性・反応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調製には、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
－205－
目次へ

化合物の根幹をなす炭素骨格に含まれる反応性の低い sp3 C-H 結合を標的とする変換反応に着目し、合成を高効率化する新しい手法の開発に取り組んでいる。
光環化-開環連続反応による位置・立体選択的な炭素環アシル化反応
まず我々は、C-H 結合の直接的な変換法の開発に着手するにあたり、反応点同士の空間的な隣接効果により C-H 結合の低反応性を補うことができ、反応点同士の空間的な距離と位置の規定による反応の位置・立体選択性の同時制御を狙うことができる、分子内反応の利点を最大限活用する反応系を設定した。
炭素環に酸化度をもつ炭素ユニットを位置・立体選択的かつ直接的に導入する手法の確立を目指
し、分子内光環化(Norrish-Yang 反応)に着目した。導入する炭素ユニット前駆体となる 1,2-ジケト
ンと炭素環を連結した化合物(1-1)を出発物質として設定した(Scheme 1)。ベンゾフェノンを増感剤とし光照射すると、ビラジカル(1-A)が発生する。これがジケトンのジェミナル位の炭素環 C-H 結合
を位置選択的に活性化し、シス縮環した 2 環性化合物(1-2)を立体選択的に与えた。続くフラグメン
ト化による 4 員環の位置選択的な開環を経て、ケトエステル(1-3)やシアノケトン(1-4)へ誘導できる。
また、光環化の段階において、酸素官能基が反応位置選択性制御基(R3)として機能することを明らかにした。立体的に混んだ場所にある反応性の低い炭素環 C-H 結合を、位置・立体選択的にアシル基へ変換する手法の開発に成功した。
Scheme 1.

上で開発した直接的な分子内 C-H 変換反応は、高い位置・立体選択性および広い官能基共存性を示すため、多くの官能基を含んだ複雑な構造をもつ化合物への適用も可能である。すなわち、合成
終盤において、分子の酸化度の向上や極性炭素ユニットを導入するための強力な手法と成り得る。
一方、合成序盤では、出発物質として比較的単純な構造をもつ分子を取り扱うことが多い。この場
合、反応点となるパーツを組み込んだ基質の調製が必須となる分子内反応よりは、分子間反応の方が簡便に多様な化合物を基質として設定できる点で有利となる。そこで我々は、汎用性の高い柔軟な合成手法の提供を目標とし、分子間反応による直接的な C-H 変換法の開発に取り組み、以下の 3種類の反応を見出すに至った。
マンガン触媒を用いる統一的酸化法に基づくカルボニル化合物の合成
我々は、分子間 C-H 変換反応の開発に際し、強力な酸化力をもつ金属種の利用を計画した。なかでも、多彩な酸化活性を示すマンガンに着目した。検討の結果、マンガン塩と酸化を受けにくいピリジン環で構成されるターピリジン型窒素配位子からなる触媒がメタクロロ過安息香酸(mCPBA)存在下、メチルエーテル(2-1)を酸化し、ケトン(2-2)を与えることを見出した(Scheme 2)。本反応はメチルエーテルのみならず、各種アルキルエーテルの化学選択的な直接酸化に有効である。また同様の
－206－
目次へ

条件下、ベンゼン環を含む基質(2-3)を反応させたところ、ベンジル位 C-H 結合の直接酸化反応が選択的に進行し、芳香族ケトン(2-4)を与えた。さらに mCPBA に代え、無機塩である過硫酸カリウム(KHSO5)を酸化剤としたところ、一級アルコール(2-5)から対応するカルボン酸(2-6)を得ることに成功した。この改良により、酸化生成物の単離が飛躍的に簡便になり、カルボン酸の実用的合成が可能となった。マンガン触媒を利用する C-H 酸化に基づく統一的方法論により、反応性の低いエーテル
やベンジル位をもつ化合物のみならずアルコールを 1 工程でカルボニル化合物に変換できる手法の開発に成功した。
Scheme 2.
OMe

O
t-Bu

2-1
ether oxidation
Ar
R' 2-3benzylic oxidation

2-2
O

t-Bu

N
Mn N
+
mCPBA or KHSO5 [O]

t-Bu

Ar

R' 2-4N

O
R

R
OH 2-5alcohol oxidation

OH 2-6

CCl3CN-mCPBA 複合反応剤によるエーテルの直接酸化反応
前項のマンガン触媒-mCPBA を用いる反応は、『マンガン触媒の添加が mCPBA の酸化能を増強したこと』が成功の鍵となったと見なすこともできる。そこで、エーテルを基質とし、入手容易な
mCPBA を活性化しうる反応剤を精査した。その結果、トリクロロアセトニトリル(CCl3CN)-mCPBA
複合反応剤が、メチルエーテルの酸化に有効であることを見出した。分子内に共存する酸素官能基の電子的影響のみならず、立体的影響(TrO 基; 3-1)を顕著に受け、高化学選択的なメチルエーテルの酸化(3-2)が可能である(Scheme 3)。mCPBA が CCl3CN と複合体を形成しラジカル開始剤になること、
mCPBA が炭素ラジカルに対しヒロドキシルラジカルを供与することでエーテルの C-H 酸化が進行する。異なる 2 種類のエーテルのうち、メチルエーテルのみを選択的に酸化する手法を確立した。
Scheme 3.

光照射により進行するエーテルの直接カルバモイル化反応
先に達成した分子内反応による炭素環アシル化反応を基盤とし、光を利用した分子間反応による炭素環修飾法の開発に取り組んだ。Norrish-Yang 光環化の段階において、酸素官能基が反応位置選択性制御基として機能するという知見を活かし、高反応性が期待できるエーテルを基質に設定した。
酸化度をもつ炭素ユニットとして様々な化合物を検討した結果、ペンタフルオロフェニルイソシア
ネートがカルバモイル基前駆体として優れていることを見出した。シクロヘキサンジオール誘導体(4-1)では、ベンゾフェノンの光励起により発生する高反応性酸素ラジカルが、化学選択的にエーテルに隣接した縮環部の C-H 結合を活性化し、ラジカル(4-A)を経由することでアミド(4-2)を立体選択的に与えた(Scheme 4)。分子間反応により、2 環性化合物の立体的に混んだ位置に、直接的にカル
－207－
目次へ

バモイル基を導入する手法の開発に成功した。
Scheme 4.

以上、一連の研究で見出した C-H 結合の直接的な変換反応を利用すると、煩雑な手順を経ることなく、簡便に極性官能基を分子に組み込むことができる。出発物質の炭素骨格に導入することができるカルボニル基やアシル基、カルバモイル基のような酸化度をもつ炭素ユニットはさらなる変換の起点となる官能基であり、有機合成化学的に有用性が非常に高い。また、官能基共存性が比較的高いにも関わらず、室温以下の非常な穏やかな条件下、著しく反応性の低い sp3 C-H 結合の変換を実現している点も特徴的である。
今回開発した反応により、これまで実行不可能であった C-H 結合の直接的変換を行えるようになった。すなわち、これらの手法を巧みに取り入れた合成経路の立案により、工程数を極限までおさえた斬新な合成戦略の創出が期待できる。これは取りも直さず、生理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、既知の生理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
当研究室では官能基密集型天然物を標的とし全合成効率化を目的とした研究を遂行している。主な標的分子はリアノジン、アガロフランセスキテルペン類、ダフナンジテルペン類などである。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。
オキシ炭素ラジカルを用いた炭素−炭素結合形成
ラジカル反応は、穏和な条件下、強力な炭素−炭素結合形成を実現できる。我々は、ラジカル反応を活用した多酸素官能基化された天然物合成を視野にいれ、以下に述べる二種類の-オキシ炭素ラジカルを用いた炭素−炭素結合形成の開発に着手した。
まず-オキシ炭素ラジカル 5-3 の前駆体として容易に調整可能な-アシロキシヘミセレノアセタ
ール 5-2 を用いた炭素−炭素結合形成を検討した。-アシロキシヘミセレノアセタールは独自に改良したセレノプメラー反応によって高収率で対応するセレニド 5-1 から合成した。AIBN をラジカル開始剤とし、水素化トリブチルスズ存在下、-アシロキシヘミセレノアセタール 5-2 から-アシロキ
シ炭素ラジカル 5-3 を発生させ、官能基化されたなオレフィンへの付加を検討した。その結果、ラジカル付加は円滑に進行し、付加体 5-4、5-5 を高収率で与える事が分かった。また、シクロペンテ
ノン、アリルスズとの三成分ラジカル反応も進行し、trans 体 5-6 を良好な収率で与えた。

－208－
目次へ

Scheme 5. Reaction of acyloxy radical with functionalized olefins.

続いて、極性官能基を有し、かつ立体的に込み入った部位への炭素−炭素結合形成の実現に向け、橋頭位に-アルコキシセレノアセタールを有する 6-3 をラジカル前駆体として設定し、炭素−炭素結合形成を検討した。-アルコキシセレノアセタール 6-3 はカルボン酸 6-1 をバートンエステル 6-2へと変換した後、光照射下でジフェニルジセレニドと処理することで合成した。6-3 から発生させた-オキシ橋頭位ラジカルは、高い反応性を有しており、立体的に込み入っているにもかかわらず、
三置換、および四置換炭素の構築を伴う炭素環とのカップリングに適用できた。また、上と同様にシクロペンテノン、アリルスズとの三成分ラジカル反応にも適用可能である事が分かった。これにより、多酸素官能基化された炭素骨格構築に、-オキシ炭素ラジカルを用いた炭素−炭素結合形成が有効である事が分かった。
Scheme 6. -Alkoxy bridgehead radical coupling to construct oxygenated carbocycles.

オキシ炭素ラジカルを用いたテルペノイドの合成研究
上記の結果を基にして、橋頭位-オキシ炭素ラジカルを利用したクロトホルボロンおよびリアノジンの合成研究を行った。
－209－
目次へ

クロトフォルボロンの合成研究 5/7/6 員環が縮環した炭素骨格を有する多くのジテルペノイドは、抗腫瘍活性や鎮痛作用など、重要な生物活性を示す。クロトホルボロンは、ホルボールの酸加水分
解生成物として、単離・構造決定されたジテルペノイドである。近年、強力な抗 HIV 活性を有する
プロストラチンへと容易に変換できることが報告され、注目を集めている。我々は、5/7/6 縮環ジテ
ルペノイドの統一的な合成を視野に入れ、クロトホルボロンの収束的全合成研究を開始した。すな
わち、クロトホルボロンの縮環構造を、5 員環部と 6 員環部の Horner-Wadsworth-Emmons (HWE)反応による連結と分子内ラジカル付加反応による 7 員環構築とを組み合わせて合成する計画を立てた。
まず、(R)-カルボンから 6 工程にて 7-1 を導いた。この際、イソプロペニル基を立体制御因子として利用して、7-1 の 4 個の置換基を立体選択的に導入した。続いて、7-1 を 4 工程にてオキサビシ
クロ[2.2.2]オクタンを有する 7-2 へ導いた。7-2 のカルボン酸を Barton エステルへと変換したのち、水銀ランプ照射下にてセレニル化を進行させ、橋頭位にアルコキシセレノアセタールを構築した。
その後、一級ヒドロキシ基の脱保護•酸化を経てアルデヒド 7-3 を導いた。アルデヒド 7-3 と安藤試
薬から調整したフェニルオキシリン酸エステル 7-4 を HWE 反応によって連結し、立体選択的に 7-5を得た(E/Z=2.3:1)。7-5 を 2 工程にてラジカル反応基質となる 7-6 とした。アルコキシセレノアセタ
ール 7-6 から発生させた-アルコキシ橋頭位ラジカル 7-7 は四置換炭素の形成という立体的に不利な要素があるにもかかわらず、分子内のオレフィンと反応し、目的とする 5/7/6 縮環骨格を有する
7-8 を立体選択的に与えた。以上のように、橋頭位ラジカルの高い反応性を活用し、クロトホルボ
ロンの官能基化された 5/7/6 員環炭素骨格構築法を開発した。
Scheme 7. Synthetic study of crotophorbolone.

リアノジンの合成研究 リアノジンは、細胞内カルシウム濃度を調整するイオンチャネル(リアノジンレセプター)の開閉を制御する。リアノジンは 11 個の連続した不斉中心のうち 8 個が四級炭素で構成された 5 環性構造を有しており、極めて合成困難な化合物である。我々はリアノジン分子構造
－210－
目次へ

に内在する対称性に着目した 2 方向同時変換と、-オキシ橋頭位ラジカルを用いた四置換炭素構築法を鍵とした 15-デオキシリアノドールの合成に成功した。15-デオキシリアノドールは 7 連続四置換炭素を持ち、15 位ヒドロキシ基とピロールカルボン酸以外のすべての構造を持つ。

C2 対称 8 員環ジケトン 8-1 を 2 方向同時変換によって C2 対称ヒドロキシケトン 8-2 へと変換した
後、酸処理することでヒドロキシケトンのジエノールへの異性化(8-2→8-3)と分子内アルドール反応を進行させ、8-4 を得た。その後 2 方向同時変換により 8-5 へと変換した。オレフィンのジヒドロキシル化により非対称化した後(8-5→8-6)、-オキシ橋頭位ラジカルの前駆体となる 8-7 へと導いた。
8-7 の橋頭位に発生させた-オキシ炭素ラジカル 8-8 は、速やかにアリルスズと反応し、高収率にて 8-9 を与えた。これにより、これまで極めて困難であった部位の四置換炭素構築を実現した。8-9を 4 工程で 8-10 へと変換した後、アリルマグネシウムブロミドを用いたアリル基の導入(8-10→8-11)、
さらに 4 工程で導いた 8-12 に対するイソプロペニルリチウムの導入を経て、15-デオキシリアノドールの合成に必要な炭素原子を全てそろえた 8-13 を合成した。その後、閉環メタセシスにより 6 員環を構築した後(8-13→8-14)、2 つのケトンの立体選択的還元を含む 3 工程にて 15-デオキシリアノ
ドールを合成した。本合成では 2 方向同時変換の活用による合成経路の短縮化と、-オキシ橋頭位
ラジカルの穏和かつ強力な反応性を利用した複雑な基質に対する四置換炭素の立体選択的構築を実現した。
Scheme 8. Synthesis of 15-deoxyryanodol

－211－
目次へ

高酸化度ステロイドの合成研究 動植物界に広く存在するステロイドは、生理学的に重要な生体内機能分子である。細胞膜上の Na+-K+ ATPase 阻害剤である強心配糖体ウアバインや、抗 HIV 活性を有するブリオフィリン B は、高度に酸化されたステロイドの AB 環および CD 環がそれぞれシス縮環した、有機合成化学上興味深い構造を有する。我々は、ラジカル反応を利用した高酸化度ステロイドの合成戦略開発を目的としてウアバイン、ブリオフィリン B の統一的全合成研究を開始した。
本研究では、
ステロイドの AB 環と D 環を連結した後に C 環を構築する収束的合成戦略を立案した。
既知化合物から合成した AB 環 9-2 に対し、ジメチルアニリン存在下、ブロモアセタールを有す
る D 環 9-1 を作用させたところ、高収率にて連結体 9-3 を得た。9-3 から発生させたラジカル 9-4 は分子内にて速やかにオレフィンと反応し、立体選択的に 9-5 を与えた。これにより、弱塩基性下での混合アセタール形成による連結反応と続くラジカルによる炭素−炭素結合形成が、高度に酸素官能基化された基質の収束的合成に有効であることを実証した。9-5 をトリケトン 9-6 へと導いた後、分子内アルドール反応により C 環を立体選択的に構築し、ウアバイン、ブリオフィリン B が有する
4 つの連続する炭素環を構築した。
Scheme 9. Study toward a unified total synthesis of highly oxygenated steroids.
O

7 steps

OAc

Br
MeO

D

O

9-1

O

PhNMe2OH
18 stepsOA

OO(R)-limonene oxide

O

B

H

O

MeO AcO

MeO
O

OAc

H

O
H

1. K2CO3, MeOH
2. DMP, 66%

O

O
9-4

MeO

O

O
H

9-6

O

O

O

HO
OH

H
O

A

HB

D

HO
AcO
A
HO

OH

OH
O

O
H

9-7

O

OH

ouabain

H

O

O

HO
HO
CH
HO

H CH
O

O

O

O

KN(TMS)2
toluene, 42%

O

H

O

9-5

HO

O

O

H

(2 steps)

O

O

OAc

O

H

9-3

O
O

O

9-2

H
28%

O

O2
tolueneHOOBr AcO

Bu3SnH
Et3B

O

59%

MeO AcO

OAc

OMe

Br AcOOCHDH B OHOH
bryophyrin B

抗炎症活性を有する脂質メディエーターの全合成
近年、DHA や EPA などのオメガ 3 脂肪酸の新規酸化代謝物の強力な抗炎症作用が注目されている。我々は、生体内からは極微量しか産出されない新規脂質メディエーターの量的供給と構造決定を目的として、マレシンおよびレゾルビン E3 の高収束的全合成を遂行した。
マレシンの 7 位ヒドロキシ基に関する立体異性体を 2 種類合成した。すなわち、R-および S-グリ
シドール誘導体と、3 種類のフラグメントをエナンチオ選択的アルキニル化、Julia-kocienski オレフ
－212－
目次へ

ィン化を鍵として連結した。7S および 7R マレシンの抗炎症活性試験の結果、どちらの異性体も同様の強さの活性を示す事を明らかにした。
レゾルビン E3 の 17 および 18 位ヒドロキシ基に関する立体異性体を 4 種類合成した。光学的に純粋な 4 種のジヒドキシアルデヒドと 2 種類のフラグメントを、HWE 反応、炭酸セシウムを用いた
SN2 反応を鍵として連結した。これによりレゾルビン E3 の 4 種立体異性体の供給が確保され、その構造決定と活性発現機構の解明への寄与が可能となった。
Scheme 10. Total synthesis of anti-inflammatory active lipid mediator.
(a) Total synthesis of maresin

PMBO

O

OH
O

7

OTBS

1

O

OH
1

7

17 steps

OH

7S-maresin

14

10

1

O
OH

17 18

O
1

O
PO(OMe)2H

7R-maresin

O(b) Total synthesis of resolvin E3

TMS

O
14

OH

O

10

1

7

O
14

TsO

OH

O

HO

8 stepsOH

HO

17R,18R-resolvin E3

OH

17S,18S-resolvin E3

O

OTBS
17

OH
17 18

O
OH

18

OTBS

17 18

HO

OH

17S,18R-resolvin E3

OH
17 18

HO

OH

17R,18S-resolvin E3

３．天然物類縁体の網羅的全合成と機能解析
１）ポリセオナミドB
ポリセオナミド B(Scheme 11) は、海綿 Theonella swinhoei から単離・構造決定された強力な細胞毒で、多数の非タンパク質構成アミノ酸を含む全 48 アミノ酸残基からなる、非リボソーム起源ペプ
チドで最大の天然物 (分子量 5032)である。そのアミノ酸配列は、D 体・L 体が交互に配列する特異なもので、疎水的環境下で全長 3 nm、内径 0.4 nm のらせん構造(-ヘリックス)を形成する。このら
せん構造が、イオンチャネルの構造要因と考えられる。我々は、ポリセオナミド B の構造を基盤としたイオン輸送人工制御分子の創製を目標としている。
ポリセオナミド B のイオンチャネル活性を利用するためには、ポリセオナミド B およびその部分構造の生物活性を精査し、アミノ酸配列の構造機能相関を解明する必要がある。ポリセオナミド B
は、非タンパク質構成アミノ酸を多く含む上、生合成遺伝子も特定されていないため、生化学的試
料供給は不可能である。そこで、ポリセオナミド B とその構造類縁体の有機合成化学的方法論による網羅的供給を計画した。

－213－
目次へ

OH

Scheme 11. Structure of polytheonamide B
OH
O

O

H
N

Ncap O

O

H
N

N L
H

N L
H

O

1

O

H
N D

N L
H

O

H
N D

O
N L
H

O

O

H
N D

N L
H

O

O

H
N
O

N L
H
O
12

11

H2N

33

32

O

H

D N

MeHN
O

N
H

O
NH

O

L

HN
O

H

L N

26

25

O

H

D N

H

O
OH

O

OH

O

H

D N

L N

O

O
D

O

H

D N

N
H

O

O

H
N

L

H D
N

O
O

O

N L
H
O
OH
O
NHMe

H D
N

O
N L
H

H D
N
O
HO

O
L N

O

H D
N

N L
H

N L
H

O
O

L

O

L N

O

H

NHMe
NH2

O
N L
H

O

44 O

NHMe
NH2
Ncap-[1-11]-[12-25]-[26-32]-[33-48]-OH

HN

NH

NH

O

O
H D
N

O
O
MeHN

O

O

O-

O

N L
H

H

D N

H

O
OH

S+

H
N D

O

O

H

NHMe

N L
H

O

D N

O

NHMe

NHMe
O
NH

N
H

L

O

H
N D

O

H D
N

OH

O

O
HO

N L
H

OH
O

48

NH2

Scheme 12. Synthesis of polytheonamide B and the substructures. IC50 values against p388 cells are shownfor each substructure fragment in italic font. Inset table shows hierarchical structure in mode of action ofpolytheonamide substructures.
Reagents and conditions: (a) solid-phase synthesis: i) 22% piperidine/ N,N-dimethylformamide (DMF), rt, 3 min; ii) N -Fmoc-aminoacid (or Ncap-OH), O-(benzotriazole- 1-yl)-N,N,N’,N’-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HBTU), 1-hydroxy- benzotriazole(HOBt), i-Pr2NEt, N-methylpyrrolidone (NMP), rt, 10 min. (b) 95% trifluoroacetic acid (TFA)/H2O, rt, 2 h. (c) i) 22%
piperidine/DMF, rt, 3 min; ii) N -Fmoc-amino acid, O-(7-azabenzotriazole-1-yl)-N,N,N’,N’-tetramethyluronium hexafluorophosphate(HATU), 1-hydroxy-7-azabenzotriazole (HOAt), i-Pr2NEt, NMP, rt, 10 min. (d) 25% hexafluoroisopropanol (HFIP)/ CH2Cl2, rt, 60
min. (e) HS(CH2)2CO2Et, HOBt, N,N'-diisopropylcarbodiimide (DIC), THF, rt, 24 h. (f) piperidine, THF, rt, 1 h-2 h. (g) AgNO3,
3,4-dihydro-3-hydroxy- 4-oxo-1,2,3-benzotriazine (HOOBt), i-Pr2NEt, THF, rt, 16 h. (h) AgNO3, HOOBt, i-Pr2NEt, DMF/THF (1:2),
30 °C, 24 h. (i) AgNO3, HOOBt, i-Pr2NEt, THF, rt, 22 h. (j) AgNO3, HOOBt, i-Pr2NEt, dimethylsulfoxide (DMSO), 50 °C, 21 h.
(k) AgNO3, HOOBt, i-Pr2NEt, DMF/THF (1:2), 50 °C, 24 h. (l) 95% TFA/H2O, 0 °C, 1 h, then 30 °C, 1 h.
Fmoc-Gly-Wang resina,b

H-Thr(t-Bu)-2-chloro trityl resina,b. 10% (27 steps)

Ncap-[1-11]-OH
e. 13%(24 steps)

a,b. 7.8%(13 steps)

Fmoc-[12-25]-OH

c,d. 7.0%(31 steps)
H-[33-48(t-Bu)3(Tr)3]-OH

Fmoc-[26-32]-OH

14,000 nM
f. 78%

Ncap-[1-11]-S(CH2)2CO2Et

e. 86%

f. 92%

H-[12-25]-OH

e. 77%

l. 96%

H-[26-32]-OH

1,500 nM

H-[33-48]-OH

8,000 nM

Fmoc-[12-25]-S(CH2)2CO2Et

2,000 nM

Fmoc-[26-32]-S(CH2)2CO2Et
hg. 70%
Ncap-[1-11]-[12-25]-OH
2,000,000 nM

i
R-[26-32]-[33-48(t-Bu)3(Tr)3]-OH

Fmoc-[12-25]-[26-32]-OH

f. 63%(2 steps)

H-[12-25]-[26-32]-OH
4,100 nM

Ncap-[ 1-11]-[ 12-25]-[ 26-32]-[ 33-48]-OH
H-[ 12-25]-[ 26-32]-[ 33-48]-OH
H-[ 26-32]-[ 33-48]-OH
H-[ 33-48]-OH

R = Fmoc
R=H

l. 78%
H-[26-32]-[33-48]-OH

j. 20%

g

Ncap-[1-11]-[12-25]-[26-32]-OH

R-[12-25]-[26-32]-[33-48(t-Bu)3(Tr)3]-OH

1,600 nM

synthetic f ragmentf. 83%(2 steps)f. 86%(2 steps)

R = Fmoc
R=H
k. 91%

mode of action
ion channel
ion channel
membrane disruption
membrane disruption

800 nMl. 98%

H-[12-25]-[26-32]-[33-48]-OH
860 nM

Ncap-[1-11]-[12-25]-[26-32]-[33-48(t-Bu)3(Tr)3]-OH
l. 99%

Ncap-[1-11]-[12-25]-[26-32]-[33-48]-OH
0.098 nM

－214－
目次へ

ポリセオナミド B および部分構造群の網羅的全合成を Scheme 12 に示す。1) 非タンパク質構成ア
ミノ酸の不斉合成、2) 固相合成による 4 つの基本フラグメントの構築、3) 基本フラグメント間の連結反応によるポリセオナミド B 全体構造および部分構造前駆体の網羅的合成、4) 脱保護による全体構造および部分構造群の合成の 4 段階の階層的合成戦略により、全体構造を含めて 10 種類の部分構造群を網羅的に全合成した。これらの部分構造群の細胞毒性試験の結果、ほとんどのフラグメン
トが細胞毒性を部分的に保持していることが分かった。さらに、脂質二重膜破壊活性試験、イオン
輸送活性試験、単一チャネル電流測定による機能評価により、ポリセオナミド B アミノ酸配列の長さと機能の間に、Scheme 12 の挿入テーブルに示す階層構造が存在することを明らかにした。
ポリセオナミド B 部分構造が有する機能は、網羅的全合成戦略がなければ知り得なかった情報であり、人工イオンチャネル分子の設計および機能制御に資する重要な知見となった。
２）アンチラトキシン
天然由来神経毒には、イオンチャネルタンパク質の開閉を阻害することで膜電位を乱し、毒性を発現するものが知られている。海産ラン藻 Lyngbya majuscula から単離されたアンチラトキシン（Table 1）は、電位依存性ナトリウムチャネル（VDSC）の開状態を安定化することで細胞内へのナトリウムイオン流入を異常亢進し、細胞毒性を示す。前年度までに我々は、最終段階に鈴木・宮浦カップリング反応による側鎖導入を配置したアンチラトキシン側鎖構造改変体の網羅的全合成法を開発・応用し、脂溶性側鎖の捻じれ配座がアンチラトキシンの細胞毒性に極めて重要であることを証明した。
本年度は、側鎖の嵩高さを変化させた構造改変体の小規模化合物ライブラリを構築し、マウス神経芽腫細胞 Neuro 2A に対する細胞毒性を指標として、生物活性に与える影響を評価した。その結果、アンチラトキシンの強力な細胞毒性には、側鎖末端部に置換した嵩高い疎水性官能基が重要である
ことが分った（Table 1）。
Table 1. Diversity-oriented synthesis of antillatoxin side-chain anlogues. Cytotoxicity against neuro2A cells
are shown as EC50 values.

前年度までの構造活性相関研究の結果と合わせて、アンチラトキシンの（i）側鎖部 C7–C8 結合
－215－
目次へ

に捻れ配座を有し、（ii）側鎖末端に光により切断可能な嵩高い疎水性官能基を導入した光スイッチ
分子を設計・合成した。細胞毒性を指標とした活性評価により、嵩高い側鎖末端部を有する光照射
前と、側鎖末端部が切断された光照射後の間で、約 80 倍の生物活性差（EC50 = 220 nM → 17,000 nM）
が確認された（Scheme 13）。本研究により、時間・空間を限定した、アンチラトキシンの生物活性の光制御が可能となった。
Scheme 13. Design and synthesis of photo-switching antillatoxin side-chain analogue.
O 2N

O
N
O

N
H
H
N

O
O
O

O

O
h

O
NO 2

N
O

EC 50 < 220 nM

N
H
H
N

O
O

O

O
EC50 = 17,000 nM

教育の概要
有機反応化学教室が学部で担当した講義は、有機理論化学および、医薬化学 III と有機化学演習Ⅰの一部である。有機理論化学では、駒場における一般教養の有機化学から薬学部における専門教育としての有機化学への架け橋として、立体化学・構造化学の基本的概念に関し、基礎事項ならびにその適用例について解説し、有機化学の基礎理論の習得を目指す。医薬化学 III では、標的分子(医薬品や天然物などの有機分子)に対する合成方法・戦略を立案するための基礎(逆合成・反応の選択性制御など)を学ぶ。大学院の授業は、有機反応化学特論として、最先端の有機合成化学研究を紹介、解説する。具体的には、複雑な有機分子における配座の制御、配座と反応の選択性、天然物の全合成に関して、歴史的な例と最先端の成果を交え講義を行っている。
有機反応化学教室では学部生対象の「薬学実習Ｉ」において、「アミノ酸合成」のセクションを担当している。ここでは、それまでの実習において習得した有機化学実験を行うための基本的実験操作を組み合わせ、多段階の構造変換反応を経て、重要な生体内物質であるアミノ酸（フェニルアラニン）の合成を行っている。目的物質を高収率・高純度にて合成するために必須となる実験技術の習得のみならず、薬品や実験器具の取り扱い方など、安全に有機化学実験を遂行するための知識も指導するよう心がけている。
教室配属の学部学生および大学院生の研究に関する教育は、最先端の有機化学研究への参画を通じて行なっている。当研究室では、新規反応開発、生物活性物質の全合成、生物活性物質の機能解析といった創薬における不可欠な一連の研究を行っていることから、各々の研究課題における深い
専門性と共に、周辺分野の知識取得によって、有機合成化学を基盤とした幅広い意味での創薬化学を教育している。有機合成は、当教室の根幹分野であるため、学部配属時には、早急に知識・技術が習得できるように、特に密に教育をおこなっている。また、合成した有機分子の構造、生物作用を高い分解能で解析し、その分子特性を自力で理解できるように、機器分析、生物活性測定の理解にも力を入れている。教室内で、相互が研究テーマの意義・方向性を理解し、研究上の問題解決能力の開発を促進するために、一ヶ月に 1 回の研究発表を全員に課している。また、論文紹介により、最先端の研究成果の理解とプレゼンテーション能力の向上を、有機反応機構の問題会を通じ、知識習得を促進している。年度末には学位論文を提出しない全ての学生にも 1 年間の研究成果を Annual
－216－
目次へ

Report として提出させることで、実験データ集積の訓練や自己の研究活動の客観的な自己評価と未来へ向けた計画立案をさせている。研究成果を国内外の学会で積極的に発表、討論する事による研究発表能力やコミュニケーション能力の向上を目指している。

自己点検・評価
井上教授は、2007 年 4 月から有機反応化学教室を主宰している。2010 年度には、研究室の全体としての一貫した研究テーマの方針を定め、強力に推進した。業績面では、多岐にわたる成果が、多くの一流国際誌に掲載された。また、国内外の教育研究施設で数多くのセミナー・講演・講義をおこなうと共に、様々な一流国際誌の査読に携わった。研究資金においては、数多くの支援を得ることができた。最先端・次世代研究開発支援プログラム、科学技術研究費若手研究(S)、ターゲットタ
ンパク研究プログラムにより、研究室運営を効率的に遂行できた。教育面では、有機理論化学 I(学部)の全体と医薬化学 III(学部)の半分、有機化学演習(学部)・基礎薬科学特論 I (大学院)の一部を担当した。また、第 3 期東京大学エグゼクティブ・マネジメント・プログラム(EMP)の講義、岡山大学
大学院自然科学研究科の集中講義を担当した。
上條助教は前年度に引き続き、研究室に所属する学部、大学院学生の実験指導を行うとともに、研究面においては、新規反応の開発を担当した。本年度の成果は以下の通りである。(1) 光照射により進行する分子内環化反応(Norish-Yang 反応)と 4 員環開環反応を組み合わせることにより、炭素環上の sp3 C-H 結合の位置・立体選択的なアシル化反応の開発に成功した。(2) マンガン触媒を設計することで、エーテル、ベンジル化合物、アルコールの統一的酸化手法によるカルボニル化合物の新規合成法の開発に成功した。(3) トリクロロアセトニトリルがメタクロロ過安息香酸の酸化能を向上させることを見出し、本反応剤を用いたメチルエーテルの高化学選択的酸化法の確立に成功した。(4) ベンゾフェノンの光励起により発生する高反応性化学種を利用する、分子間反応によるエーテルの直接カルバモイル化反応の開発に成功した。いずれも反応性の乏しい C-H 結合を変換対象とする新規性の高い反応である。教育面では薬学実習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。さらに、6 年生薬学科学生対象の OSCE にて評価者を担当した。
松岡助教は、低分子生理活性物質の分子作用機序とその構造基盤を理解し、創薬に応用することを目標としている。今年度は、海産抗腫瘍性ペプチド・ポリセオナミド B をモデルとした人工チャ
ネル機能分子の創製に従事し、天然体ポリセオナミド B の全合成中間体を用いた部分構造の作用機序解析を行った。また、神経毒アンチラトキシンの構造活性相関研究を元に光スイッチ分子を作成し、細胞毒性の光制御をおこなった。さらに、アミロイド蛍光染色剤チオフラビン T と合成ポリグ
ルタミンペプチドの固体 NMR 構造研究をおこなった。ターゲットタンパク研究プログラム（北グループ）の共同研究に参加し、新規抗トリパノソーマ薬の候補化合物の設計・合成に携わった。教育面では、事前学習委員として薬学部新課程の講義の一部を担当した。また、薬学実習Ⅰ、有機化学演習Ⅰの一部を担当し、有機化学研究に不可欠な、実験の基本操作および分光学による分子構造解析法の教育に貢献した。
占部助教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目標として研究を行なってい
－217－
目次へ

る。今年度は、天然有機化合物の全合成に向けた基礎研究として、アルコキシ炭素ラジカルを用いた炭素—炭素結合形成反応を開発した。開発した方法論を利用したクロトホルボロン、リアノジンの合成研究を展開し、15−デオキシリアノドールの合成を達成した。高酸化度ステロイドの合成
研究では、汎用性の高いステロイド骨格構築法を開発した。衛生化学教室の有田准教授との共同研
究では、極微量脂質メディエーターであるマレシン、レゾルビン E3 の網羅的全合成と試料提供を行った。教育面では有機反応化学教室担当の薬学実習Ｉおよび研究室に所属する学部、大学院学生の実験指導を行った。

学 術 論 文1) S. Kamijo, Y. Amaoka, M. Inoue, “Manganese-Catalyzed Direct Oxidation of Methyl Ethers to
Ketones,” Chem. Asian J. 2010, 5, 486-489.
2) K. Okura, S. Matsuoka, R. Goto, M. Inoue, “Importance of Twisted Side-Chain on Potent Toxicity of
Antillatoxin: Total Synthesis and Biological Evaluation of Antillatoxin and Analogs,” Angew. Chem.

Int. Ed. 2010, 49, 329-332.
3) M. Inoue, N. Shinohara, S. Tanabe, T. Takahashi, K. Okura, H. Ito, Y. Mizoguchi, M. Iida, N. Lee, S.
Matsuoka, “Total Synthesis of Polytheonamide B, the Largest Non-Ribosomal Peptide,” Nature

Chemistry, 2010, 2, 280-285.
4) S. Kamijo, T. Hoshikawa, M. Inoue, “Regio- and Stereoselective C-H Acylation of Saturated
Carbocycles via Norrish-Yang Photocyclization,” Tetrahedron Lett. 2010, 51, 872-874.
5) Y. Kido, T. Shiba, D. K. Inaoka, K. Sakamoto, T. Nara, T. Aoki, T. Honma, A. Tanaka, M. Inoue, S.
Matsuoka, A. Moore, S. Harada and K. Kita, “Crystallization and Preliminary Crystallographic
Analysis of Cyanide-Insensitive Alternative Oxidase from Trypanosoma brucei brucei,” Acta Cryst.
2010, F66, 275-278.
6) E. O. Balogun, D. K. Inaoka, Y. Kido, T. Shiba, T. Nara, T. Aoki, T. Honma, A. Tanaka, M. Inoue, S.
Matsuoka, P. A. M. Michels, S. Harada and K. Kita, “Overproduction, Purification, Crystallization
and Preliminary X-Ray Diffraction Analysis of Trypanosoma brucei gambiense Glycerol Kinase,” Acta

Cryst. 2010, F66, 304-308.
7) Y. Ishihara, N. Lee, N. Oshiro, S. Matsuoka, S. Yamashita, M. Inoue, M. Hirama, “The first F-ring
modified ciguatoxin analogue showing significant toxicity,” Chem. Commun. 2010, 46, 2968 - 2970.
8) M.

Iwatsu,D.

Urabe,

M.

Inoue,“Asymmetric

SynthesesofHighlyFunctionalized

Bicyclo[2.2.2]octene Derivatives,” Heterocycles 2010, 82, 491-504.
9) S. Matsuoka, Y. Mizoguchi, H. Itoh, K. Okura, N. Shinohara, M. Inoue, “The Effect of Sulfur
Stereochemistry of L--Dimethylmethionine S-Oxide on the Physicochemical Properties of
Truncated Polytheonamides,” Tetrahedon Lett. 2010, 51, 4644-4647.
10) S. Kamijo, S. Matsumura, M. Inoue, “CCl3CN: A Crucial Promoter of mCPBA-Mediated Direct Ether
Oxidation,” Org. Lett. 2010, 12, 4195-4197.
11) S. Kamijo, Y. Amaoka, M. Inoue, “Unified Oxidation Protocol for the Synthesis of CarbonylCompounds Using a Manganese Catalyst,” Synthesis 2010, 2475-2489.
－218－
目次へ

12) Tsyr-Yan Yu, Manmilan Singh, Shigeru Matsuoka, Gary Patti, Gregory Potter, Jacob Schaefer,
Variability in C3-Plant Cell-Wall Biosynthesis in a High-CO2 Atmosphere by Solid-State NMR, J. Am.

Chem. Soc. 2010, 132, 6335-6341.
13) Jones, D. M. Lisboa, M. P. Kamijo, S. Dudley, G. B. Ring Opening of Cyclic Vinylogous Acyl Triflates
Using Stabilized Carbanion Nucleophiles: Claisen Condensation Linked to Carbon–Carbon Bond
Cleavage, J. Org. Chem. 2010,75, 3260-3267.

総 説・著 書1)

井上将行, 松岡 茂, イオンチャネルを形成する巨大ペプチド系天然物の全合成, ペプチドニュースレター, 2010, 78, 1-3.

招 待 講 演1)

M. Inoue, “Total Synthesis and Biological Evaluation of the Large Non-Ribosomal Peptide
Polytheonamide B,” PACHIFICHEM, Honolulu, Hawaii, USA, December 17, 2010.

2)

M. Inoue, “Studies in the Total Synthesis of Highly Oxygenated Natural Products,”
PACHIFICHEM, Honolulu, Hawaii, USA, December 19, 2010.

3)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," Perpetual
Challenges in Synthetic Sciences (Special Symposium), Global COE-RCMS International Symposiumon Organic Chemistry and 7th Yoshimasa Hirata Memorial Lecture, Nagoya, Japan, March 17, 2011
(cancelled).

4)

M. Inoue, “Total Synthesis and Biological Evaluation of the Large Non-Ribosomal Peptide
Polytheonamide B,” RSC-CSJ Joint Symposium-Chemical Biology, The 91st CSJ Annual Meeting,Yokohama, Japan, March 28, 2011 (cancelled).

5)

M. Inoue, "Radical-Based Approach for Synthesis of Complex Natural Products," Perpetual
Challenges in Synthetic Sciences (Special Symposium), The 131st PSJ Annual Meeting, Shizuoka,
Japan, March 30, 2011 (cancelled).

6)

占部大介, "複雑な天然有機化合物の合成研究—立体的に混んだ部位への炭素—炭素結合形成を実現するには—," 第 45 回天然物化学談話会, 蒲郡, 2010 年 7 月 7 日

7)井上将行, "官能基密集型天然物の合成研究,"岡山大学, 岡山, 2010 年 9 月 14 日

8)占部大介, 複雑に縮環したテルペノイドの合成研究
若手研究者のためのセミナー(2010), 千葉, 2010 年 9 月 25 日

9)井上将行, "官能基密集型天然物の合成研究,"第 54 回日本薬学会関東支部大会, 東京, 2010 年 10 月 2 日

10)松岡茂, "Total synthesis and function analysis of the large non-ribosomal peptide polytheonamide B",
大阪大学蛋白質研究所セミナー"The New Trend of Peptide Science in Asia and Oceania", 大阪,
2010 年 12 月 11 日
－219－
目次へ

◆ 基礎有機化学教室 ◆教 授

内山 真伸（うちやままさのぶ)

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

助 教

滝田

良（たきた

りょう）

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

研究の概要"原子・電子レベルで現象を理解し、分子の自在構築によって物質を科学する"
１．物質科学・生命科学を支援する高度分子変換法の開発（反応化学・合成化学）
２．有機化学、無機化学、金属化学の枠を超えた周期表横断型化学（元素化学）
３．中間体・遷移状態の構造化学と反応機構の解明（物理化学・分光学・理論計算）
４．合成化学・分光学・計算化学を基盤とした物質創製（物質科学・生命科学）
基礎有機化学教室では、1）物質の性質・現象を分子・原子・電子といった“化学の言葉”として理解し（観る・知る）、2）原子どうしの結合を自在に操る反応を開発する（創る）、3）機能ある物
質をつくりだす（産む）ことを目指し、日々研究を行っています。
分子レベルでの「ものづくり」は現代社会を支えるキーサイエンスの一つです。私たちの研究室
では、1 m の 1/10 億(ナノメートル；nm)以下という小さな小さな分子を緻密に構築する技術の開発に取り組んでいます。
また、そのためにはこの小さな世界での出来事を正確に探る必要があります。
ここで有効になるのが、計算化学・理論化学であり、物理化学・分光学です。最近の分光学・理論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。

－220－
目次へ

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化合物を持つ基質には適応できません。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．有機ケイ素化合物の新規合成法の開発
有機シリル化合物群は、その特異な構造化学的・電子的・光学的・化学的性質を持つため、材料
化学、バイオテクノロジー、有機合成など、様々な分野で応用研究が行われています。
そこで、目的の有機シリル化合物を、化学・位置・立体選択的に合成する手法の開発は、有機合成化学者の緊急の使命の一つです。しかしながら、有機化合物の目的の場所に、目的通りに、目的のタイミングでシリル基を導入する方法は数少なく、現在でもなお強く求められています。私たちは、シリル基を亜鉛アート錯体に導入した化合物をデザインし、このものが末端三重結合、二重結合にシリル亜鉛化反応を起こすことを見いだしました。本反応は、様々な官能基共存下において保護基を必要とすることなく反応は進行し、内部不飽和結合には全く反応しないなど化学選択性も高
く、新しい有機シリル化合物を合成する手法になりうることを報告しました。

図１ アレンへの位置選択的シリル亜鉛化反応
３．計算化学を用いた分子創製化学
有機化学の世界には、「手に取り出すことのできないもの」「目には見えないもの」などが多数存在します。この不安定活性種をいかに合理的にデザインするかがとても重要です。有機合成の試薬としてよく用いられてきた『有機金属化合物』（有機物と無機物のハイブリッド化合物）もその一つです。当教室では、実験と理論計算を組み合わせることによって、元素の特性を理解し、不安定有機金属化合物を巧みにデザインし、分子触媒、合成反応、機能性材料を開発することを目指してい
－221－
目次へ

ます。
当教室が推し進める「実験と理論の組み合わせによる合理的な設計法」は、それまでの試行錯誤
的なやり方とは異なる新しい方法です。物理化学、計算化学的手法を最大限活用し“反応経路を直接観測しながら反応をデザインする”という方法は、反応化学研究に新たなステージをもたらしました。
図２は 2010 年に当教室で明らかにした二亜鉛種によるカルボニル化合物のオレフィン化反応の反応機構です。このように２つの亜鉛の役割など全貌が明らかになったことで、本反応の改良法や新反応開発に大きな影響を与えるものと考えられています。

図２ 発見から 40 年過ぎ反応機構の全貌が明らかに
４．機能性色素錯体の設計と物性評価（1）機能性芳香族分子の組み合わせによる新規色素錯体合成法の開発
シクロファン、ビフェニル、フェロセン、アズレンなどの化合物は機能性芳香族分子としてよく知られています。当研究室では、これらの機能性分子が導入されたポルフィリン、フタロシアニン色
素分子を設計し、これらの合成法を開発する研究を行いました。

図３ アズレンとフタロシアニンのハイブリッド化合物を利用した安定近赤外色素の創製（2）色素分子集合体の分光学的性質の解析
色素分子は集合化することでその分光学的性質を大きく変化させます。光合成の光捕集アンテナ機
構や色とりどりの花の色の起源は色素間相互作用が重要な役割を演じるため、私たちは天然の色素
－222－
目次へ

集合体をはじめ合成した色素集合体の分光学的性質を物理化学的、計算化学的手法を用いて解析を行いました。

図４ 部分π集積システムの構築と長波長シフト

教育の概要
基礎有機化学教室は、学部４学期「有機化学演習Ｉ」、６学期「医薬化学 II」、７学期「有機化学
演習 II」を担当し学部教育に参画している。
「有機化学演習Ｉ」「有機化学演習ＩI」では教員が連携して担当している。
「医薬化学 II」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」を担当し、芳香族化合物に関する実験実習を行っている。大学院では「基礎薬科学特論 I」と「ケミカルバイオロジー特論」を担当している。前者では、計算化学を概説し、分子軌道概念の応用ならびに有機反応化学について講義している。後者では、医薬化学を指向した基礎有機化学と構造有機化学について講義している。
研究室内では、「原子・電子レベルで現象を理解し、分子の自在構築によって物質を科学する」という研究目標を達成すべく、人材育成を行なっている。即ち、有機化学・物理化学・計算化学等の幅広い教養とともに自らが考える力を併せ持つ必要がある。日々の研究においては一人一人とのディスカッションを密に行ない，研究テーマから各種実験技術の習得等、綿密な教育を心がけているのと同時に、自由な発想に基づく各自のアイデアを重視している。当教室におけるセミナーでは、研究報告および文献紹介を定期的に行ない、研究の理解・プレゼンテーション及び議論する能力の習得に力を入れている。セミナーにおいては学年に関係なく活発な議論が行なわれることが当教室のセミナーの特長である。さらに研究室外においても積極的に研究室メンバーが関連学会・シンポ
ジウムに参加することを奨励し、国内外における自身の研究の意義を再確認し、視野を広げることにも努めている。研究活動において英語による議論は重要であり、教室内での外国人研究員を含めた論理的な議論はもとより、メンバーを海外へ派遣する機会も設けており、国際的に活躍できる人
材育成を実践している。

自己点検･評価
当研究室は、2010 年４月からの新設教室であるが、教室の設備面では 10 月までに大型グローブ

－223－
目次へ

ボックスの設置などを含む大規模改修を終え、本格的な研究活動をスタートさせた。また、人的にも二名の学部学生を迎え、スタッフ・研究員とともに日夜研究活動に励み、近々学会等で発表できる成果が出つつある。さらに当教室では他の研究グループとの共同研究も盛んであり、それらの成果は国際誌に学術論文として掲載されている。こうした業績は国内外からの注目を浴びており、国際学会を含む招待講演、ならびに開発した試薬の市販化（東ソー・ファインケム株式会社より水系
アニオン重合触媒が市販化されている）など広く評価を受けている。
当教室では化学を基盤とし、物質科学・生命科学への貢献、これまでの有機化学・無機化学の枠を超えた元素化学の構築、さらに計算化学・物理化学によるより深い理解を目標として研究を行っている。同様に、そのような幅広い分野で活躍し、国際的にリーダーシップを発揮できる人材を今後輩出していくことでさらなる発展としていきたい。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

学 術 論 文1. Ching-Yuan Liu, Xuan Wang, Taniyuki Furuyama, Shuji Yasuike, Atsuya Muranaka, Keiji Morokuma,
and Masanobu Uchiyama
Reaction Mechanism for the LiCl-Mediated Directed Zinc Insertion: A Computational andExperimental Study

Chem. Eur. J., 2010, 16, 1780-1784.
2. Mitsuhiro Yonehara, Shinji Nakamura, Atsuya Muranaka and Masanobu Uchiyama
Regioselective Silylzincation of Phenylallene Derivatives

Chem. Asian J., 2010, 3, 452-455. (150th anniversary of Japan-UK relations)
3. Katia Snegaroff, Shinsuke Komagawa, Mitsuhiro Yonehara, Floris Chevallier, Philippe C. Gros,
Masanobu Uchiyama, and Florence Mongin
Lithium Cadmate-Mediated Deprotonative Metalation of Anisole: Experimental and Computational
Study

J. Org. Chem., 2010, 75, 3117-3120.
4. Katia Snegaroff, Shinsuke Komagawa, Floris Chevallie, Philippe C. Gros, Stephane Golhen, Thierry
Roisnel, Masanobu Uchiyama, Florence Mongin
Deprotonative Metalation of Substituted Benzenes and Heteroaromatics Using Amino/Alkyl Mixed
Lithium-Zinc Combinations

Chem. Eur. J., 2010, 16, 8191-8201.
5. Mutsumi Sada, Taniyuki Furuyama, Shinsuke Komagawa, Masanobu Uchiyama, and Seijiro Matsubara
1,4-AdditionofBis(iodozincio)methane

toα,β-Unsaturated

Ketones;

ChemicalandTheoretical/computational Studies

Chem. Eur. J., 2010, 16, 10474-10481.
6. Atsuya Muranaka, Mitsuhiro Yonehara, and Masanobu Uchiyama
Azulenocyanine: A New Family of Phthalocyanines with Intense Near-IR Absorption J. Am. Chem.

Soc., 2010, 13, 7844-7845.
7. Yohsuke Yamamoto, Yusuke Hirata, Megumi Kodama, Torahiko Yamaguchi, Shiro Matsukawa, Kin-Ya
－224－
目次へ

Akiba, Daisuke Hashizume, Fujiko Iwasaki, Atsuya Muranaka, Masanobu Uchiyama, Ping Chen, Karl
Kadish, and Nagao Kobayashi
Synthesis Reactions and Electronic Properties of 16 π-electron
Octaisobutyltetraphenylporphyrin (OiBTPP)

J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 12627-12638.
8. Masanobu Kirita, Daiki Honma, Yoshihisa Tanaka, Shinya Usui, Toshihiko Shoji, Manabu Sami,Toyokazu Yokota, Motoyuki Tagashira, Atsuya Muranaka, Masanobu Uchiyama, Tomomasa Kanda andMari Maeda-Yamamoto
Cloning of a Novel O-Methyltransferase from Camellia sinensis and Synthesis of O-Methylated EGCG
and Evaluation of their Bioactivity

J. Agric. Food. Chem., 2010, 58, 7196-7201.
9. Nguyet Trang Thanh Chau, Maxime Meyer, Shinsuke Komagawa, Floris Chevallier, Yves Fort,
Masanobu Uchiyama, Florence Mongin, and Philippe C. Gros
Homoleptic Zincate-Promoted Room Temperature Halogen-Metal Exchange of Bromopyridines

Chem. Eur. J., 2010, 16,12425-12433.
10. Mutsumi Sada, Shinsuke Komagawa, Masanobu Uchiyama, Masami Kobata, Tsuyoshi Mizuno, Kiitiro
Utimoto, Koichiro Oshima, and Seijiro Matsubara Reaction Pathway of Methylenation of CarbonylCompounds with Bis(iodozincio)methane

J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 17452-17458.
11. Qifeng Wang, Ryo Takita, Yuuta Kikuzaki, and Fumiyuki Ozawa
Palladium-Catalyzed Dehydrohalogenative Polycondensation of 2-Bromo-3-hexylthiophene: An
Efficient Approach to Head-to-Tail Poly(3-hexylthiophene)

J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 11420-11421.
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
学 会 発 表招待講演
1)

理化学研究所 第 20 回理事長ファンドワークショップ ｢基礎科学が発信する環境エネルギー材
料｣, 2010 年 5 月 28 日, 浜松, 先端機能性材料創製に向けた複合元素戦略, 内山 真伸.

2)

第 20 回金属の関与する生体関連反応シンポジウム, 2010 年 6 月 25 日, 徳島, Advanced elements
chemistry research opening organic synthesis, materials science, and biology: applications oforganic-metallic hybrid chemistry, 内山 真伸.

3)

埼玉県立大宮高等学校 理数科講演会, 2010 年 9 月 25 日, 大宮, 化学で解き明かす過去、化学で切り拓く未来, 内山 真伸.

4)

第 35 回日本薬学会関東支部 学術講演会, 2010 年 11 月 13 日, 渋谷, 合成化学・材料化学・生命科学を切り拓くハイブリッド元素化学, 内山 真伸.

5)有機合成化学協会 関東支部ミニシンポジウム, 2010 年 11 月 26 日, 和光, 合成化学・材料化
学・生命科学を指向した元素化学研究, 内山 真伸.

6)International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
－225－
目次へ

〜12 月 20 日, Honolulu, Design, Reactivities, and Function of Organozincate Reagents, 内山 真伸.
7)

第 3 回有機「進」化学研究会, 2011 年 2 月 1 日, 東京理科大学(神楽坂), 合成化学・物質科学・生命科学を切り拓く元素化学研究, 内山 真伸.
一般講演1） 第 8 回次世代を担う有機化学シンポジウム, 2010 年 5 月 13 日〜5 月 14 日, 東京, 二亜鉛種を用いた 1,2-付加及び 1,4-付加反応の理論解析, (東京大学 1, 東北大学 2, 京都大学 4, 理化学研究所 5 ) 駒川 晋輔 1, 古山 渓行 2, 内山 真伸 1, 5, 定 むつみ 4, 松原 誠二郎 4.
2） 第 40 回複素環化学討論会, 2010 年 10 月 14 日〜10 月 16 日, 仙台, および 16 族元素から成るヘテロアセン類：ジベンゾチエノ[3,2-b]ヘテロール類の合成とその分光学的性質, (北陸大学 1, 理
化学研究所 2, 東京大学 3) 栗原 梨奈 1, 安池 修之 1, 吉田 健吾 2, 村中 厚哉 2, 内山 真伸 2, 3, 栗
田 城治 1.
3） 第 4 回分子科学討論会 2010, 2010 年 9 月 14 日〜9 月 17 日, 豊中, 多成分反応の遷移構造の自動的な系統探索, (京都大学 1, 東京大学 2, エモリー大学 3, 理化学研究所 4) 前田 理 1, 駒川 晋
輔 2, 内山 真伸 2, 4, 諸熊 奎治 1, 3.
4） 第 59 回高分子討論会, 2010 年 9 月 28 日〜9 月 30 日, 札幌, 芳香環積層型キラル分子のＣＤス
ペクトル解析, (理化学研究所 1, 東京大学 2, 東北大学 3 ) 村中 厚哉 1, 内山 真伸 1,2, 小林 長夫３.
5） AsCA 2010: The 10th Conference of the Asian Crystallographic Association, 2010 年 11 月 1 日〜1
月３日, KoreaStructures and Bonding modes of tetra-bonded hypervalent oxygen compounds, (理化学研究所 1, 東京大学 2, 広島大学 3 ) 富山 悦子 1, 吉田 健吾 1, 内山 真伸 1, 2, 山本 陽介 3.
6） International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Theoretical/computational study on the gem-dizinc mediated reaction, (東京大学 1, 東北大学 2, 京都大学３理化学研究所 4) 駒川 晋輔 1, 古山 渓行 2, 内山 真伸 1, 4, 定 む
つみ 3, 松原 誠二郎 3.
7） International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Azulenocyanine: A New Family of Phthalocyanines with Intense Near-IR
Absorption, (理化学研究所 1, 東北大学 2, 東京大学３) 村中 厚哉 1, 米原 光拡, 小林 長夫２, 内
山 真伸 1, 3.
8） International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Synthesis of metal-containing fused polycyclic compounds and theircharacteristics, (理化学研究所 1, 東北大学 2, 東京大学３) 井上 悟, 1 古山 渓行２, 吉田 健吾 1, 村
中 厚哉 1, 内山 真伸 1, 3.
9） International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Zinc reagent-mediated perfluoroalkylation reaction, (理化学研究所 1, 東京
大学 2) 王 軒 1, 村中 厚哉 1, 内山 真伸 1, 2.
10) International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Synthesis and conformational analysis of helical aromatic multilayered ureas,(理化学研究所 1, 東京医科歯科大学 2, お茶の水女子大学３, 東京大学４) 村中 厚哉 1, 内山 真伸
1, 4, 影近 弘之２, 棚谷 綾３, 塩屋 光彦４.
－226－
目次へ

11) International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Biasing molecular chirality arising from thermodynamically controlled double
stereodifferenciation, (理化学研究所 1, 東京大学２) 村中 厚哉 1, 内山 真伸 1,2.
12) International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010), 2010 年 12 月 15 日
〜12 月 20 日, Honolulu, Direct polymerization of 2-bromothiophenes based on direct arylation
reaction, (京都大学) 滝田 良, 王 奇峰, 菊崎 雄太, 中村 有紀, 脇岡 正幸, 小澤 文幸.
13) 日本薬学会第 131 年会, 2011 年 3 月 28 日〜3 月 31 日, 静岡, アート錯体を用いた芳香環の直接官能基化反応と理論的考察, (理研基幹研 1, 東大院薬 2) 駒川 晋輔 1, 臼井 伸也 1, 滝田 良 2, 内
山 真伸 1,2.
14) 日本薬学会第 131 年会, 2011 年 3 月 28 日〜3 月 31 日, 静岡, 多座型配位子を有する葉ソドン新内山 真伸 1,2.
規亜鉛アート錯体の設計と機能 (理研基幹研 1, 東大院薬 2) 吉田 健吾 1,滝田 良 2，15) 日本薬学会第 131 年会, 2011 年 3 月 28 日〜3 月 31 日, 静岡, 有機金属試薬を用いるパーフルオ
ロアルキル基導入反応の開発 (東京医科歯科大 1, 理研基幹研 2, 東大院薬 3) 吉川 晶子 1,2, 滝田
良 3, 村中 厚哉 2, 内山 真伸 2,3.
16) 日本薬学会第 131 年会, 2011 年 3 月 28 日〜3 月 31 日, 静岡, アート型亜鉛試薬を利用した温和な条件下でのフタロシアニン合成 (東京医科歯科大 1, 理研基幹研 2, 東大院薬 3) 吉川 晶子 1,2,
滝田 良 3, 村中 厚哉 2, 内山 真伸 2,3.
17) 日本薬学会第 131 年会, 2011 年 3 月 28 日〜3 月 31 日, 静岡, 機能性分子を指向したカルボランの修飾反応の開発 (東大院薬 1, 理研基幹研 2) 金澤 純一朗 1, 滝田 良 1, 内山 真伸 1,2.
18) 日本薬学会第 131 年会, 2011 年 3 月 28 日〜3 月 31 日, 静岡, リンから成る 4 環性ヘテロアセン類の合成と蛍光特性 (北陸大薬 1, 理研基幹研 2, 東大院薬 3) 安池 修之 1, 栗原 梨奈 1, 吉田 健
吾 2, 村中 厚哉 2, 内山 真伸 2,3, 栗田 城治 1.
19) 日本化学会第 91 春季年会“2011 世界化学年”記念, 2011 年 3 月 28 日, 横浜, 近赤外吸収フタロ
シアニン類縁体の設計と合成 (理研基幹研 1, JST さきがけ 2, 東大院薬 3) 村中 厚哉 1,2, 米原 光
拡 1,2, 平山 真智子 1, 内山 真伸 1,3.
20) 日本化学会第 91 春季年会, 2011 年 3 月 26～29 日, 横浜, ポリ(p-ベンズアミド) の立体構造解
析 (神奈川大工 1, 理研基幹研 2, 東大院薬 3) 巳上 幸一郎 1, 村中 厚哉 2, 内山 真伸 2,3, 横山 明
弘 1, 横澤 勉 1.
21) 日本化学会第 91 春季年会, 2010 年 3 月 26～29 日, 横浜, 新規骨格を有する π 拡張型フタロシ
アニン類縁体の合成と物性 (東北大院理 1, Organic Intermediates and Dyes Institute2, 理研基幹研
3, 東大院薬 4, ) 松下 修 1, Derkacheva, Valentina M.2, 村中 厚哉 3, 清水 宗治 1, 内山 真伸 3,4，

Lukyanets, Evgeny A.2, 小林 長夫 1.
22) 日本化学会第 91 春季年会 2010 年 3 月 26～29 日, 横浜, 新規ポルフィリンアミドおよびウレア
誘導体の合成と構造解析 (お茶大理 1, 理研基幹研 2, 東大院薬 3, 徳島文理大薬 4, 東京医科歯科
大 5) 松村 実生 1, 村中 厚哉 2, 内山 真伸 2,3, 橋爪 大輔 2, 桝 飛雄真 4, 東屋 功 4, 影近 弘之 5,
棚谷 綾 1.

－227－
目次へ◆ 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

(いいずか・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。2010 年の主な研究業績を以下に示す。
１．シャペロニン GroEL の反応サイクルの１分子解析【背景と目的】シャペロニンは、あらゆる生物において生存に不可欠な分子シャペロンである。シャペロニンは２つの樽型のリングが背中合わせに向かい合わせになった構造をしており、細胞内では自発的に折れたたむことが出来ないタンパク質の折れたたみを介助する役割を担っている。中でも大腸菌のシャペロニン GroEL の反応サイクルは約 20 年に及び詳細に解析されてきており、反応サイクルのモ
－228－
目次へ

デルが世界中の生化学の教科書に記述されている。そのモデルは「GroEL の 2 つのリングに補因子の GroES が交
互に GroEL に相互作用することで機能する」というものであり、GroEL の 2 つのリングに GroES が同時に結合した状態 （フットボール型複合体）は存在しないと考えられてきた。一方、電子顕微鏡の観察、および化学架橋の実験から GroEL と GroES が 1:1 で結合した弾丸型複合体(図 1B)のほかに、フットボール型複合体の存在が確認されている(図 1C)。しかし、多くの研究者の間で、フットボール型複合体を確認した実験は反応サイクルを停図 1. フットボール型複合体に関する論争
A. 従来の GroEL-GroES の反応モデル
B. 弾丸型複合体の電子顕微鏡像
C. フットボール型複合体の電子顕微鏡像

止させて測定したものであり、真に GroEL の反応サイクルを反映したものではないと考えられてきた。本研究ではフットボール型複合体が本当に存在しないのかについて GroEL の反応サイクルを停止させずに確認すること、および詳細な GroEL の反応機構の解明を行うことを目的とした。
【実験結果】
１－１．蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）を用いたフットボール型複合体の検出
蛍光分光光度計を用いて、特定のアミノ酸残基に蛍光色素を導入した GroEL と GroES の分子間 FRET を測定することで、定常状態におけるフットボール型複合体の存在を確認する実験を行った。先行研究により明らかにされている
フットボール型複合体形成条件(ATP+BeFx)と弾丸形複合体成条件(ADP+BeFx)、および GroEL の反応サイクル中(ATP)の FRET 効率を比較した。その結果、フットボール型複合体と弾丸型複合体が反応サイクル中で共存していることが確認された(図 2)。
さらに ATP 加水分解能が低下した GroELの変異体(D398A)を用いることで、フットボール型複合体は

図 2. FRET を用いたフットボール型複合体の検出(n=3, mean±SEM)

両側に ATP が結合した状態で形成されることを見出した。
１－２．フットボール型複合体の 1 分子蛍光イメージング
次に、フットボール型複合体の 2 つの GroES が解離する順番は、GroEL に結合する順番により決められているのかについて調べた。しかし、多分子の平均を扱う従来の生化学的手法では、最初に結合した GroES と後から結合した GroES を区別して計測することが困難である。そこで、1 分子蛍光イメージング法を利用することで、フットボール型複合体の 2 つの GroES を区別して解析することを試みた。フットボール型複合体の 1 分子観測のためには、高濃度の蛍光標識 GroES を必要とするため zero-mode waveguides(ZMWs)基板を利用した 1 分子蛍光イメージング法を利用した。ビオチ
ン及び Alexa488 で標識した GroES をビオチン化 BSA とストレプトアビジンを介して ZMWs 基板底面に固定し、50 nM Cy5 標識 GroEL(Cy5-GroEL)、300 nM Cy3 標識 GroES(Cy3-GroES)、および変性タンパク質である還元型ラクトアルブミンを溶液中に存在させ、Cy3-GroES 及び Cy5-GroEL の蛍
光を同時計測した(図 3A)。その結果、Alexa488-ビオチン化 GroES が存在する位置に Cy3-GroES、
Cy5-GroEL の輝点が共局在する様子が確認できた。さらに共局在の様式は主に Cy3-GroES と
Cy5-GroEL が同時に結合して同時に解離する様式 (タイプ 1, 図 3B)、Cy3-GroES と Cy5-GroEL が
－229－
目次へ

同時に結合して、先に Cy3-GroES が解離する様式 (タイプ 2, 図 3C)に分類され、タイプ 1 が 31%、
タイプ 2 が 48%、その他の結合様式が 21%であった(図 3D)。すなわち、フットボール型複合体の 2
つの GroES は先に結合したものが先に解離する場合 (タイプ 2) が若干多いものの、後から結合した GroES が先に解離すること(タイプ 1)もかなりの割合で起こることが明らかとなった。また、
Cy3-GroES と Cy5-GroEL が共局在した時間を解析したところ、フットボール型複合体が形成されている時間は平均約 3 秒であることが分かった。
１－３．ADP がフットボール型複合体形成に与える影響の解析
フットボール型複合体を ATP 添加により形成させると、時間が経過すると共にその量は減少する
ことが分かった。そこで、GroEL の ATPase 活性による ADP の蓄積がフットボール型複合体の形成に影響を与えたのではないかと考え、ADP 存在下における GroEL-GroES の分子間 FRET を測定した。その結果、ADP が存在するとフットボール型複合体の形成が阻害されることが明らかとなった。

図 3. フットボール型複合体の 1 分子蛍光イメージング
A. 実験の模式図 B. 結合タイプ 1 の例 C. 結合タイプ 2 の例 D. 結合タイプの分類結果

この ADP によるフットボール型複合体形成阻害機構を明らかにするため、ATP 加水分解前のアナログである ADP-BeFx を利用して形成させた弾丸型複合体に GroES が結合する様子を、FRET を用
いて様々な ADP 濃度条件下において追跡した。すると、弾丸型複合体に対する GroES の結合速度
は ADP 濃度依存的に低下することが分かった。
１－４．変性タンパク質がフットボール型複合体形成に与える影響の解析
変性タンパク質は GroEL の ATPase 活性を増加させるな
ど、GroEL の反応サイクルに影響を与えることが知られている。そこで、変性タンパク質がフットボール型複合体の形成に与える影響を調べるため、変性タンパク質濃度を変化させて、GroEL-GroES の分子間 FRET を測定した。その結果、フットボール型複合体の形成は変性タンパク質濃度依存的に促進され、変性タンパク質による GroEL の ATPase
活性化と良好な相関を示した(図 4)。また、ADP によるフットボール型複合体形成阻害効果に対し、変性タンパク質がどのように影響しているのかについて調べた。20 μM

図 4. 変 性 タ ン パ ク 質 (rLA) 濃 度 とGroEL-GroES 分子間の FRET 効率(黒丸)および GroEL の ATPase 活性の関係(n=3, mean±SEM)

ADP 存在下において変性タンパク質濃度を変化させ、ADP-BeFx で形成させた弾丸型複合体に対する GroES の結合速度の変化を FRET により測定した。その結果、弾丸型複合体に対する GroES の結
－230－
目次へ

合速度が変性タンパク質濃度依存的に加速することが分かった。すなわち、変性タンパク質は ADP
による 2 個目の GroES の結合阻害効果を低下させ、フットボール型複合体の形成を促進する働きがあることが明らかとなった。
【考察】
ATP 加水分解が遅い GroEL 変異体を利用することにより、フットボール型複合体が両側のリングに ATP が結合した状態で形成されることが分かった(図 5①)。また 1 分子蛍光イメージングを利用することで、
フットボール型複合体のいずれのリングからも GroES が解離することを発見した。
ATPの加水分解は GroEL-GroES 間の親和性を低下させることが知られており、GroEL の 2 つのリングのうち、先に ATP が加水分解した側から GroES が解離すると考えられる (図 5②)。さらに本研究において、変性タンパク質は ADP の 2 個目の GroES の結合に対する阻害効果を弱めることが明らかとなった。一方、GroES の解離後も ADP は GroEL のリングの中に留まっているという報告がある(図5③)。本研究結果と合わせて考えると、変性タンパク質が GroEL のリングから ADP の解離を促進することで(図 5④)、GroES が結合しているリング内の ATP が加水分解する前に、2 個目の GroES が ATP 依存的に結合出来るようになり、その結果、変性タンパク質存在下でフットボール型複合体が形成されると考えられる (図 5⑤)。今後はGroEL によるタンパク質の折れたたみは反応サイクルのどの段階で起こるのか、また、フットボール型複合体が大腸菌の生存にどのように関与しているのかといった、今回明らかにした反応サイクルを生理学的に意義づける研究への発展が期待される。

図 5. 本研究により明らかになったフット
ボ ー ル 型 複 合 体 を 経 由 す る
GroEL-GroES の反応サイクル

２．ピラー構造を利用した液体クロマトグラフィーチップの開発【背景・目的】1998 年に Regnier らにより、半導体加工技術を用いてチップ流路中にピラー状の構造体を規則的に並べ、そのピラー表面を相互作用表面として利用した電気クロマトグラフィーが報告された。その高い分離性能は圧力により移動相を流す通常の LC においても同様に得られることが、理論計算により予想されている。そこで本研究では、ピラー構造を用いた LC チップを開発することを目的
とした。
【方法】
使用した LC チップは、一辺 20 mm の Si 基板を原料とし、フォトリソグラフィーとドライエッチ
ングにより流路パターンを形成した（図６）。ピラー構造を有する分離流路と共に試料注入用流路も作製し、この 2 つの流路が交差する部分を分離流路への試料注入部として用いた。流路パターンを形成した Si 基板は、その表面に酸化膜を形成させた後、ガラス基板と陽極接合により貼り合わせる

図６ 低拡散曲線を有する LC チップの全景 (A)及びその分離流路断面の SEM 像 (B)。

ことで LC チップとした。ピラーは一辺が 3 μm の正方形、ピラー間の幅は 2 μm となるように設
－231－
目次へ

計した。分離部のピラー部分を含めた流路幅はそれぞれ 400 μm、流路深さは 25 μm とした。この LC チップ表面に octadecylsilyl 基を化学的に結合させることで、ピラー構造の表面を逆相分離の相互作用の場とした。
【結果・考察】はじめに、ピラー構造を用いた LC の分離性能を、直線の分離流路を用いて評価を行うことにした。長さ 6.7 mm の直線の分離流路を有する LC チップを用いて 2 種類のクマリン色素（C525, C545）を分離し、そのクロマトグラムから理論段数を算出した。この時の各ピークの理論段数は 800 程度
であり、長さあたりの分離性能が市販の粒子充填型カラムよりも高いことが明らかになった。これにより、理論的に予想されていたピラー構造による LC の高い分離性能を、実験的に示すことができた。
チップ内において得られる直線流路の長さは限られる。そのため、より長い分離流路をチップ上に作製するには曲線流路を伴う必要がある。そこで近年 Griffiths らが流体力学解析により提案した
低拡散曲線構造を LC チップに適用することにした。これは曲線部分に起因する拡散を最大限に抑制することを目的とした曲線構造であり、その特長は曲線部分の内側と外側を流れる液体がそれぞれ通過する距離がほぼ等しくなるように設計されている点にある。
はじめに低拡散曲線流路が、内部にピラー構造がある流路において理論結果と同様に機能するかを確認した。表面修飾を行う前の円弧型曲線流路もしくは低拡散型曲線流路を有する LC チップを用い、バンド状の C525 溶液がそれぞれの曲線部分を流れる様子を蛍光顕微鏡を用いて観察した（図７）。その結果、円弧型曲線流路（A）ではターンの内側と外側とで距離差が存在するために蛍光バ
ンドの形状が大きく変化するのに対し、低拡散型曲線流路（B）ではターン前後でほとんどバンドの形状に変化が見られなかった。この結果から、流路内部にピラー構造を有する場合において、低拡散型曲線は有用であることが明らかとなった。
次に、逆相分離条件下において、円弧型曲線流路もしくは低拡散型曲線流路を有する LC チップを用いて C525 と C545 を分離し、そのクロマトグラムから理論段数を算出した。その結果、両者において分離流路が長くなるほど理論段数が向上したが、低拡散型曲線流路を有する LC チップの方が高い値が得られた。

図７ 保持が起こらない条件において、バンド状の C525 溶液が円弧型流路（A）および低拡散型曲線流路（B）を通過した様子の 0.5 秒ごとの静止画像。一番左の図は、流路全体に色素溶液を満たした時のもの。

－232－
目次へ

また低拡散型曲線流路を有する LC チップ
において、移動相の流速を変化させた時の理論段高さから van Deemter’s plot を作成した（図８）。市販の粒子充填型カラムを用いた実験により得られたグラフと比較すると、それぞれの最適流速における理論段高さは、低拡散型曲線を有するピラーLC チップの方が小さな値を示していた。また、移動相の流速が
図８ 低拡散型曲線を有する LC チップ及び粒子充填カラムによる van Deemter’s plot。

最適条件よりも大きな場合、低拡散型曲線を有する LC チップは粒子充填型カラムと比べて高い分離性能を維持していた。以上より、低拡散型曲線を有する LC チップが、円弧型曲線を有する LC チップよりも分離性能が高いこと、粒子充填型カラムよりも優れた性質を持つことが示された。
この低拡散型曲線流路を有する LC チップを用いて、あらかじめ蛍光誘導体化したアミノ酸類を分離した時に得られたクロマトグラ
ムが図９である。最初のターンに入るまでの
短い直線の分離流路のみでは、7 種類の蛍光物質は 4 本のピークにしか分離されない（A）。
しかし、分離流路が一往復分長くなることでより分離され（B）、さらに一往復することで7 本のピークとして検出されるようになった（C）。この結果は、低拡散曲線流路を用いて長い分離流路を設計することで、短い直線流路だけでは分離できない成分の分離が可能になることを示すものである。
【まとめ】
本研究において、従来のカラムよりも分離

図９ 低拡散型曲線流路を有する LC チップによりアミノ酸標準溶液を分離した時に得られたクロマトグラム。検出はそれぞれ、試料注入部から数えて(A)１つ目のターンが始まる直前、(B) ３つ目のターンが始まる直前、(C) ５つ目のターンが始まる直前にて行った。
1, NBD-OH; 2, NBD-Pro; 3, NBD-Val; 4,
NBD--amino-n-caproic acid; 5, NBD-Ile; 6,
NBD-Leu; 7, NBD-Phe.

性能の高いピラー構造を用いた LC チップを開発した。低拡散曲線流路を適用した長い流路を作製することで、より多くの成分の分離が可能となることを示した。本研究で示された知見はマイクロ化学チップを用いて高性能な分離を行うための重要なものであり、今後、他の様々な分析手法と組み合わせた応用が期待される。

教育の概要
生体分析化学教室では、薬学部の講義として「物理化学Ⅱ」、「生体分析化学」、「生物物理学」および「医療科学Ⅱ」を担当し、薬学における分析化学の位置づけから始まり、物質の物性、反応性、固有の性質などを利用する分離法、検出法の概要を講義している。また、単分子検出法やナノテク
ノロジーを用いた最新の分析法の講義を行い、学生が将来、薬学の広い領域で研究するに当たって
－233－
目次へ

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」を担当し、生物物理学ならびに分析化学的研究の最先端をトピックスとして紹介している。
教室に所属する大学院生は、研究の項で述べた課題の一部の研究に参加することによって、生物物理学者・分析化学者としての訓練を受ける。微量物質や生体試料の取り扱いに関する基本、分離分析法や蛍光・化学発光検出法の基礎、培養細胞を用いた実験、さらには単分子検出法を用いた単分子レベルでの生命現象の解明など、生物物理学および分析化学の基本から最先端までを理解し実践するよう指導している。教室のセミナーでは、研究報告と文献紹介が定期的に行われている。さらに研究グループ毎のミーティングを定期的に行い、将来、研究者として自立していけるように、
一人ひとりの学生の個性に合わせたきめ細かい指導を行っている。大学院生による研究成果は、英文で海外の学術誌に報告している。また、日本生物物理学会、日本分析化学会、日本薬学会、さらには国際学会でも多数発表し、関係科学者から高く評価されている。
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開始した。また、2009 年には、科学研究費補助金、
新学術領域研究（研究領域提案型）「過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解－生理的準安定状態を捉える新技術－」の研究計画の研究代表者として参画している。2010 年には、最先端研究開発
支援プログラム（研究代表者：片岡一則、期間 2010 年～2014 年）の研究分担者として、マイクロRNA によるガンの早期診断法の開発に着手した。これらの研究資金を得て、シャペロニンの１分子
解析のほか、生細胞における mRNA の１分子イメージングや、μTAS（マイクロ化集積分析システム）によるセルソーターに関する論文を複数発表することができ、それぞれの分野で注目を集めている。

学 術 論 文1)

Tsunoda M., C. Aoyama, H. Nomura, T. Toyoda, N. Matsuki, and T. Funatsu. Simultaneous
determination of dopamine and 3,4-dihydroxyphenylacetic acid in mouse striatum using mixed-mode
reversed-phase and cation-exchange high-performance liquid chromatography. J. Pharm. Biomed.

Anal. 51: 712-715 (2010)2)

Aoyama, C., A. Saeki, M. Noguchi, Y. Shirasaki, S. Shoji, T. Funatsu, J. Mizuno, M. Tsunoda. Use of
Folded Micromachined Pillar Array Column with Low-Dispersion Turns for Pressure-Driven Liquid
Chromatography. Anal. Chem. 82: 1420-1426 (2010)

3)

Kumakura, K., H. Nomura, T. Toyoda, K. Hashikawa, T. Noguchi, K. Takeda, H. Ichijo, M. Tsunoda,
T. Funatsu, D. Ikegami, M. Narita, T. Suzuki and N. Matsuki. Hyperactivity in novel environment withincreased dopamine and impaired novelty preference in apoptosis signal-regulating kinase 1(ASK1)-deficient mice. Neuroscience Research, 66: 313-320 (2010)
－234－
目次へ

4)

Sameshima, T., R. Iizuka, T. Ueno, T. Funatsu. Denatured proteins facilitate the formation of thefootball-shaped GroEL-GroES complex. Biochem. J. 427: 247-254 (2010)5)

Sameshima T., R. Iizuka, T. Ueno, J. Wada, M. Aoki, N. Shimamoto, I. Ohdomari, T. Tanii and T.
Funatsu. Single-molecule study on the decay process of the football-shaped GroEL-GroES complex
using zero-mode waveguides. J. Biol. Chem. 285: 23159-23164 (2010)

6)

Ozaki, K., H. Sugino, Y. Shirasaki, T. Aoki, T. Arakawa, T. Funatsu and S. Shoji. Microfluidic cell
sorter with flow switching triggered by a sol-gel transition of a thermo-reversible gelation polymer.

Sensor Actuat. B-Chem. 150: 449-455 (2010)
7)

Sugino, H., T. Arakawa, Y. Nara, Y. Shirasaki, K. Ozaki, S. Shoji and T. Funatsu. Integration in a
multilayer microfluidic chip of 8 parallel cell sorters with flow control by sol-gel transition ofthermoreversible gelation polymer. Lab Chip 10: 2559-2565 (2010)

8)

Iijima, H., Y. Okada, M. Tsunoda, T. Takamiya, K. Imai, Quantification of norepinephrine and its
metabolite in plasma of renal failure models. Nephron Physiol. 116: 9-16 (2010).

総 説・著 書1)

船津高志「１分子蛍光イメージングによる生体分子の機能解析」pp.209-222. 創薬科学の魅力－東京大学大学院薬学研究科からの発信－ 杉山雄一、柴﨑正勝、長野哲雄、松木則夫 編、
廣川書店 (2010)2)

飯塚 怜：学術集会報告（第 47 回日本生物物理学会年会），酵素工学ニュース，第 63 号，46-47(2010)

3)

飯塚 怜：ナノ開口基板を用いた生体分子間相互作用 1 分子蛍光イメージング In 医薬理工の異分野融合研究から見えた ナノバイオの未来（東京大学ナノバイオ・インテグレーション研究拠点：編），X-Knowledge，pp. 153 (2010)

招 待 講 演1)

Takashi Funatsu “Sorting and functional analysis of single biomolecules by micro- and nano- devices”
3rd International Bioimaging Symposium, January 18-21, 2010, Okazaki Conference Center, Okazaki,
Aichi, Japan)

2)

船津高志「ナノデバイスによる生体分子の機能と相互作用の解析」 ナノ学会第 8 回大会、2010 年 5 月 13 日～15 日、自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター、岡崎市、愛知県

3)Takashi Funatsu “Single-molecule Analyses of Functions and Interactions of Biomolecules by Nanoand Micro-devices” Trilateral Symposium on NanoBio Integration, September 30- October 3, 2010,
the Institute für Chemie and Biochemie, Berlin, Germany

4)

Takashi Funatsu “Single-molecule Analyses of Functions and Interactions of Biomolecules by Nanoand

Micro-devices”

4th

AnnualSymposiumonNanobiotechnology“New

Directions

in

Nanotheranostics: Imaging, Biosensor, Materials, DNA-nanotechnologies” October 6-8, 2010, Ludwig
Maximilian University, Faculty for Chemistry and Pharmacy, Grosshadern Campus, Munich, Germany
5)

船津高志「マイクロ・ナノデバイスによる生体分子の機能と相互作用の１分子解析」理研・分子研合同シンポジウム、
第 11 回エクストリームフォトニクス研究、2010 年 10 月 12 日～13 日、
－235－
目次へ

理化学研究所鈴木梅太郎ホール、和光市、埼玉県
6)船津高志「マイクロ・ナノデバイスによる生体分子の一分子機能解析」日本化学会関東支部講演会「ナノバイオテクノロジー」2010 年 10 月 28 日、日本化学会７階ホール、千代田区、東京
都

7)Takashi Funatsu “Single-molecule analyses of functions and interactions of biomolecules by nano- andmicro-devices” Screening Asia, November 15-16, 2010, Matrix Building, Biopolis, Singapore

社会への貢献
船津高志：
日本バイオイメージング学会 理事
日本生物物理学会 分野別専門委員
nano tech 2010 国際ナノテクノロジー総合展・技術会議 実行委員

－236－
目次へ

◆ 生体異物学教室 ◆教 授

入村 達郎（いりむら・たつろう）

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

准教授

東伸昭（ひがし・のぶあき）

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

グローバルCOE特任講師

早川 芳弘（はやかわ・よしひろ）

平成８年富山大学薬学部卒、平成13年同大大学院薬学研究科博士課程修了
前職：万有製薬株式会社研究員、薬学博士

助 教

傳田 香里（でんだ・かおり）
平成７年東京大学薬学部卒、平成10年同大大学院薬学系研究科博士課程中退
薬学博士

助 教

櫻井 実香（さくらい・みか）

平成11年東京大学薬学部卒、平成16年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
前職：中外製薬株式会社研究員、薬学博士

研究の概要
私どもは、糖鎖生命科学とその周辺領域の学問を通して免疫と病態の理解に新しい展望を開き、これを通してこれまで予防、診断、及び治療することが困難であった疾患を制御する方法の開発に役立てたいと考えている。とりわけ、｢免疫疾患｣、｢がん｣、｢感染症」は、現在においても健康が脅かされ、社会が損失を被る大きな問題である。解決するためには、疾患の理解や診断と治療の方法確立に至るまで、科学の果たすべき役割は大きい。しかしこれらの領域において糖鎖生命科学によるアプローチは希少であった。糖鎖生命科学は生化学・分子生物学の一領域であるが、独自の知
識、技術、リソースを必要としているので、踏み込む研究者は少なく、これを利用して病態の解明や創薬に結びつける努力をすることは、過去には容易ではなかった。私どもは、｢免疫疾患｣、｢がん｣、｢感染症」の問題解決に細胞の外側に多量に存在し生化学的に多様な糖鎖に注目することは必須であると考え追究して来た。これらの研究においては、糖鎖に関わる概念と手法だけでなく、実験病理学的なアプローチが非常に重要であると考えた。実験病理学は医薬の創製と利用において中
心的な課題でありながら、従来は薬学の研究と教育において重視されてこなかった。私どもはこれらを組み合わせることによって、独自性の高い研究を発展させ、創薬の基盤技術として汎用性の高い研究に習熟したプロの育成に努めている。
研究室の具体的な研究テーマは、⑴ムチン、特に MUC21/エピグリカニンの免疫学、腫瘍生物学⑵マクロファージと樹状細胞に発現する C 型レクチン、特に MGL/CD301 の機能を通した免疫学、⑶ヘパラナーゼの炎症病態形成における役割、⑷がん転移の免疫学・腫瘍生物学とそれに基づく診断法と治療法の開発、⑸レクチン及び抗体ライブラリーの構築とエンジニアリング及びそれらの利用である。当研究室はこれらを対象とする研究において、その端緒、研究ツールの開発、新たなコ
－237－
目次へ

ンセプトの提案など、多くの側面で世界をリードしており、当研究室の挙げる成果が国際的に見ても糖鎖生命科学に基づく免疫学・腫瘍生物学という研究領域全体を支える重要な柱となっている。
1.ムチンをめぐる免疫学・腫瘍生物学
私どもは多数の糖鎖を提示する分子であるムチンの、免疫学・腫瘍生物学における重要性に注目している。ムチンのバックボーンとなるポリペプチドは、ヒト遺伝子としては 20 種が発見され、それらの産物はいずれも O-結合型糖鎖が付加しうるセリンとスレオニンに富むポリペプチド鎖であるが、特定の臓器の上皮に特定の組み合わせが発現している。感染症を起こす寄生体と上皮の相互作用に選択性があり、またムチンが臓器に特異的な疾患のマーカーとなる理由である。しかし、その構造と機能の多様性と生合成の制御は糖鎖部分とバックボーンとなるポリペプチド部分の両者が関わり、単純ではない。私共は、ムチンの特定のグリコフォームに対するモノクローナル抗体を作製し、ムチンの骨格ペプチドの遺伝子発現制御機構を解明し、膜結合型のムチンの遺伝子を導入することによって細胞に発現させ細胞の挙動がどのように変化するかを解析している。特にがんの進行と転移に伴うムチン発現変化の研究では、世界をリードしている。

図１：新規ムチン、MUC21/エピグリカニンの機能と、診断や治療への応用。

MUC21/エピグリカニンは 1975 年に、悪性度が高く免疫抑制能を持つマウス乳がん細胞が産生する分子（エピグリカニン）として Codington、入村らによって記載されたものである。2004 年にそのコアポリペプチドの遺伝子を同定し MUC21 として登録した。記載のあるあらゆる高等動物遺伝子の中で、その産物のセリンとスレオニンの含量が最高であった。複数の培養細胞株を用いて、Muc21 を強制発現させると、細胞が浮遊することを示した。この効果は膜貫通型ムチンの細胞質内ドメインを欠失させても失われなかったが、細胞外の糖鎖を多数含むタンデムリピートドメインを欠失させるとその欠失の度合いに比例して効果が失われた。この効果は細胞外マトリックス分子に対する接着に顕著に見られたが、非特異的結合に対しては見られなかった。
2010 年におけるこのプロジェクトに関するブレークスルーは複数あり、第一は細胞接着を阻害する機構が、インテクリンの機能修飾によることを発見したこと、第二に、Muc21 発現による細胞死抑制はアクチノマイシン D などによって誘導された細胞外からのシグナルによらない細胞死においてもみられることを明らかにしたこと、第三に糖鎖の異なるヒト MUC21 を見分けるモノクローナル抗体を複数作製し、糖鎖を持たない MUC21 が食道上皮分化の初期及びがん化においてみられることを明らかにしたことである。すなわち食道扁平上皮がん細胞では MUC21 は発現するが、糖鎖伸長が起こらないことを明らかにし、MUC21 グリコフォームが診断に役立つ可能性を示した。
－238－
目次へ

2.炎症・免疫応答の制御因子である C 型レクチン MGL/CD301 の機能と病態
私共は、マクロファージと樹状細胞が免疫系による炎症と免疫を制御する中心的な存在であると考え、糖鎖生命科学を通してその役割を追求している。抗原の認識、取込み、プロセシングとリン
パ球への提示、さらに細胞活性化による危機情報の発信によって獲得免疫応答または炎症が開始または抑制される。マクロファージと樹状細胞には多様な亜集団が存在し、交通と分布、外来分子の取り込み機構、及び細胞の分化成熟度と活性化度などが異なる。私共は内在性の糖鎖認識蛋白質分子であるカルシウム依存型（C 型）レクチンのひとつ MGL/CD301 が、これらの細胞機能のいずれにも対応する複合機能分子であること、これらの細胞に発現する類似の分子の中で唯一単糖としてガラクトースを認識することに注目している。MGL/CD301 は私共のグループがその発見、遺伝子
クローニング、機能解析に至るまでほとんど単独で進めてきたマクロファージ及び樹状細胞に特異的な細胞表面分子であり、2004 年 12 月に国際白血球分化抗原ワークショップにおいて CD301 として認められ、純日本発の CD となった。マウスにおいては以下に述べるように CD301 に相当す
る遺伝子は二つあることを発見し、ヒトゲノムに於いては一塩基置換多型を発見した。
レクチンとしての特性
発現細胞の同定とそれらの細胞機能
免疫応答制御における役割●ユニークな糖鎖認識特性● マクロファージと樹状細胞の特定の亜集団のみに発現● 糖鎖複合体の樹状細胞内への取り込み、プ

ロセシング及び提示。
●免疫細胞の活性化と抑制

ノックアウトマウ
スの病態解析

● アポトーシス細胞の除去、炎症組織の形

ウイルスなどの感
染における役割● エボラウイルス、インフルエンザウイルス

成、接触過敏症、移植の拒絶等に関与

侵入部位

図２：ガラクトース型 C 型レクチンである MGL/CD301 の免疫と病態における役割。

骨髄細胞から血中の単球を経て分化するマクロファージと樹状細胞の大きな部分を占める亜集団は、細胞表面に MGL/CD301 を発現している。これらの細胞は、外来分子を認識して炎症または免疫応答を開始する機能を持つ。このレクチンは、細胞の交通と局在を制御し、これを発現す
る細胞への糖鎖を含む分子の取込みに介在し、これらの細胞の分化と活性化に影響すると考えられた。遺伝子発現に関しては、細胞亜集団におけるレクチン遺伝子の発現解析、糖鎖 に対する結合特異性の決定に成功した。その過程で、ヒト MGL/CD301、マウス MGL1/CD301a、マウス
MGL2/CD301b に対するモノクローナル抗体の作製、安定発現細胞の作製、ノックアウトマウスの作出を達成した。さらに、これらの材料と情報を駆使して、発現制御、細胞内分布、組織内分布、内在性の結合相手（カウンターレセプター）の検索、単離とその構造の決定、病態への関わりの解析などを行って来た。
MGL1/CD301a ノックアウトマウスにおいて影響が見られた病態には、接触過敏症などのアレル
ギー性炎症、皮下における炎症組織の形成、炎症性腸疾患、移植の拒絶などであった。
MGL/CD301 ノックアウトマウスではクローン病や潰瘍性大腸炎のモデルである炎症性腸疾患の病態の増悪化がみられた。そこで、MGL1/CD301a を発現している細胞を腸管組織において調べる
－239－
目次へ

と、マクロファージであり、この細胞は通常は腸管上皮の管腔側に存在する常在性細菌が上皮のダメージにともなって組織内に侵入した際に、これらを MGL1/CD301a を介して認識して IL-10 を産生放出し炎症の軽減に貢献していることを明らかにした。常在性細菌に対する免疫及び炎症応答の抑制における認識分子が発見された意義は大きい。
2010 年にはさらに、MGL2/CD301b を発現する細胞の分布及びこの分子の機能の解明に大きな進展がみられた。MGL2/CD301b は MGL1/CD301a を発現する細胞の一部であり、皮膚においては真皮樹状細胞であって CD103 を発現しない亜集団であることを明らかにした。さらに、Mgl2 遺伝子のノックアウトマウスの戻し交配が終了し、これを用いて糖鎖を含む分子に対する免疫応答における MGL2 の重要性が明らかとなった。
3.ヘパラナーゼの炎症病態形成における役割
ヘパラナーゼはヘパラン硫酸及びヘパリンを特異的基質とするエンド--グルクロニダーゼであり、基底膜成分であるヘパラン硫酸の分解を通して免疫細胞やがん細胞の交通を制御すると考えられる。ヘパラナーゼは浸潤転移能の高いメラノーマ細胞に強発現するヘパラン硫酸分解酵素として1980 年代はじめに入村、中島、Nicolson らによって発見された。酵素分子のアミノ酸配列と遺伝子
クローニングは 1999 年に報告され、分子に立脚したヘパラナーゼの機能に関する研究が可能になった。マクロファージや好中球がヘパラン硫酸分解活性を有することは以前から知られていたが、私共はこの活性を担うヘパラナーゼ分子が、分化に伴い細胞表面に再分布し、炎症応答の重要な局面である接着と移動に伴って移動先端の表面に集積することを明らかにした。この細胞内局在の変化による細胞外マトリックス分解酵素活性の調節という概念は、ヘパラナーゼを分子として観察することにより初めて得られた知見である。
ヘパリン

ヘパラン硫酸

ヘパラナーゼヘパリチナーゼ

図３：ヘパラン硫酸特異的なエンド--グルクロニダーゼであるヘパラナーゼは基底膜のヘパラン硫酸、
顆粒内ヘパリンを分子量数千の断片に分解し、その結果結合組織においてマスト細胞顆粒内物質が効率的に拡散。

一方、ヘパラナーゼは顕著な細胞運動を伴わない結合組織内の免疫細胞、例えば結合組織型マスト細胞にも発現していることが知られていたが、その役割は明らかでなかった。2010 年は、マスト細胞の機能制御におけるヘパラナーゼの重要な関与を示した。マストサイトーマ MST 細胞は顆粒内にヘパリンや顆粒内酵素を蓄積することが知られている。ヘパラナーゼの発現を欠くこの細胞株にヘパラナーゼ遺伝子を導入して安定発現株を得たところ、顆粒内のヘパリンがヘパラナーゼ依存的に切断され、低分子化することを見出した。このヘパラナーゼ遺伝子導入株の細胞外マトリッ
－240－
目次へ

クス内における挙動を検討した。顆粒内物質であるヘパリン、このヘパリンと強い親和性をもつ顆
粒内酵素キマーゼが、結合組織を模倣したコラーゲンゲルやマトリゲルなどの細胞外マトリックス
環境内で高い拡散性を示すことを見出した。この知見は、マスト細胞が本来の居場所である結合組
織内で機能する上で、ヘパラナーゼによるヘパリンの切断が顆粒内メディエーターの使われやすさ(availability) の調節に関与することを強く示唆している。
ヘパラナーゼの基質であるヘパラン硫酸・ヘパリンは、細胞外マトリックスの主要な構成成分であるとともに、増殖因子・サイトカイン・顆粒内酵素等との相互作用を通して組織内の微小環境の形成に重要な役割を果たしていることが知られていた。今回示されたヘパラナーゼの新しい機能は
顆粒内酵素、さらには増殖因子やサイトカインの機能を局所の微小環境下で調節し、炎症性の「場」を規定する可能性を示した点で意義深いと考える。免疫細胞におけるこの酵素の発現、プロセシン
グ、局在、分泌などが、他の免疫細胞やがん細胞の微小環境下におけるダイナミックな挙動を制御すると考えられ、免疫、炎症、感染の制御を目指した創薬のターゲットとしての重要性はますます大きくなっている。
4.転移形成及び転移巣に対する免疫応答における腫瘍微小環境の重要性
私共は腫瘍生物学研究の対象として転移のメカニズムの解明とそれに基づく診断と治療を中心に据えている。ヒトのがんは放っておくと生物学的な性格を変え、浸潤、播種を起こすだけでなく微小環境の制約を離れた増殖性を獲得し、リンパ節や遠隔臓器に転移するようになる。がんが多くの犠牲者を出す疾患である大きな理由である。がん細胞が発生するまでには複数のがん遺伝子又はが転移の形成とがんの進行における腫瘍微小環境の役割の解明
ワクチンによるがん転移の治療と発がんの予防

 肝臓アシアロ糖蛋白質レセプターのがん転移における役割を解明。
 DNA ワクチンによるがん細胞の増殖抑制機構が、臓器環境によって異なることを解明。
 ヒト癌抗原 MUC1 トランスジェニックマウスにおいて炎症依存性発がんモデルを確立し、MUC1-DNA
ワクチンによる発がん抑制に成功。

図４：がんの進行と転移の動物モデルの開発とそれらを利用した転移機構の解明、転移の治療法の開発

ん抑制遺伝子に変異や欠失などの変化が起こることが必要であるが、がん細胞がその悪性度を強める機構の理解は遅れていた。私どもはがんの進行に伴う悪性化の機構、及び転移の機構を糖鎖生命科学を通して明らかにしたいと考えている。
がんの進行と転移において、臨床的には良く知られているものの実験的なアプローチが行われていなかった現象として、転移巣からさらに他の臓器に転移が形成されることである。消化器がんが肺転移を形成するときは肝転移由来であることが多いという事実に基づき、肝臓微小環境の肺転移への影響について追究することとした。体内のあらゆる細胞の中で肝実質細胞だけに特異的に発現する細胞表面分子であるアシアロ糖タンパク質レセプター（Asgpr）を臓器特異的な微小環境因子の例と考え、その役割を査定することとした。その結果、この分子が肝臓の微小環境因子としてがん細胞にその表面糖鎖を介して刺激を与え、肺転移を促進していることを明らかにした。
がん転移を標的にした治療効果を得るためには、微小転移及び手術後に残された少数のがん細胞からの再発腫瘍を標的とした新しい治療によって、これらを撲滅する必要がある。これには副作用
－241－
目次へ

のないワクチンの利用が最も望ましい。私共は、ヒトの固形がんでしばしば腫瘍付随抗原として免
疫原性を持ち、しかも免疫応答がある場合には予後がより良くなることが知られている腫瘍抗原である MUC1 の DNA をワクチンとして用いることにした。ヒト MUC1 を強制発現したマウスがん細胞（SL4 細胞）による大腸がん肝転移モデル及び同所移植モデルにおけるワクチン効果を担うエフェクター細胞及びエフェクター機構を解析し、これが CD4 陽性 T 細胞によって担われていること、腫瘍が形成している臓器環境によってエフェクター機構が異なり、大腸に移植した大腸がんでは Fas 介在性、肝転移では TNF-α介在性であることを明らかにした。従来のがん免疫療法の研究では無視されていた in vivo における免疫系による腫瘍増殖の抑制効果を理解するために重要な知見である。
5.レクチン及び抗体のエンジニアリングと利用
私どもは特定の糖鎖構造を認識する蛋白質分子であるレクチンの生物学的な重要性だけでなくレ
クチンの利用に関する技術開発に関する研究においても世界のリーダーとして長年取り組んできた。植物レクチン特にマメ科のレクチンは極めてユニークな存在で、糖鎖認識部位のペプチドの多様性が、直接糖鎖結合性の特異性と対応する。そこで、マメ科の植物レクチンのうち、動物細胞に多いシアル酸を含む糖鎖に結合性を有するイヌエンジュマメレクチンの遺伝子を得て、その糖鎖認
識部位を改変し、全く新規の特異性を持つ無限に近いバリエーションを持つリコンビナントレクチ
ンのライブラリーを開発する研究を行って来た。ライブラリーはファージに発現させて選別することにより、新規の特異性を持つレクチンが多種類作出できた。これらの多種類のレクチンをライブラリーとして利用して種々の細胞の表面プロファイルを解析し、その結果をクラスター解析することにより細胞のグループ分けができること、すなわち、細胞治療や再生医療に用いる間葉系幹細胞の同定と規格設定や白血病の個性診断に有用であることを示した。さらに、このライブラリーのメンバーの、隣接する O-グリカンを多数含む糖タンパク質であるヒト IgA1 への結合性を比較することにより、健常人 IgA1 と IgA 腎症患者の IgA1 とを区別できることを示した。グライコミックスの新たな可能性を示す成果として、世界的に注目されている。
ファージディスプレイ
法による選別とクロー
ニングと糖鎖認識特異性の比較
ライブラリーとして糖鎖/細胞解析に利用 多数の多様で高親和性の新規レクチン取得
 糖鎖を多数含む糖蛋白質の比較プロファイ
リングとその血清診断への利用
 細胞表面糖鎖プロファイルによる再生医療に用いる細胞の同定と規格設定

図５：変異導入レクチンライブラリーの開発と利用法の確立

レクチンライブラリーの構築に加え、糖鎖とペプチドの複合体を特異的に認識するタンパク質ラ
イブラリーとして、抗体ライブラリーの構築を開始した。抗体は既に様々な疾病の治療に用いられているが、糖鎖の付加したタンパク質をエピトープとしている抗体医薬は未だ存在しない。しかし、前述のように糖鎖の付加の位置や程度などにより、疾病がコントロールされていることが考えられるため、我々は特に糖タンパク質に着目した抗体の創生を目指した研究を行っている。
2010 年には前年に引き続き、ヒトのナイーブな抗体配列を集めてライブラリーとするナイーブ
完全ヒト抗体ライブラリー、及びこれまでに当研究室で樹立されてきた糖タンパク質や糖鎖に対す
－242－
目次へ

るハイブリドーマ由来の抗体の超可変領域をランダマイズしたライブラリーの構築に注力した。任意の抗原に対する完全ヒト抗体の取得を目指し健常人と SLE 患者のヒトリンパ球からイムノグロ
ブリンの重鎖と軽鎖の遺伝子ライブラリーの作製を試みた。抗 MGL 抗体を利用した抗体療法の確立を目指し、完全ヒト抗体ライブラリーから phage display を用いて、抗 MGL 抗体の取得を行った。ヒト、マウス MGL に対してそれぞれ、phage に scFv で提示されている状態で結合するクロー
ン数種類を取得した。また、硫酸を含む糖鎖抗原に特異的な抗体の作製を目指し、硫酸化ルイス Aに特異的な抗体を産生するハイブリドーマ 91.9H の抗体遺伝子をクローニングした。この抗体の可変領域を用い、scFv、Fab として phage や動物細胞に提示し、硫酸化ルイス A への結合性を確認した。scFv では結合性が失われたが、Fab では IgG よりも弱いながらも結合性を維持していた。今後
は、超可変領域のアミノ酸を変換した Fab ライブラリーを構築し、様々な硫酸化糖に結合する新規抗体クローンを取得する予定である。

教育の概要
生体異物学教室では、薬学部の講義として「バイオサイエンスの基礎」の一部及び「免疫学」を担当している。｢バイオサイエンスの基礎」では、Stryer「Biochemistry｣（入村、岡山、清水監訳）
を教科書に用い、薬学におけるバイオサイエンスとして是非とも必要な部分をできるだけカバーす
べく、密度の高い講義を行っている。その一部に含まれる糖鎖生物学の講義は国際的に見てもレベルが高いものである。｢免疫学」は、学問体系全体が年々更新され続けている領域であることをふまえ、最新の基礎知識を無駄なく修得することと、薬の開発や使用に関係する事柄を学ぶことに力を入れている。
大学院講義としては「免疫学特論 (2009 年より疾患生物学特論) 」及び「クリニカルサイエンス特論」を担当している。｢疾患生物学特論」では、この分野で活躍する研究者を多数招き、免疫学研究の最先端を紹介する講義を開講し、すべてを英語で行っている。後半の数コマにおいては受講している大学院生による英語によるプレゼンテーションを含めた演習を行ている。｢クリニカルサ
イエンス特論」では、主にがんの臨床的な側面と抗がん剤の臨床開発の現状に関して大学院生が学ぶ機会を設けている。
研究の項で述べたように、生体異物学教室では、糖鎖生物学、免疫学、及び腫瘍生物学の境界領域において極めて独自性の高い最先端の研究を行っている。教室に所属する大学院生は、これらの研究に参加することによって生物医科学研究者としての訓練を受ける。生体物質の取り扱いに関する基本、分子生物学及びゲノム科学的な手法、細胞免疫学の手法、培養細胞を用いる上で必要な技
術、がんと免疫を対象とする動物実験法などを学ぶことを目標とする他に、がんと免疫に関する病態を解析する組織学などの習得も目指している。教室のセミナーでは、progress report と英語による journal presentation を定期的に行っている。progress report では、目標の設定、論理的なアプロ
ーチ、適切な実験手技の適用、結果の解釈と評価などがきちんと行われているかを指導する他、発表の方法に関しても指導を行っている。journal presentation は発表、議論ともすべて英語で行うことにより、英語による議論に慣れるとともに、学生が国際学会で発表する際の事前経験として活かされている。これらの他に、約２−３週毎に研究プロジェクトのグループごとの徹底的なディスカッションを行っている。大学院生による研究成果は、学術論文の項にあるように英文で海外の学術
－243－
目次へ

誌に報告している。研究には国際共同研究の形で行われているものも多く、国際的な交流や国際学会における発表の機会が多い。2010 年に大学院生が発表を行った国際的な集会としては、The
2010 Glycobiology Gordon Research Conference 、 2009 AACR Annual Meeting 、 17th International
Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages 2009、The 9th World Congress on Inflammation、
20th European Joint Glycobiology Meeting 2009 等である。また国内学会としては、癌学会、免疫学会、がん転移学会、基盤的癌免疫研究会、糖質学会、生化学会、分子生物学会、薬学会などで発表
し、関係科学者の評価を仰いでいる。
最近の教室出身者の多くは、国内外の研究機関、大学、製薬企業などで、特にがんと免疫に関係の深い生物医科学の研究業務とこれに関連した創薬開発業務に就いている。また官公庁等で活躍している人材も多い。

グローバル COE｢医療システムイノベーション｣
学際、融合領域のグローバル COE プログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション」
は工学系、医学系、薬学系三研究科の連携を基盤とする大学院生を対象とする教育プログラムである。このプログラムの目的は、大学院博士課程在学中の大学院生が、医療にかかわる科学の最前線の研究を行うだけでなく、グローバルな視点を持つ活動及び一般社会との連携活動に参加するためのプラットフォームを形成し参加を促すことである。入村は、このプログラムにおける薬学系のリーダーとして、また国際交流活動のリーダーとして早川特任講師と協力して大きな貢献をしている。特に米国でがん治療の施設として長年最高の評価を得続けているテキサス大学 MD アンダーソ
ンがんセンターと東京大学全学レベルでの交流を発展させ、大学院生の派遣と受け入れを行い、国際交流に大きな成果を上げた。

IARU-GSP
International Alliance of Research Universities（IARU）は世界の有力大学 10 校の協調によるプログ
ラムであり、夏期の短期コース（Global Summer Program: GSP）を相互に提供している。東京大学
において 2008 年から運営されている３コースの内一つは薬学部、工学部、先端研による「Nanoscience」であり、2010 年には薬学部が中心的に運営し、入村がこれを担当した。多数の参加があり、東京大学における学部レベルでの国際交流に貢献した。

東京大学生命科学ネットワーク
入村は、東京大学生命科学ネットワークの前身である「東京大学生命科学教育支援ネットワーク」の設立に貢献し、その主要な活動の一つであるシンポジウムの運営、また、もう一つの主要な活動である東京大学前期課程で用いる生命科学の教科書の編集と執筆に貢献して来た。2010 年には「文系のための生命科学」の編集と執筆を行った。

－244－
目次へ

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

自己点検･評価
私共のグループは、ムチン、レクチン、グリコシダーゼに関する糖鎖生命科学、マクロファージと樹状細胞の免疫学、がん転移を中心とする腫瘍生物学というオーバーラップする三つの領域で、国際的に広く知られ、リーディングラボラトリーとしての地位を占め続けている。ユニークな手法
を利用しながら、他に類を見ない新しい領域を切り開き続けている点が評価されていると思われる。2010 年も継続して一流の国際誌に論文を発表することが出来た。
入村は、Gordon Research Conference on Glycobiology, Ventura, California, USA) において招待講演“MUC21/epiglycanin: the oldest cancer-associated mucin rediscovered” を行うなど、糖鎖生物学領域
で国際的な貢献が認められている。薬科学領域においても、2010 年３月には「糖鎖生命科学による免疫と病態の解明」に関する研究業績により、日本薬学会賞を受賞した。2010 年 11 月に開かれた薬科学世界大会 2010（PSWC2010）において、日本の代表としてプログラム委員を務めてプログラムの策定を行った。またバイオテクノロジー領域において、治療用蛋白質の免疫原性に関するシンポジウムを企画し座長を務める等の貢献をした。
入村はまた、がん転移の臨床と基礎の研究に関しての国際学術専門誌 Clinical and Experimental
Metastasis の編集長を務めており、これらの領域の国際学会のオーガナイザーなどを務めまた他にもがん転移、糖鎖生命科学などの国際集会に頻繁に招聘を受けていることなどからもこれらの領域への貢献が認められていることがわかる。
東はヘパラン硫酸特異的なエンドグリコシダーゼの免疫と炎症における役割の研究、早川はがんの進行と転移における自然免疫系細胞の関与に関する研究、伝田は樹状細胞の免疫応答における位置づけと C 型レクチンの重要性に関する研究で、国際的に知られる若手リーダーとして活躍している。

学 術 論 文1.

Denda-Nagai K, Aida S, Saba K, Suzuki K, Moriyama S, Oo-Puthinan S, Tuiji M, Morikawa A,
Kumamoto Y, Sugiura D, Kudo A, Akimoto Y, Kawakami H, Bovin NV, Irimura T. Distribution andfunction of macrophage galactose-type C-type lection 2 (MGL2/CD301b). J Biol Chem,
285(25):19193-204, 2010.

2.

Sugiura D, Denda-Nagai K, Takeda K, Irimura T. Organ microenvironment plays significant roles
through Fas ligand in vaccine-induced CD4 T cell dependent suppression of tumor growth at theorthotopic site. Cancer Sci, 101⑼: 1965-1969, 2010.

3.

Yi Y, Kamata-Sakurai M, Denda-Nagai K, Itoh T, Okada K, Ishii-Schrade K, Iguchi A, Sugiura D,
Irimura T. Mucin 21/epiglycanin modulates cell adhesion. J Biol Chem, 285(28): 21233-21240, 2010.

－245－
目次へ

4.

Kato K, Takeuchi H, Kanoh A, Miyahara N, Nemoto-Sasaki Y, Morimoto-Tomita M, Matsubara A,
Ohashi Y, Waki M, Usami K, Mandel U, Clausen H, Higashi N, Irimura T.

Loss of UDP-

GalNAc:Polypeptide N-acetylgalactosaminyltransferase3 and reduced O-glycosylation in colon
carcinoma cells selected for hepatic metastasis. Glycoconj J, 27:267-276, 20105.

Matsuda A, Kuno A, Kawamoto T, Matsuzaki H, Irimura T, Ikehara Y, Zen Y, Nakanuma Y, Yamamoto
M, Ohkohchi N, Shoda J, Hirabayashi J, Narimatsu H. Wisteria floribunda agglutinin-positive mucin 1
is a sensitive biliary marker for human cholangiocarcinoma. Hepatology. Jul; 52(1): 174-182, 2010

6.

Matsuno K, Kishida N, Usami K, Igarashi M, Yoshida R, Nakayama E, Shimojima M, Feldmann H,
Irimura T, Kawaoka Y, Takada A. Different potential of C-type lectin-mediated entry between Marburg
virus strains. J Virol. 84(10): 5140-5147, 2010

7.

Upham JP, Pickett D, Irimura T, Anders EM, Reading PC. Macrophage receptors for influenza A virus:
role of the macrophage galactose-type lectin and mannose receptor in viral entry. J Virol. 84(8): 37307, 2010.

8.

Kamiyama S, Ichimiya T, Ikehara Y, Takase T, Fujimoto I, Suda T, Nakamori S, Nakamura M,
Nakayama F, Irimura T, Nakanishi H, Watanabe M, Narimatsu H, Nishihara S. Expression and role of3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate transporters in human colorectal carcinoma. Glycobiology ; 21⑵ 235-246, 2010.

9.

Matsuno K, Nakayama E, Noyori O, Marzi A, Ebihara H, Irimura T, Feldmann H, Takada A. C-type
lectins do not act as functional receptors for filovirus entry into cells. Biochem Biophys Res Commun,
403(1): 144-8, 2010.

総
1.

説

な

ど

入村達郎、文系のための生命科学 第７章「がん」及び第９章「感染と免疫」羊土社、2010.

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

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

学 会 発 表【国際学会】
1.

Ueno S, San YJ, Mazurek N, Byrd JC, Irimura T, Bresalier RS. “Galectin-3 polymorphisms andresponse of human breast and colon cancer cells to apoptotic stimuli.” 8th Joint Conference of the
AACR and JCA “Cancer Genomics, Epigenomics, and The Development of Novel Therapeutics.
（2010.2/5-9：Hilton Waikoloa Village, Hawaii, USA）2/6, P
－246－
目次へ

2.

Murwanti R, Sugiura D, Denda-Nagai K, Kamata-Sakurai M, Irimura T. “Effect of MUC1 plasmid DNA
and BM-DCs vaccination in an experimental colon carcinogenesis in MUC1 transgenic mice.” 8th Joint
Conference of the AACR and JCA Cancer Genomics, Epigenomics, and The Development of Novel
Therapeutics.（2010.2/5-9：Hilton Waikoloa Village, Hawaii, USA）2/6, P

3.

Hayakawa Y, Irimura T. “Evidences for cancer immune-escalation process and the role of inflammatory
cytokines.” Keystone Symposia “Cancer Control by Tumor Suppressors and Immune Effectors”(2010.2.12-17: Santa Fe Community Convention Center, Santa Fe, USA) 2/14, P

4.

Denda-Nagai K. “Distribution and immunological implications of MGL2.” 18th International Symposium
on Molecular Cell Biology of Macrophages 2010 (2010.3.20-21: Kumamoto Parea Hall, Kumamoto)5/20, O

5.

Irimura T“Galactose/Calcium-Type Lections in Inflammation and Immunity” 第 28 回内藤コンファレン
ス（2010.7.27-30：湘南国際村センター、神奈川）7/29、O

6.

Tian Y, Kamata-Sakurai M, Denda-Nagai K, Ogawa T, Irimura T.“Detection of MUC21/HumanEpiglycanin by Monoclonal Antibody” 第 28 回内藤コンファレンス（2010.7.27-30：湘南国際村センター、
神奈川）7/29、P7.

Zhao J, Kamata-Sakurai M, Yi Y, Denda-Nagai K, Irimura T. “Muc21/epiglycanin Modulates Cancer
Cell Survival” GlycoT 2010 / 7th International Symposium on Glycosyltransferases（2010.7.30-8.1：
KFC-Kokusai Fashion Center,Tokyo）7/31、P8.

Hayakawa Y. “Phenotypic and functional diversity of mouse NK cells.” 14th International Congress of
Immunology (2010.8/22-27: Kobe Portpia Hotel & Kobe International Exhibition Hall, Kobe) 8/23, P

9.

Denda-Nagai K, Irimura T. “Roles of macrophage galactose-type C-type lectin 2 (MGL2/CD301b) in
the immune response.” 14th International Congress of Immunology (2010.8/22-27: Kobe Portpia Hotel& Kobe International Exhibition Hall, Kobe) 8/24, OP

10. Denda-Nagai K, Murakami R, Irimura T. “Distribution and function of macrophage galactose-type Ctype lectin 2(MGL2/CD301b)” 11th International Symposium on Dendritic Cells in Fundamental andClinical Immunology. (2010.9/26-30: Lugano, Switzerland) 9/28, P
11. Usami K, Fujihira H, Denda-Nagai K, Yamada K, Matsuno K, Takada A, Kakehi K, Irimura T. “StrainDependent Glycosylation of Ebola Viral Envelope Glycoproteins Determines their Infectivity.”2010
Annual Conference of the Society for Glycobiology (2010.11/7-10: TradeWinds Island Grand Resort St
Pete Beach, FL, USA) 11/10, P
12. Denda-Nagai K, Irimura T. “Roles of Macrophage Galactose-Type C-Type Lectin 2 in Efficient Uptake
and Presentation of Antigens Having GalNAc Residues by Dendritic Cells.” 2010 Annual Conference of
the Society for Glycobiology (2010.11/7-10: TradeWinds Island Grand Resort St Pete Beach, FL,USA) 11/10, P【国内学会】
1.

入村達郎「糖鎖生命科学を通した免疫と病態の解明 (Elucidation of Immunity and Pathogenesis
through Glycosciences)」第 130 年会日本薬学会（2010.3.28-30：岡山コンベンションセンター）
3/28、日本薬学会賞受賞講演
－247－
目次へ

2.

入村達郎「グローバル化時代の大学院教育」第 130 年会日本薬学会（2010.3.28-30：岡山コンベンションセンター）3/30、一般シンポジウム「薬学新時代の大学院教育」

3.

櫻井実香、入村達郎「硫酸化糖を認識する抗体の創生」第 130 年会日本薬学会（2010.3.2830：岡山コンベンションセンター）3/28

4.

田 園、櫻井実香、伝田香里、入村達郎「ヒト MUC21 細胞外ドメインに対するモノクローナ
ル抗体の樹立」第 130 年会日本薬学会（2010.3.28-30：岡山コンベンションセンター）3/28

5.

早川芳弘、入村達郎「腫瘍微小環境への NK 細胞集積における IFN-γ の重要性」第 19 回日本
がん転移学会総会（2010.6.16-17：金沢市文化ホール、石川）6/16

6.

入 村 達 郎 「 疾 患 を 解 き 明 か す 糖 鎖 ： 樹 状 細 胞 の 機 能 と レ ク チ ン 」 第 11 回 PharmacoHemotology Symposium（2010.6.18-19：日本薬学会長井記念ホール、東京）6/18、特別講演

7.

小金裕介、須江真由美、脇紀彦、志田拓顕、中島元夫、東伸昭、入村達郎「モノクロー

ナル抗体を用いた末梢血及び骨髄由来細胞におけるヘパラナーゼの発現」第 11 回 PharmacoHemotology Symposium（2010.6.18-19：日本薬学会長井記念ホール、東京）6/18
8.

村上龍一、隈本洋介、伝田香里、入村達郎「接触過敏症における MGL1 および MGL2 の位置づけ」第 11 回 Pharmaco-Hemotology Symposium（2010.6.18-19：日本薬学会長井記念ホール、
東京）6/189.

早川芳弘、佐藤まりも、田原秀晃、入村達郎「腫瘍微小環境への NK 細胞の集積におけるIFN-γ の重要性」第 14 回日本がん免疫学会（2010.7.22-23：KKR ホテル熊本）7/22

10. Zhao J, Yi Y, Denda-Nagai K, Hayakawa Y, Kamata-Sakurai M, Akimoto Y, Kawakami H, Irimura T.
“A carcinoma-associated mucin,Muc21/epiglycanin,modulates cell adhesion and survival”第 30 回日本
分子腫瘍マーカー研究会（2010.9.21：大阪国際会議場、大阪）9/21
11. Hayakawa Y, Sato M, Tahara H, Irimura T. “Requirement of endogenous IFN-gamma for effective
recruitment of effector NK cells into tumor microenvironment” 第 69 回日本癌学会学術総会（2010.9.22-24：大阪国際会議場、大阪）9/22
12. Irimura T, Denda-Nagai K, Tian Y. “Mucin21/epiglycanin in malignant behavior of cancer cells”第 69回日本癌学会学術総会（2010.9.22-24：大阪国際会議場、大阪）9/24
13. Tian Y, Kamata-Sakurai M, Denda-Nagai K, Irimura T. “Detection of MUC21 in sera and ascitic fluid
from mice bearing human tumors” 第 69 回日本癌学会学術総会（2010.9.22-24：大阪国際会議場、
大阪）9/24

教科書の編集と執筆
入村は、東京大学生命科学ネットワークの幹事、東京大学生命科学構造化センターの運営委員として、生命科学教育、特に東京大学教養学部における前期教育の推進に貢献した。本年においては「理系総合の生命科学」の出版、「文系のための生命科学」の編集と執筆に携わった。

－248－
目次へ

◆ 遺伝学教室 ◆教授

三浦正幸（みうら・まさゆき）

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

講師

倉永

英里奈（くらなが・えりな）

平成９年九州大学農学部卒、平成16年大阪大学大学院医学系研究科博士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科助手、医学博士

助教

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：米国スタンフォード大学生物科学科 博士研究員、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：自然科学研究機構岡崎統合バイオサイエンスセンター 博士研究員
博士（生命科学）研究の概要
遺伝子産物の機能を個体レベルで明らかにすることが、遺伝子の生体機能解析に必須であるとの観点から、遺伝学教室では遺伝子産物の生体イメージングと遺伝学的操作による研究に重点をおいて研究を行っている。遺伝子の働きから生命現象を明らかにする研究は、遺伝学的な研究手法を自由に扱えるモデル動物を用いた研究が必要である。当教室では、遺伝学的な研究に適した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ることによって、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明らかにすることを目指している。
１．発生過程における細胞死の可視化と生理機能の解明
多細胞生物の発生過程で起こるプログラム細胞死は多細胞生物の正常な発生に必須であり、細胞の分化、増殖や移動と同じく普遍的な生命現象である。細胞死のシグナル機構は進化的に保存されており、遺伝学的に制御された細胞死は、適切な細胞を除去して組織を形づくり、異常な細胞を取り除くことで生命システムの恒常性を維持する。そのため個体の中で正常な細胞死シグナ
ルが破綻すると、ホメオスタシスの乱れを引き起こし、発生異常だけでなくガンや神経変性といった疾患に関与すると考えられる。近年、このような個体レベルでの細胞死について、その制御メカニズムおよび周りの細胞との相互関係（競合や代償性増殖）を解析することの重要性が示唆されてきた。しかしながら、生きた個体の中で細胞死が起こる一連の過程を観察することが不可能であったため、個体の中で生理的細胞死がどのような生理機能を持つのか多くが不明である。
そこで我々は、生体内で細胞死を可視化するシステムの構築を行い、細胞が除去される仕組みやその生理的役割を個体の中で明らかにすることを目指している。ライブイメージングのツールとして、 細胞死実行因子であるカスパーゼの活性を可視化できる FRET 型の蛍光タンパク質からなるインディケーター・SCAT（Sensor for activated caspase based on FRET）を用いてカスパーゼ
－249－
目次へ

の活性化パターンを時空間的に解析している。我々がこれまでにカスパーゼ阻害因子の強制発現における成虫の表現型を解析したところ、雄性外生殖器の異常が観察された。
ショウジョウバエの雄性外生殖器は、蛹期、その発生過程に 360 度時計回りに回転することが知られており、左右非対称な器官形成を行うためその回転異常は左右軸異常のモデルとして解析されてきた。外生殖器の原基は蛹期の胚の後端に位置
し、リング状の形をした第８背板、その中心に位置する第９体節、第 10 体節の３つの部位で構成される (図１)。我々はまず、細胞核を蛍光タンパク質で可視化し、これらの部位の動きをライブイメージングで観察した。すると、回転運動は蛹が形成されてから約 24 時間後に始まり、約 12 時間かけて 360 度回転していた (図２)。一方カスパーゼを抑制した場合、同様のタイミングで回転運動が始まり 12 時間かけて回転するにもかかわらず、回転が不十分のまま止まってしまうことがわかった。

そこで、回転速度を定量的に解析すると、正常な回転は４つのステップ「開始」「加速」「減速」「停止」で進行していた (図３)。一方でカスパーゼ阻害系統においては、一定の角度をすぎても「加速」せず、時間内に回転を終了出来ずに途中で停止した (図３)。次に、より高解像度のライブイメージングを行い、回転時の個々の細胞の動きを追跡した。その結果、第９体節を取り囲んでリング型を形成する第８背板において、３種類の細胞の動態が観察された。まず、第８背板の中でも第９体節に隣接する一部の細胞層（内側のリング）は、第９体節と共に 360 度回転するのに対し、それ以外の細胞集団のほとんど（外側のリング）は、遅れて移動を開始し、最終的に 180 度だけ回転していた。また、外側のリングの一部の細胞は、アポトーシスにより細胞集団から取り除かれていた。内側のリングが加速するタイミングと、外側のリングが回転を開始するタイミングが同じであったことから、外側のリングの回転が、内側のリングの加速に関与していることが示唆された。そこで、アポトーシスを抑制した胚で第８背板を観察すると、内側のリングの動きは正常だったが、外側のリングの回転が止まっていることが明らか
－250－
目次へ

になった。また、正常胚の外側のリングにおいて、アポトーシスの頻度と加速度の変化を解析したところ、それらが明確に相関していた。これらの結果は、アポトーシスによって外側のリングが回転し、その力によって内側のリングが加速されることを示唆していた。実際に、アポトーシ
スの関連因子を活性化させると、回転速度が上がることも確認された。
これまでの報告から、外生殖器の正常回転には細胞増殖・細胞移動・細胞死に関与するシグナル分子の関与が示唆されているが、それら細胞のふるまいが実際の回転において、どこで、どのようにして器官形成に関与しているのかは明らかではなかった。我々は生きた個体における器官形成過程を単一細胞レベルで可視化することにより、この回転が、生殖器官をとりまく細胞が集団となって円周上を移動することで引き起こされることを明らかにした。一方で細胞死は、一部の細胞集団の移動をスムースに進行させ、発生の決められた時間内に回転を完了させることに重要な役割を果たしていると考えられた。
2．組織傷害時における恒常性維持メカニズムの遺伝生化学的解明【創傷ストレスに対するカスパーゼを介した生体防御】dapaf-1 依存性に関して様々なアレルでの遺伝学的な検討を詳細に行って、傷害ストレスに対する脆弱性は dapaf-1 変異に基づくことを明らかにした。さらに、傷害ストレスに対する脆弱性は、

dapaf-1 変異体だけでなく、カスパーゼ阻害蛋白質 p35 の発現によっても観察されたことから、この表現型がカスパーゼ活性の低下に起因することが示唆された。次に創傷刺激において個体が耐性を獲得するためのカスパーゼ活性が必要とされる組織の特定を遺伝学的に行った。ショウジョ
ウバエ Gal4/UAS 発現系を用いて、上皮、脂肪体組織、腸、血球細胞といった組織や細胞で特異的にカスパーゼ阻害遺伝子 p35 を発現させ、創傷後の致死率を調べた。その結果、腸に p35 を発現させると創傷刺激に対して脆弱になることが明らかになった。
【創傷ストレスにおけるカスパーゼ活性化と細胞間相互作用の解析】
創傷後のカスパーゼ活性化をモニターする実験系の構築を行った。腸に、CFP-YFP の FRET をベースに構築したカスパーゼインディケーターSCAT3、あるいは CD8-PARP-Venus（カスパーゼ３によ
る切断によって生じるネオエピトープを抗切断型 PARP 抗体で検出する）を発現させ、創傷刺激を与えて継時的にカスパーゼの活性化を観測した。その結果、創傷後 30 分で腸においてカスパーゼ
活性化が観察され、その後３時間、６時間と増加するが 24 時間で沈静化した。
【創傷ストレスによる体液変化のプロテオーム解析】
致死性に関する因子の存在が体液移入実験によって示唆された。具体的には dapaf-1 変異体創傷後 48 時間の体液を取得して、野生型にその体液を移入すると、dapaf-1 変異体と同じような時
間経過をへて致死になった。そこでこの体液サンプルを用い、首都大学東京・礒辺研究室との共同によって分析を行った。この分析では野生型の体液を用いて 1000 以上の蛋白質の同定が可能で
－251－
目次へ

ある。分析の結果、危険信号やその受容にかかわることが予想される分子が創傷刺激後の dapaf-1
変異体体液中に多数同定された。また、野生型と比較して dapaf-1 変異体では恒常的に上昇している自然免疫関連の分子もあり、dapaf-1 変異体での慢性的な炎症状態を反映するものとして注目している。また、内在性の危険信号因子を受容して、システミックなシグナルとして組織にストレス応答を惹起する可能性のある分子も dapaf-1 変異体体液中に上昇する因子として同定されており、併せて詳しい解析を進めている。
【創傷ストレスによる体液変化のメタボローム解析】
ショウジョウバエ体液でのメタボローム解析はサンプルが微量であることから解析が難しく、これまでは全く行われていなかったが、慶應義塾大学・曽我研究室と共同でキャピラリー電気泳動—飛行時間型質量分析計における体液サンプルのメタボローム解析の条件を検討し、微量なショウジョウバエ体液サンプルでの解析が可能になった。その結果、カスパーゼ活性化変異体で特異的に上昇する３つの代謝産物が得られた。この中で、代謝酵素がヒトとショウジョウバエで保存されていて、その代謝の人為的制御が可能な代謝産物に注目して解析を進めている。
3．マウス脳発生機構解明のための新たな遺伝子導入システムの開発
多細胞生物体では、細胞数を一定に保ち組織の秩序を維持する必要がある。細胞数を一定に保ち正常組織の形態や機能を維持するためには、「細胞死の制御」が「細胞増殖の制御」と同等に重要である。これは、がんや自己免疫疾患など細胞数制御異常が見られる疾患でその破綻があることからも明らかである。細胞死制御が特に重要な局面として、急激な細胞数増大と多数の細胞死が生じる発生・発達過程が挙げられる。これまでに細胞死シグナル欠損マウス個体は顕著な脳肥大や外脳症といった異常を示すことが知られており、脳形成過程において細胞死の制御が非常に重要であることが示唆されている。一方、近年のショウジョウバエを用いた解析から、死細胞とその周囲の生細胞には複雑な相互作用が存在し、細胞数や組織サイズの制御がなされているといった知見が得られてきている。しかしこうした現象がほ乳類発生過程、脳発生過程で存在するのかは未だ明らかでない。この点を明らかにするためには、一部の細胞だけを不死化もしくは殺すといった操作が有効と考えられる。子宮内電気穿孔法は一部の細胞だけに遺伝子導入を行えるた
め、上述の解析に適していると考えられたが、あくまで一過的遺伝子発現を可能にするだけで、分裂期の細胞で長期間遺伝子発現を持続させることはこれまでの手法では難しかった。そこで、
Tol2 トランスポゾンによるゲノム DNA への遺伝子導入を用いることにより、こうした技術的問題
点の解決を試みた。その結果、胎生期脳室の増殖期細胞へ導入した遺伝子発現を、その子孫細胞まで長期間持続させることに成功した。具体的には、遺伝子導入された脳室帯から生じた神経細胞のみならず、生後に発生・分化してくるアストロサイト・オリゴデンドロサイトにも外来遺伝
子の発現を維持できることが確認された。この手法は、細胞死研究のみならず、グリア細胞の発生・機能の解明にも役立つと期待される。

－252－
目次へ

4．ほ乳類嗅覚系におけるカスパーゼ活性化と生理機能
カスパーゼ９やapaf-1ノッ
クアウトマウスは出生直後までは生存可能なので、これら分子の嗅神経の発生に関する役割を解析した。その結果カ
スパーゼの活性化が起こらない変異マウスでは、嗅神経細胞の軸索が通常とは異なる経路を通って嗅球に至ることが明らかになった。また、これらの異なる経路を通って嗅球へと到達した嗅神経細胞の軸索は、シナプス形成に異常をきたしていることも分かった。

【図５apaf-1ノックアウトマウスにおける嗅神経走行異常】

一方でカスパーゼの活性化が起こらない変異マウスにおいて、嗅神経細胞の細胞数には異常が認められなかった。すなわち、この嗅神経細胞におけるカスパーゼ活性は、神経細胞の生死に影響することなくその軸索投射や成熟を制御することが示唆された。

【図６

カスパーゼ活性化変異体におけるシナプス形成異常】

－253－
目次へ

嗅神経細胞は一生に渡って新生を続けるユニークな神経細胞である。近年、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の初期段階において匂いの識別能力が低下していることから、発生期以降の嗅神経細胞の新生と病態との関連性が注目されている。今回のわれわれのカス
パーゼ依存的な軸索伸長・成熟機構の発見は、神経回路網の形成機構のみならず脳の恒常性の維持やその破綻によって引き起こされる疾患メカニズムの理解へとつながることが期待される。
5．嗅覚系神経回路の形成・維持の分子基盤
特定の神経突起パートナー（軸索・樹状突起）が、脳内の決められた「場所」で出会うことは、
機能的な神経接続を形成する上で重要なステップである。更に神経回路形成後には、この神経接続は加齢・経験に応じてその接続状態を変化させていく。私はショウジョウバエ嗅覚系神経回路をモデルとして、この神経回路の「形成」と「維持・変化」に関する分子基盤を脳内 1 細胞レベ
ルの解像度で解明することを目指している。
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。

meigo (medial glomeruli)変異体は、PN 樹状突起ターゲティングに特徴的な異常を示す。PN を
meigo 変異ホモ接合体にすると、PN 樹状突起が正中線側へシフトする。更に、ORN を meigo 変異ホモ接合体にしても、PN の場合と同様に、ORN 軸索は正中線側へシフトする。これらの表現型は、触角葉内に「正中線-側方軸方向の位置情報」が存在し、PN・ORN が共通の分子基盤を利用して目的の糸球体へ投射することを示唆している。meigo 変異体の原因遺伝子は、ER・Golgi 体に局在す
る糖核酸輸送体をコードする。このことから「meigo 変異体細胞では、分泌経路を通るターゲティ
ング膜分子の機能が異常になる」ことが予想されたため、様々な候補分子を遺伝学的に検証した
結果、Ephrin が meigo 変異体と強く遺伝学的相互作用することを見出した。更に Ephrin は N 型糖鎖を持っていることも生化学的に明らかにしている。現在、Ephrin 分子の糖鎖修飾の重要性を生体内で検証することを目指している。
次に、個体の一生を通じて嗅覚系神経回路が「どのように維持されるのか、また変化しうるのか」を解析する目的で、神経変性・神経細胞死を制御しうる酵素：カスパーゼの活性化パターンを解析した。その結果、約 50 種類の ORN のうち数種類の ORN で、加齢依存的にカスパーゼが活性化していることを見出した。更に、このカスパーゼ活性により、「加齢依存的な ORN 細胞死」
「加
齢依存的な ORN-PN 神経伝達の減弱」が引き起こされていることも確認している。今後は、加齢依存的に特定の神経回路・神経細胞接続を維持・変化させるための分子機構、及びその生物学的意義の理解を目指して研究を進めていく予定である。

－254－
目次へ

研究の概要遺伝学教室は、学部の講義として「発生遺伝学」のすべてと、「機能形態学」、「薬学概論」、「教
養部総合科目」の一部を担当している。
「発生遺伝学」では、学部３年生に対してショウジョウバ
エやマウスを用いた個体レベルでの遺伝子・分子機能解析の基礎を講義している。発生生物学は個体レベルでの生命現象を扱う学問領域で分子生物学、生化学、細胞生物学の知見を総合的に理解する必要がある。バイオサイエンスの基礎とこの講義を習得することで、分子が個体レベルでどのように作用しているのか、さらに遺伝子・胚操作など社会的にも取り上げられることの多い研究領域を理解することが出来るようになると期待している。また、発生遺伝学で習得した内容は、分子の発現や機能に変調がおきた際におこる疾患を考える上で重要な基礎知識となる。
「薬学概論」では、薬学部進学内定者に対して疾患研究におけるモデル生物系の利用について概説した。
「機能形態学」では、｢泌尿器・生殖器系の発生と機能｣および｢内分泌系｣についての基礎的な講義を行った。
「教養部総合科目」では個体レベルでの分子機能解明について概説した。また、大学
院基礎薬科学特論 IIIで｢神経細胞死の分子遺伝学｣と｢生体イメージング｣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、週１回開かれる研究室セミナーで仕事のまとめかたや、プレゼンテーションの仕方を指導するとともに、研究の国際交流に慣れるために英語での発表を義務づけている。また個々の研究テーマに関しては教員と学生とが密にディスカッションを行い、日々の実験指導や研究の方向性など話し合っている。フランスのリヨン大学から交換留学生を受け入れ３ヶ月間、ショウ
ジョウバエ神経の発生遺伝学研究を指導した。大学院生は国際学会に積極的に参加して、世界的なレベルで研究を推進する力を養っている。

自己点検･評価
分子機能解析を個体レベルで行っていく研究スタイルを重要視して研究を進めている。そのモットーである「分子の働きを個体で観察し操作する」ことによって生命現象の理解に切り込んでいる。生体イメージングに遺伝学を積極的に取り入れた研究を行い、遺伝学・生体イメー
ジング解析を融合させた細胞社会での分子機能解析で特色のある研究を展開している。
三浦教授は、細胞死の生理機能を個体レベルで明らかにすることを中心に、発生やストレス応答の場面での細胞死研究を活発に推進している。アポトーシスシグナルの不全が生体防御や恒常性維持機構とどう関わってくるのかを解明する目的で行っているCREST研究「個体における細胞
ストレス応答代謝産物の遺伝生化学的解明」という研究テーマも順調に進んでいる。三浦教授は実務実習委員としてCBT委員長を担当し、CBT試験に向けてCBTトライアルや学外モニターとしての任務を行った。
倉永講師は、「個体から生命現象の意義やメカニズムを解明する」という目標を掲げて、発生・老化・生体防御の３つのテーマについてショウジョウバエを用いた研究を行っている。分野の異なる国内外の研究者に対して、意欲的に研究発表を行っている。研究内容のどのテーマにおいても、個体レベルでの細胞死シグナルの生理的役割を中心に据えることで、異なる現象における共

－255－
目次へ

通の細胞機能として、細胞死がもつ役割について解析し、新たな細胞死機能の発見と生命現象を調節する普遍的制御機構の解明を目指している。一般聴講者に向けて研究内容をアウトリーチすることにも意欲的に活動した。2010年12月、東大の安田講堂で行われた、BMB2010の市民公開講
座「広がる生命科学の世界—からだの形づくりから病気の克服までー」（司会：膳場貴子氏）において、「小さな生き物から学ぶーからだの形づくりと病気のしくみ」という内容で講演、パネル
ディスカッションを行った。また同学会において、カスパーゼの多彩な生理機能と制御メカニズ
ムについて解明してきた業績を評価され、第８回日本分子生物学会三菱化学奨励賞を受賞した。
千原助教は、ショウジョウバエの遺伝学を駆使し、「神経回路形成を司る分子機構解明」を目標に研究を推進している。これに関しては、海外研究者（Stanford 大学、Massachusetts 大学）との共同研究も進めており、２報の学術論文としてまとめることができた。これに加え、「加齢に伴う神経機能変化とカスパーゼの関係」についても精力的に解析を進めており、海外研究者（UC San
Diego）との共同研究も順調に進んでいる。また、2009 年 10 月から「脳神経地図の形成と認識を司る分子基盤解明」という研究テーマで JST さけがけ研究者を兼任している。
山口助教は、ショウジョウバエで得られた知見を生かしつつ、哺乳類中枢神経系の発生・発達過程における細胞死シグナルの生理的機能とその意義を明らかにすることを目指している。生体内での細胞死シグナルを操作できる遺伝子改変マウスの作製と、胎児脳への遺伝子導入系の確立を行なっている。後者に関しては、アストロサイト特異的に遺伝子導入を行う方法を確立し学術論文として報告した。またこれらに加え、生体内での細胞死動態を可視化するために、カスパー
ゼ活性インディケーターであるSCAT3を発現するトランスジェニックマウスの作製に取り組みその樹立に成功しており、今後の進展が非常に期待される。

学

術

論

文

1) Ohsawa, S., Hamada, S., Kuida, K., Yoshida, H., Igaki, T., and Miura, M.: Maturation of theolfactory sensory neurons by Apaf-1/caspase-9-mediated caspase activity. Proc. Natl. Acad. Sci.
USA. 107, 13366-13371, 2010
2) Yoshida, A., Yamaguchi, Y., Nonomura, K., Kawakami, K., Takahashi, Y., and Miura, M.:
Simultaneous expression of different transgenes in neurons and glia by combining in utero
electroporation with the Tol2 transposon mediated gene transfer system. Genes to Cells 15, 501-512,
20103) Tea JS, Chihara T, Luo L.: Histone deacetylase Rpd3 regulates olfactory projection neuron dendrite
targeting via the transcription factor Prospero. J Neurosci 30, 9939-46, 2010
4) Lin, S., Lai, S.L., Yu, H.H., Chihara, T., Luo, L. and Lee, T.: Lineage-specific effects ofNotch/Numb signaling in post-embryonic development of the Drosophila brain. Development. 137,
43-51, 2010

総説・著書、その他
1) 小幡史明、倉永英里奈、三浦正幸：ショウジョウバエにおける組織傷害応答、炎症と免疫 18,
222-227, 20102) 三浦正幸：様々な生命現象に関わる細胞死研究の魅力とその生理機能解明、実験医学 28,
－256－
目次へ

994-1002, 20103) 篠塚直美、山口良文、三浦正幸：カスパーゼの異常と疾患、メディカル・サイエンス・ダイ
ジェスト 36, 711-714, 20104) 三浦正幸：分子遺伝学による創薬ターゲットの探索、創薬科学の魅力—東京大学大学院薬学系
研究科からの発信—、廣川書店、pp.331-346, 2010
【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.: Roles of programmed cell death signaling in Drosophila sensory organ development.
International Symposium on “Cell Cycle and Development”. 2010.3.15-17, Kyoto, Japan2) Kuranaga E., Miura, M : Genetic analysis of homeostatic maintenance against stressed condition.
The Homeostatic Inflammation Symposium I “Deciphering a link between pathogen sensors andinflammatory diseases”, 2010.7.28, Tokyo, Japan3) Kuranaga E., Miura, M: Apoptosis controls the speed of looping morphogenesis in Drosophila maleterminalia. Society for Developmental Biology 69th Annual Meeting, 2010.8.5-9, Albuquerque, New
Mexico, USA
4) Miura, M.: Caspase regulates axon pathfinding and maturation of mouse olfactory neurons.
International Symposium on Morphological Sciences. 2010.9.18-22, Taormina, Italy5) Kuranaga, E., Miura, M. In vivo analysis of cell death during organogenesis. APRU Research
Symposium 2010, Kyoto, 2010.11.24-26
6) Miura, M.: In vivo dynamics and active participation of cell death signal during development. The 16th
Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience. 2010.12. 1-2, Tokyo【国際学会ポスター発表】
1) Koto, A., Kuranaga, E., Miura, M.: Programmed cell death contributes to the spacing patternformation in Drosophila. International Bioresource Symposium “Drosophila”, 2010.3.17-18, 2010,
Kyoto.
2) Nakajima,Y., Kuranaga, E., Miura, M.: Competitive interactions trigger caspase activation during
epithelial tissue replacement in Drosophila. EMBO Workshop, Systems Biology of Development.
2010. 8. 16-20. Ascona, Switzerland
3) Nakajima,Y., Kuranaga, E., Miura, M.: Spatiotemporal caspase activation coordinates tissue
remodeling in the abdominal epithelial replacement of Drosophila. The 51st Annual Drosophila
Research Conference. 2010. 4. 7-11. Washington, DC. , USA
4) Sekine, S., Luo, L., Miura, M., Chihara, T.: Dendritic and axonal targeting of synaptic partner
neurons in the antennal lobe are regulated by Meigo, a putative UDP-sugar transporter.
International Bioresource Symposium “Drosophila”, 2010.3.17-18, 2010, Kyoto.
5) Yamaguchi, Y., Shinotsuka, N., Nonomura, K., Miura, M.: Live-imaging analysis of apoptosis andcaspase activation rduring neural tube closure. CDB Symposium, Frontiers in Organogenesis.
2010.3.23-25. Kobe, Japan.

－257－
目次へ

6) Sekine, S., Luo, L., Miura, M., Chihara, T.: Dendritic and axonal targeting in the olfactory
glomerular map of olfactory projection neuron (PN) and olfactory receptor neuron (ORN) is regulated
by meigo, a putative UDP-sugar transporter. 51st Annual Drosophila Research Conference,
2010.4.7-11, Washington DC, USA
7) Yamaguchi, Y., Shinotsuka, N., Nonomura, K., Miura, M.: Live-imaging analysis of apoptosis andcaspase activation reveals that apoptosis is a facilitator of the neural tube closure. Society for
Developmental Biology 69th Annual Meeting, 2010.8.5-9. Albuquerque, USA
8) Nonomura, K., Yamaguchi, Y., Yoshida, H., Miura, M. : Apoptosis is dispensable for the control ofcell number during early brain morphogenesis. Society for Developmental Biology 69th Annual
Meeting, 2010.8.5-9. Albuquerque, USA
9) Yoshida A., Yamaguchi Y., Nonomura K., Kawakami K., Takahashi Y., Miura M. : The
combination of in utero electroporation technique and the Tol2 transposon system: an effective andconvenient method to introduce transgenes in mammalian CNS.

Gordon Research Conferences,

Neural Development, 2010. 8. 15-20, Salve Regina Univ., USA
10) Obata, F., Takeishi, A., Ming, M., Kuranaga, E., Miura, M.,: Caspase-mediated tissue damage
responses under stressed condition in Drosophila melanogaster. International Conference of
Immunology. 2010. 8.22-27. Kobe, Japan
11) Ming, M., Takeishi, A., Kuranaga, E., Miura, M.: “Danger” signaling mediated by soluble factors
released from potential tissue damage in Drosophila apaf-1 mutants.
14th International Congress of Immunology. 2010. 8. 22-27. Kobe, Japan12) Koto, A., Kuranaga, E., Miura, M.: Programmed cell death controls spacing pattern of Drosophila
sensory bristles. 16th International conference of the International Society of Differentiation. 2010.
11.15018, Nara, Japan13) Kuranaga, E., Miura, M.: Apoptosis drives collective cell movement that is required for themorphogenesis of Drosophila male terminalia. 16th International conference of the International
Society of Differentiation. 2010. 11.15018, Nara, Japan
14) Yamaguchi, Y., Shinotsuka, N., Nonomura, K., Takemoto, K., Miura, M.: Live-imaging analysis of
apoptosis and caspase activation reveals that apoptosis is a facilitator of the neyral tube closure. 16th
International conference of the International Society of Differentiation. 2010. 11.15018, Nara, Japan
15) Ando, C., Luo L., Miura M., Chihara T.: Neuronal wiring in the olfactory system requires a novel
targeting molecule, Dogi. Neurofly 2010. 2010.9.1-5, Manchester, England【国内シンポジウム・ワークショップ講演】
1) 倉永英里奈、三浦正幸: ショウジョウバエにおける組織傷害応答と内因性リガンド. 「自然炎症」第1回公開シンポジウム, 2010.1.13, 東京
2) 倉永英里奈、三浦正幸: 生体における細胞死ダイナミクスと生理機能の遺伝学的解析. バイ
オアーキテクト合同ミーティング, 2010.2.24-26, 熱海
3) 倉永英里奈、三浦正幸: Dynamics of histogenesis using in vivo imaging analysis. 理研
セミナー, 2010.3.26, 和光
－258－
目次へ

4) 倉永英里奈、古藤日子、三浦正幸: in vivoイメージングで解析する生命現象. 日本顕微鏡学会関東支部

第34回講演会, 2010.3.20,

板橋5) 千原崇裕：メンター：研究人生における最強の味方. 第43回 日本発生生物学会

2010. 6. 21.

京都6) 倉永英里奈、殿城亜矢子、三浦正幸: ショウジョウバエ遺伝学を用いた医薬学研究. 第8回
Cardiovascular Metabolism and Aging Conference, 2010.7.2, 東京
7) 古藤日子、倉永英里奈、三浦正幸: 細胞死を介した細胞運命決定過程におけるゆらぎ補正機
構の解明 第 33 回日本分子生物学会年会・第 83 回日本生化学会大会

合同大会 2010.12.7-10,

兵庫8) Kuranaga, E., Miura, M. Deciphering the physiological roles of caspase in vivo.
BMB2010, Kobe, 2010.12.7-10
9) 倉永英里奈：小さな生き物から学ぶーからだの形づくりと病気のしくみ、BMB2010 市民公開
講座「広がる生命科学の世界—からだの形づくりから病気の克服までー」東京、2010.12.11【新聞掲載】
細胞死導く遺伝子、神経の形成促す、東大、新たな働きを解明、日経産業新聞

2010.7.16

ほ乳類の嗅神経カスパーゼによって成熟、東大の三浦教授グループ発見、アルツ病関連で注目、
科学新聞

2010.7.30

非常勤講師発令、他大学講義・講演等
三浦正幸：非常勤講師
早稲田大学先進理工学部生命医科学科、慶應義塾大学医学部、山形大学大学院医学系研究科、鳥取大学医学部生命科学科、沖縄科学技術研究基盤整備機構サマーコース神経発生生物学

－259－
目次へ

◆ 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

金子

岳海（かねこ主任研究員、博士（理学）たけうみ）

平成 12 年東京工業大学生命理工学部卒、平成 18 年東京大学大学院医学系研究科博士課程修了、博士（医学）

特任助教

濱崎

純（はまざきじゅん）

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

研究の概要
細胞内でタンパク質は絶えず合成と分解を繰り返しており、その動態は時空間的に厳密に制御されている。20 世紀の生命科学は DNA から RNA、そしてタンパク質に至るセントラルドグマが中心課題であり、ヒトゲノム解読はその象徴であった。次に残された課題は生命システムの最も重要な担い手であるタンパク質の動態制御を理解することである。タンパク質の動態研究の中心の一つが、細胞内におけるタンパク質の分解システムの解明である。細胞内タンパク質分解系を構成する遺伝子はヒトゲノム総遺伝子の 10％を占めることが知られており、その重要性とともに複雑性を窺い知ることが出来る。しかし、ゲノム情報からはタンパク質の寿命がどのように制御されているのかを知ることは出来ない。
蛋白質代謝学教室では主要な細胞内タンパク質分解系であるユビキチン・プロテアソームシス
テム（UPS）による生体制御機構をテーマとし、UPS がタンパク質の寿命を制御する機構の理解と、その破綻に起因する様々なヒトの疾患の病態解明及び創薬標的の探索を目指して研究を推進している。酵母、ショウジョウバエ、培養細胞、マウスを実験材料とし、細胞生物学、分子生物学、生化学、発生工学的手法を駆使して解析を行っているが、最終的には哺乳類個体レベルでの理解を目指している。現在、当教室の行っている研究の概要は以下の通りである。
1. プロテアソームの形成機構の解析
プロテアソームは酵母からヒトに至る全ての真核生物に高度に保存された複合体型タンパク質分解酵素であり、ユビキチン化されたタンパク質の分解に必須の酵素である。細胞内でタンパク質分解を実行するプロテアソームは 26S プロテアソームと呼ばれる構造体であり、プロテアーゼ
活性を有する 20S プロテアソームの両端に 19S 調節因子が会合したものである。20S プロテアソー
－260－
目次へ

ムは 14 種類、計 28 個のサブユニット(α1-7, β1-7 が 2 セット)により構成され、19S 調節因子は６個の ATPase 活性を有するサブユニット(Rpt1-6)よりなる ATPase リングに 13 個の non-ATPase
サブユニット(Rpn1-3, 5-13, 15)が会合した複合体であり、構造上 base(基底部; Rpt1-6, Rpn1, 2, 13)と lid(蓋部; Rpn3, 5-9, 11, 12, 15)に区分される。
しかし、どのようにしてこの複雑な構造体が正確に形作られるのか、プロテアソーム研究の大きな謎であった。プロテアソームはサブユニットの自律的な会合により形成されるものと漠然と考えられてきたが、我々はプロテアソーム特異的なシャペロン分子群が存在し、それらがプロテアソームの正しい形成を効率よくすすめていることが明らかとした。
また、哺乳類には構成型とは異なる触媒サブユニットを持つ免疫プロテアソーム、胸腺プロテアソームが存在することが分かっている。これら特殊形態のプロテアソームがどのように形成されるのかということも解決すべき問題として残されている。
⑴

20S 免疫プロテアソームの形成機構
我々はこれまで酵母からヒトまで高度に保存されている構成型 20S プロテアソームを詳細に解析し、発見した PAC1/PAC2, PAC３/PAC4 の二種類のヘテロ二量体の働きによりプロテアソーム形成の最初の中間体αリングが形成されαリング上にまずβ2 サブユニットが別のシャペロン分
子 Ump1 と一緒に結合しβ3、β4、β5、β1 とβ6、最後にβ7 が入ってハーフプロテアソームが二量体化することを明らかにしてきた。2009 年は免疫プロテアソームの形成過程を解析した。免
疫プロテアソームは触媒サブユニットとしてそれぞれ構成型とは異なるβ1i、β2i、β5i を持つ。
β2 が最初にαリングに結合するのと同様にβ2i は最も早い段階でαリングに結合するがその際にβ1i も同時に存在しないと安定な中間体として存在出来ないことがわかった。また、αリングにβ1i だけが結合している中間体も観察されない。このαリング＋β1i＋β2i にβ3 が結合した後、β4 もしくはβ5i が取り込まれることも分かったが、このステップも構成型ではβ5 はβ4 がなけ
れば組み込まれないことから免疫型に特異的なステップとなっている。次にβ6、最後にβ7 が組
み込まれるステップは構成型と同じであった。現在はこのような構成型と免疫型とでβサブユニ
ットが組み込まれる順番が異なるメカニズムをβサブユニットが持つプロペプチド配列の違いに注目して解析中である。
⑵

19S 調節因子の形成機構
20S プロテアソームの形成機構を解明した後、最大の焦点は 19S 複合体の形成機構の解明である

が、我々は p28(Gankyrin) 、p27、S5b、Rpn14(PAAF1)が 19S 複合体形成においてシャペロンとして機能することを見出した。p28 と Rpn14 は Rpt3 と Rpt6 と、S5b は Rpt1 と Rpt2 と Rpn1 と、p27は Rpt4 と Rpt5 とそれぞれサブアセンブリを形成し、p28-Rpn14-Rpt3-Rpt6 と S5b-Rpt1-Rpt2-Rpn1が会合し、ついで p27-Rpt4-Rpt5 が組み込まれることにより 19S 複合体の base が形成され、この過程において 4 つのシャペロン分子がサブアセンブリ同士の会合を制御することを明らかとした。
⑶

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

活性阻害剤 bortezomib が多発性骨髄腫の治療に用いられ有効性が確認されたのを契機として、プ
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
－261－
目次へ

おいても必須の役割を果たしており、プロテアソーム活性阻害剤の全身投与は重篤な副作用を招きうる。癌細胞を、生存のためにプロテアソームの形成を絶えず行うことにより高いプロテアソ
ーム量を確保している細胞、ととらえれば、プロテアソームの形成を阻害することにより、プロ
テアソームの形成がほとんど行われていない正常細胞には無害で、癌細胞のみを選択的に傷害することが可能である。プロテアソーム形成機構の研究により、効率よくプロテアソーム形成を阻害できる標的を絞り込むことが出来れば、新しいタイプの抗癌剤「プロテアソーム形成阻害剤」の開発へと結び付けることが可能と考えられ、将来その方面の研究も指向する。
2. プロテアソームの多様性研究
酵母では単一のプロテアソームの分子種しか存在しないが、脊椎動物では酵母から保存されたタイプの標準型の他に、活性触媒
サブユニットを入れ替えた二つの特殊なプロテアソームが存在する。免疫組織に恒常的に発現あ
るいは IFN-g 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
図２ プロテアソームの多様性と適応免疫システム

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。また cTEC 特異的発現機構も併せて解析中であり、ルシフェラーゼアッセイを用いたプロ
モーター解析を行い胸腺特異的な発現に必要なプロモーター領域を同定した。次にβ5t を発現していない細胞でβ5t を発現させるような転写因子を探索し、候補蛋白質として FoxN1 を同定した。
現在、cTEC 細胞において実際に FoxN1 がβ5t の発現に関与しているのかどうか検討中である。
⑵

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

－262－
目次へ

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を見られる。しかし、プロテアソームの転写・活性・局在を制御する機構の解明は未だ十分ではなく、新たなプロテアソーム制御因子の発見を目指し以下のスクリーニングが進行中である。
⑴

出芽酵母を用いたスクリーニング
出芽酵母の遺伝子破壊ライブラリーを用いて、プロテアソーム機能を修飾する因子の同定を試みており、有望な遺伝子を複数同定済みであり、現在個別の機能解析を進めている。
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。

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と論文セミナーを通じて、研究の進め方、研究に対する考え方、プレゼンテーシ
ョンなどの指導をスタッフ全員で行うとともに、教授と一対一で研究の進捗状況を議論する機会
を各自月２回のペースで設けている。

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 年はさらに大型機器として 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ることができた。2009年に続き 2010 年も 5 名の 4 年生が参画し、修士課程の 5 名と博士課程の 1 名と併せて学生が 11名となった。博士課程の１名は当教室で修士号を取得し、進学した初めての学生である。
研究面では、20S プロテアソーム形成に関わる PAC1 のノックアウトマウスを解析し、PAC1 がマウスの増殖に必須であることを明らかにした。また PAC1 の欠損で 26S プロテアソームの量は変わらないにも関わらず 20S プロテアソームの量が減ることで老化が促進するなどの異常が見られることがわかり、MCB に報告した。また、胸腺プロテアソームに関してはオランダのライデン
大学と徳島大学との 2 つの共同研究を行いそれぞれの成果を報告した。さらにトリパノソーマに

－263－
目次へ

対する免疫応答に関しての研究を福岡大学とのグループと行いその成果を BBRC に報告した。
2010 年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。
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

Florea BI, Verdoes M, Li N, van der Linden WA, Geurink PP, van den Elst H, Hofmann T, de RuA, van Veelen PA, Tanaka K, Sasaki K, Murata S, den Dulk H, Brouwer J, Ossendorp FA,
Kisselev AF, Overkleeft HS. Activity-based profiling reveals reactivity of the murine
thymoproteasome-specific subunit beta5t. Chem Biol. 2010 Aug 27;17(8):795-801

2)

Sasaki K, Hamazaki J, Koike M, Hirano Y, Komatsu M, Uchiyama Y, Tanaka K, Murata S. PAC1
gene knockout reveals an essential role of chaperone-mediated 20S proteasome biogenesis andlatent 20S proteasomes in cellular homeostasis. Mol Cell Biol. 2010 Aug;30(15):3864-74. Epub2010 May 24.

3)Chou B, Hiromatsu K, Hisaeda H, Duan X, Imai T, Murata S, Tanaka K, Himeno K.

Genetic

immunization based on the ubiquitin-fusion degradation pathway against Trypanosoma cruzi.
Biochem Biophys Res Commun. 2010 Feb 12;392(3):277-82. Epub 2010 Jan 7.
4)

Nitta T, Murata S, Sasaki K, Fujii H, Ripen AM, Ishimaru N, Koyasu S, Tanaka K, Takahama
Y.Thymoproteasome Shapes Immunocompetent Repertoire of CD8(+) T Cells. Immunity. 2010 Jan
29;32(1):29-40. Epub 2009 Dec31.

国際学会等招待講演
1) Shigeo Murata: Thymus-specific proteasomes regulate positive selection of developing T cells by
producing unique peptide repertoire. The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies,
Honolulu, Hawaii, USA, December 15-20, 2010.
2) Shigeo Murata: Unique catalytic properties of the thymoproteasome are required for positive
selection of developing T cells. BMB2010, Kobe, December 7-10, 2010

－264－
目次へ

◆ 医工薬 GCOE 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。
研究室の具体的な研究テーマは、（１）光を用いたタンパク質の機能制御法の開発、（２）カーボンナノチューブの分離分析法の開発である。当研究室はこれらを対象とする研究において、世界をリードしており、当研究室の挙げる成果が国際的に見てもナノバイオに基づく分析化学という研究領域全体を支える重要な柱となっている。
１．光を用いたタンパク質の機能制御法の開発
我々は、タンパク質等の機能性物質を光によって制御する新しい手法を報告した（図１）。本手法は、標的の機能性物質をゲル内に内胞し、必要な時に、光照射することで、ゲルから放出させ、機能させることで制御を実現した。今年度は、本手法を基礎研究や治療法（DDS）として利用することを目指し、以下の４項目の検討を行った。１）
神経毒性が疑われているアクリルアミドをゲルの構成成分から除く、２）タンパク質の内包に利用しているゲルを生体に投与可能な大きさに成型する、３）照射する光の波長の検討、４）低分子化合物の機能制御が可能なゲルの開発。
⑴

図１

光による機能制御法の模式図

アクリルアミドの除去

単量体のアクリルアミドは、神経毒などの疑いがあることから、生化学実験や医療応用する際に問題になる可能性があると考えた。そこでゲルの原料からアクリルアミドを除いてゲルの調製を試みることにした。これまでのゲルの原料からアクリルアミドを除去すると一様なゲルが形成されなくなったが、ラジカル発生剤である過硫酸アンモニウムの濃度等を最適化することで、一様なゲルが調製できるようになった。

－265－
目次へ

⑵

ゲルのナノ粒子化a) DLS

光照射前

光照射後

ゲルの大きさをナノ粒子化することで、ナノ粒子に内包した機能性物質を投与し、その後、光照射によって機能性物質の機能を発現できると考えた。そこでゲルをナノ粒子に成型することにした。これまでは室温条件化で反応させることで一様なゲルが調製されたが、攪拌条件化４度でゲル化することでナノ粒子化したゲルが調製された。ナノ粒子の粒子径を光散乱装置、形b) TEM状を電子顕微鏡で確認した結果、平均粒子径が150nm 程度の球状の粒子が形成されていることが確認された（図２）。ナノ粒子化したゲルも、光によって崩壊し、内包
していた機能性物質を放出するかを調べ
図２

るために、調製したナノ粒子に360nm の光を10秒間照射した。その結果、光照射によって20nm 程度のナノ粒子が生成している
さらに光照射前後での内包したタンパク質の活性を比較した結果、照射前には殆ど見られなかった酵素活性が、光照射によって大幅に上昇した（図３）。以上の結果か

14000
Fluorescence Signal

ことが DLS や TEM で確認された（図２）
。

12000
10000
8000
6000
4000
2000
0

ら、調製したタンパク質内包ナノ粒子は短時間の光照射によってタンパク質を放出調製したナノ粒子と光照射後のナノ粒子
a) DLS, b) TEM

with UV

without UV

図 3 光照射前後の酵素活性の比較し、その機能制御が可能であることを見出した。
⑶

照射光の波長の検討

光開裂性ゲルは、ゲル内に存在する2-ニトロベンジル基の開裂反応によってゲルが崩壊し、内包していたタンパク質を放出する。2-ニトロベンジル基の開裂反応は、一般的に360nm 付近の光照射によって効率的に進行すると言われている。しかし本研究の一つの目標である尋常性乾癬の光治療では308nm の光が利用されている。本来であれば308nm の光を照射し、内包物の放出効率を評価するのが好ましいが、308nm の光源を所有していなかったことから、利用できる光源で最も波長の近い405nm の光源を利用して、内包物質の放出を評価した。その結果、405nm の光の場
合も、10秒程度照射することでナノ粒子が崩壊し、内包していた機能性物質が放出されることが確認された。360nm の光からの波長のずれは308nm と405nm ともに約50nm 程度であることから、
本結果より現在の乾癬治療に用いられている光源を照射することで、ゲルから内包していた薬物等の放出が実現すると期待される。
－266－
目次へ

(2-2-4)低分子化合物の光による機能制御が可能なゲルの開発
これまでタンパク質の機能制御に利用していたゲルが形成する網目サイズは約10nm 程度であると計算され、このゲルを用いた場合、内包するタンパク質の分子量が２万５千程度になると光照射前からタンパク質の活性が検出された。一方、分子量の大きなタンパク質の場合には、光照射前は殆ど活性が検出されず、光照射によって活性の大幅な上昇が見られた。この違いは、タンパ
ク質の大きさがゲルの形成する網目より小さいとゲルの隙間からタンパク質が漏出するのに対して、タンパク質の方が大きいとゲルが障壁となり漏出できないことに起因すると推測した。現在、乾癬の治療薬には、分子量の数100の低分子医薬品（レO

チノール等）が用いられていることから、網目サイズ

1st linker

MeO

が10nm のゲルでは光による放出制御が行えない可能

NO2
O

Me

ca. 10 nm

NO2性があると考えた。つまり照射前から医薬品が漏出し

O

MeO
O
O

てしまい、患部のみでの選択的な送達が実現できない

O

O

O

n

N
H

n

H
N

O

O

H
N
O

O

n

O

O
N
H

O
n

O

O

MeO
O
O
MeO

OMe

と予想された。そこで医薬品の放出制御を行うために、

NO2

O2N

網目サイズを細かくしたゲルの調製を行うことにし

Me
O

Me

O
O

n=28

O

O

た。ゲルの網目サイズを小さくするために、モノマー

HN

new linker

分子の大きさを小さくし約1.5nm になるようなモノ

O
N
H

マーを設計し、合成した（図４）。新しく調製したモ

NH

NH

H
N
O

ca. 1.5 nm

HNO

ノマーでゲルを調製し、光による内包した物質の放出

図４

モノマーの化学構造能を評価した。内包する物質として、蛍光を有する
ゲルは、分子量が、389、4K、20K の分子の放出を光で制御することができた。一方、分子量が70K のfluorescein 誘導体は光の照射の有無に関わらず、ゲルから放出されなかった（図５）。網目サイズを細かくすることで、従来は光による放出制御が困難であった
分子量の小さい物質の制御が可能になった。一方で、これまで光による放出制御が可能であった分子量70Kの物質の放出制御ができなくなった。これは、新しいゲルは網目サイズが細かいため、分子量の大きな物質が自由に動くのに必要な空間を形成するには、これま

Released molecule (arbitrary)fluorescein 及びその誘導体を用いた。新たに開発した
1000
800
600
400
200
0
Fluorescein389

図５

Dextranfluorescein
4K

Dextranfluorescein
20 K

Dextranfluorescein
70 K

分子量が異なった物質の放出制御

で以上に多数の2-ニトロベンジル基の開裂が必要なため、非常に困難になったと考えている。ゲルを形成するモノマー分子を変えることで、放出制御が可能な物質の分子量が変化することが分った。今後は、実際に医薬品の光による放出制御について検討する予定である。
２．カーボンナノチューブの分離分析法の開発
近年、大きさが数ナノメートルの機能性物質（ナノ物質）への注目が集まっている。例えば、医薬品市場では、抗体医薬など大きさが数ナノメートルのタンパク質を利用した医薬品の割合が急速に増加している。しかしそのようなナノ物質に対して、その微細構造に基づいて高精度に分離精製する手法は殆ど存在しないのが実情であり、今後、それらの物質の分離性製法が、ナノ物
－267－
目次へ

質を利用していく上で欠かせない。
単層カーボンナノチューブ（SWNT）は、直径約１nm の筒状構造を有しており、高い電流密度、優れた機械的特性、化学的安定性などから、エレクトロニクス、エネルギー、複合材料、医薬品の送達等極めて広い分野への応用が期待されている。SWNT には、構造（太さ、長さなど）が異なった多数の異性体が存在しており、構造によって物性が変化し、またラマン分光や発光分析に
よって高感度な検出が可能なことから、代表的なナノ物質として、本検討の分離試料に選択した。
SWNT の分離には、まず試料を安定に孤立分散させCOOHる必要があるが、SWNT は自身の大きなファンデルワ
ールス相互作用によって凝集し易く、また溶媒和が非HOOC

常に困難である。そこでまず始めに、SWNT の水溶液
Oへの分散法を検討した。凝集を防いだ状態で SWNT をO

水溶液に孤立分散するために、図６に示すトリフェニ
レン誘導体を開発した。本分散剤を用いることで、

COOH
O

O
HOOC

O

O

SWNT は水溶液中で安定に孤立分散した。分散剤のト

COOH

リフェニレン誘導体は、６個のカルボキシル基を有していることから、硝酸処理後もこのカルボキシル基がCOOH

残っていれば、SWNT と分散剤の複合体を化学修飾で

図６ ナノチューブの分散剤きると考えた。そこで SWNTs の分散液にジアミンを添加した後、乾燥させた SWNTs を走査型プローブ顕微鏡（SPM）で観察した。ジアミンを添加せずに乾燥させた SWNTs は、ランダムに並んだファイバー構造の物質が多数観察されたのに対し、ジアミンを添加して乾燥させると膜状の構造物が観察された。これはナノチューブに巻きついて
2 a) with ethylene diamine

100Ethylenediamine2

length [m]length [m]

SWNT

1

2

length [m]b) without ethylene diamine

1

00

1

2

length [m]

図７ 乾燥した分散液の SPM 像いる分散剤のカルボキシル基が周囲に存在するカルボキシル基とジアミンを通して結合すること
で、配列したものと考えられる(図８)。以上の結果より、SWNTs とトリフェニレン誘導体は、非常に安定な複合体を形成しており、硝酸処理や、乾燥によっても構造が変化していないと考えられる。さらに SWNTs に巻きついているトリフェニレン誘導体はカルボキシル基を有していることから、そのカルボキシル基を利用することで、SWNTs を容易に化学標識することが可能となり、
SWNTs の高感度な検出等が実現すると考えた。
そこで蛍光試薬にアミノフルオレセインを用いて、SWNTs の蛍光標識を試みた結果、僅か２時間程度で蛍光試薬が導入され、それ以後は蛍光強度の
－268－
目次へ

増加が見られなかった。したがって、誘導体化反応は２時間程度で進行することがわかった。誘導体化に用いたアミノフルオレセインは、カルボキシル基と反応することから、
分散剤のカルボキシル基に結合していると考えられる。図b) UV

で分離し、検出に UV と蛍光を用いた時のエレクトロフェ

AU８にアミノフルオレセインで蛍光標識した SWNTs を CE
ログラムを示した。５分と13分のピークは、蛍光誘導体化
反

応

時

に

使

用

し

た

触

媒

の

DMAP

（N,N-dimethyl-4-aminopyridine）と蛍光試薬由来である。

a) LIF0標識された SWNTs は、15分以降に泳動された。UV 検出を

10

Time(min)20

用いた時には、SWNTs 由来のピークはほとんど検出されな 図８ 蛍光標識した SWNTs の CE による分離
かったのに対し、蛍光検出を用いると多数の大きなピークが分離し、検出された。蛍光検出を選択することで、UV 検出と比較して感度が、約170倍向上した。今回の CE の分離では、泳動液に水を用いているため蛍光による感度上昇があまり大きくな
かったが、溶媒に水とアルコールの混合液を用いることで、さらなる高感度化が達成されると考えられる。以上より、汎用の装置を組み合わせることで、SWNTs を高感度に迅速に分離分析できる手法の開発に成功した。
以上より、ナノファイバーを微細な構造の違いに基づいて分離法を開発した。本手法は、試料の構造をナノメートルスケールで正確に決定できることから、ナノファイバーを始めとした各種ナノ物質の高精度な分離分析への応用が期待される。

教育の概要
医工薬グローバル COE プログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション（CMSI： Center
for Medical System Innovation）」は、医療分野におけるイノベーションをグローバルな視点で牽引しうるリーダー人材の育成を目的とした新しい教育プログラムを推進している。そのために、医工薬融合領域における最先端の成果に関する講義だけでなく、成果の社会還元に関する講義、分野横断的な実習、企業や海外大学での長期間のインターンシッププログラム、ケーススタディーなどの実践的なカリキュラムを介し、各個人レベルでの知と経験の統合を目指します。
具体的なカリキュラムとして、
1．医工薬融合領域基礎講義・社会還元系講義（GCOE 独自講義）
2．医工薬融合領域各論講義
3．医工薬社融合セミナーシリーズ
4．クロスオーバー実習
5．全体合宿（リトリート）
・全体会議
6．グローバル化カリキュラム
7．ケーススタディ
8．総合演習を行い、本カリキュラムの修了した学生に対しては東京大学の正式な修了証を授与している。
－269－
目次へ

6.のグローバル化カリキュラムの一環として、海外サマーインターンシップ(派遣)プログラムに６人の薬学系大学院生が参加し、約２ヶ月間、Massachusetts General Hospital, University of Texas
M.D. Anderson Cancer Center, University of the Science in Philadelphia にそれぞれ短期留学を行った。
一方、海外サマーインターンシップ(受入)プログラムとして、４人の大学院生（The Australian
National University, Ludwig-Maximilians-University Muenchen, University of Cambridge）が、約2ヶ月の間、生体異物学教室、ファーマコビジネス・イノベーション寄附講座、医工薬 GCEO 支援研究室で研究活動を行った。
実践英語練習として、Oliver Bogler 教授（University of Texas M.D. Anderson Cancer Center）
による Science Ｅｎｇｌｉｓｈの講義を企画した。
7.ケーススタディは、学内外の研究者による医工薬融合領域での事業化事例を学ぶとともに、本カリキュラムで培われた経験と知識を総動員し、学生自身の研究成果をもとにした事業化のプランを作成し、実践力を養うことを目的としている。事業化プランの作成時には、医学系や工学系に在籍する同世代の異分野の大学院生と議論する場を設けることで、各自の研究の視点を広げると共に、異分野の研究者とのコミュニケーション力を磨く機会を提供している。
これらの運営は、加藤に加え、薬学系の特任教員である早川と医学系、工学系、社会還元系の特任教員（計９人）が中心になって行っている。

自己点検･評価
私共のグループは、医工薬の融合教育研究という、新しい枠組みでの研究を行うと共に、ナノバイオ融合最先端研究を推進した。2010年には、分析化学や物理化学の分野の一流の国際誌に３報の論文を発表することができた。特に、光によるタンパク質の機能制御法に関する論文（学術
論文１）は、注目すべく論文に選ばれ、国内の新聞等で多数紹介され、非常に注目を浴びた。引き続き、オリジナリティーの高い、優れた成果が産み出せるように努力し続けることが重要であると考えている。
今年度は、GOCE の短期留学生をドイツから受け入れることで、国際的な研究及び教育環境の構築にも力を入れた。

学術論文
１ Murayama S, Kato M. Photocontrol of biological activities of protein by means of a hydrogel. Anal.
Chem., 82: 2186-2191, 2010.
２ Morikawa K, Mawatari K, Kato M, Tsukahara T, Kitamori T. Streaming potential/current
measurement system for investigation of liguid confined in extended-nano space. Lab Chip, 10:871-875, 2010.
３ Kato M, Inaba M, Tsukahara T, Mawatari K, Hibara A, Kitamori T. Femto liquid chromatography with
atto-liter sample separation in the extended nanospace channel Anal. Chem., 82: 543-547, 2010.

－270－
目次へ

総説・著者
１ 加藤 大, “最近の HPLC の高性能化 「ナノ LC」から「フェムト LC」へ” ファルマシア,
46, 1135-1139, 2010.

学会発表など【国際学会】
１ Kato M, Murayama S. “Control of Biological Activities of Proteins in Living Cell using Protein
Encapsulated Nanoparticle” International Conference on Biomaterials Science 2011 ICBS2011(Tsukuba, March 2011)

－271－
目次へ

◆ 医薬政策学講座 ◆特任教授 津谷喜一郎（つたに・きいちろう)昭和54年東京医科歯科大学医学部卒、昭和58年同大大学院医学研究科博士課程修了
元職：東京医科歯科大学難治疾患研究所助教授、医学博士
前職：東京大学大学院薬学系研究科医薬経済学寄付講座客員教授

特任助教 五十嵐 中（いがらし・あたる)
平成14年東京大学薬学部卒、平成20年同大大学院薬学系研究科博士課程修了
博士（薬学）

研究の概要
本講座で行っている研究の概要を講座開設趣意書に記載されている５つの課題、その他、の構成で記す。
１．ジェネリック医薬品の現状分析とヘルスシステムの中の合理的使用のあり方⑴ 欧米におけるジェネリック医薬品政策
欧米では、ジェネリック医薬品が幅広く使用されている国とされていない国があり、一様ではない。ジェネリック医薬品の使用に対して、上昇する医薬品費を抑制するツールとして積極的な国(ドイツ、英国、オランダ、デンマーク、スイス)と、もともと医薬品の価格抑制が働いているために消極的な国(スペイン、ポルトガル、ギリシャ、イタリア)がある。
その普及策としては、製薬企業に対しては薬価制度や早期開発を可能にする特許制度、医師や薬剤師に対しては、ジェネリック処方の促進、代替調剤と報酬システム、患者に対しては、自己負担の減額などがあげられる。
⑵ フランスのジェネリック医薬品政策
ひきつづいて、フランスのジェネリック医薬品政策について研究を進めている。フランスでは 2000 年から 2009 年の 9 年間でジェネリック医薬品シェアが 5 倍伸びている。ジェネリック
医薬品促進のドライビングフォースは薬剤師に対する経済的インセンティブの付与である。経
済的インセンティブとして、(1)代替調剤時の先発品マージンの補償、(2)先発品よりもジェネ
リック医薬品により大きい公的許容値引き・リベート、また公的バックマージンが設定されている。また参照価格制度が導入されている。保険者、薬剤師、医師団体が品目ごとにジェネリック医薬品代替調剤率協定を結び、支払団体のきめ細かな指導・監視により目標を達している。
２．生物学的製剤などの高価な医薬品の経済分析⑴ 抗リウマチ薬の薬剤経済評価
1) IORRA コホートを用いた関節リウマチ患者の間接費用推計に関する研究
関節リウマチ（rheumatoid arthritis: RA）について、昨 2009 年度はコスト面の推計として、
－272－
目次へ

RA の疾病負担（disease burden）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。本 2010 年度はさらに拡張して、RA による間接費用 (indirect cost) もしくは生産性損失 (productivity loss)を推計し、QOL と病態との関係を評価した。
東京女子医科大学・膠原病リウマチ痛風センターの大規模コホート・IORRA を利用し、RA の間接費用について広汎な推計を行うとともに、それらの費用と EQ-5D スコアや JHAQ スコアとの関係を解析した。具体的には、就業形態に関する質問と、病状悪化や通院によって仕事や家事が出来なかった日数についての質問を組み合わせ、平均の労働損失時間を算出した。そして 2009 年賃金センサスのデータから性と年齢で調整した平均時給を算出
し、間接費用を算出した。さらに、これらのコストと、QOL スコアとの関係を評価した。
解析には、2008 年 10 月に行われた第 17 回リウマチ調査のデータを用いた。
RA による就業不可時間は患者 1 人当たり 435.1 時間、年間の患者 1 人当たりの間接コス
トは 76.2 万円となった。この値は、QOL の低下とともに増大した。積極的な疾患コントロールにより、直接コストのみならず、間接コストも抑制しうる可能性が示唆された。
2)

SURPRISE 試験をベースにした生物学的製剤の薬剤経済評価の実施可能性に関する研究
日本で進行中のトシリズマブに関する SURPRISE 試験をベースにした生物学的製剤の薬剤
経済評価の可能性について、海外の研究のレビューを含めて考察した。2010 年 11 月現在
Pubmed および NHS-EED には、医療経済評価研究の収載はなかったが、NICE の医療技術評
価において、トシリズマブと MTX の併用療法は費用対効果に優れるという結果が公表されている。日本での臨床試験の結果を利用することで、同様に費用対効果を実証できる可能性が示唆された。

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。
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

－273－
目次へ

の推計を行った。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。
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。
⑷ ワクチンの医療経済評価
現在定期接種化が議論されているワクチンにつき、厚生労働科学研究「ワクチンの医療経済性の評価」研究班のもとで、研究班で作成した「ワクチン接種の費用対効果推計法」に従って、
HPV・肺炎球菌（小児及び大人）・百日咳ワクチンの医療経済評価を行った。
⑸ 天然痘根絶計画から学ぶこと
20 世紀に入り多くの疾病に対する世界的な対策が行われた。その中で最も成功を収めたのは、1967-80 年にかけて行われた天然痘根絶強化計画(Intensified Smallpox Eradication Program）
であろう。費用対効果の側面からこの強化計画を振り返ると何が見えるだろうか？ WHO による天然痘撲滅 30 年記念の 2010 年 5 月の式典では「天然痘の撲滅のおかげでワクチン接種、検疫は必要なくなった。死と後遺症の恐るべき負担を軽減するのに加え、年間 10 億ドル以上の資金の節約をもたらしている。
」とされた。
1958 年の時点では根絶計画の経済的効果は認められていたが、強化計画を採択するまでに10 年弱を要した。それはむしろ計画が成功するかについての科学的な疑い、政治的な理由からであろう。経済評価とは介入効果の臨床的エビデンスが明らかであるときに初めて意味をなすものであると言える。
⑹ 殺虫剤処理済蚊帳は費用対効果に優れるか？
Massachusetts Institute of Technology (MIT)の Poverty Action Lab.は、限られた資源を有効活用する観点から、費用対効果に優れた援助対象として 7 つの“Best buy”プロジェクトを 2007
年に選定した。この中には、日本で開発された殺虫剤処理済の蚊帳 (insectide-treated nets:
ITNs)も含まれる。その選択の妥当性を、英国ヨーク大学の医療経済評価データベース“NHSEED”に収載された関連研究を含め現状のエビデンスに批判的吟味を加えることで評価した。
Best buy プロジェクトの研究は、ITNs の無償配布と有償配布を比較し、無償配布の方が救命人数は増えるものの、有償配布の方が 1 人救命あたりの費用は少ないと結論している。

－274－
目次へ

NHS-EED においてヒットした 5 件の経済評価研究はいずれも ITNs が費用対効果に優れると結論しているが、対照の設定法など、一般化の際の問題点もある。現状のエビデンスのもとでは複数の課題があるものの、ITNs は費用対効果に優れた技術といえる。ITNs 関連エビデンスのさらなる整備とともに、援助対象の決定プロセスへ「費用対効果」の概念を適切に導入する手法の開発が望まれる。
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

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 WHO International Classification of Traditional Medicine (ICTM) project
WHO による国際疾病分類(International Classification of Diseases: ICD)は 1950 年から作業が開始され、1990 年の ICD10 が現在各国で使用されている。全 22 章からなる。次の ICD11 は、
IT 技術を活用することに加え、伝統医学をとりいれ第 23 章に入れることが計画されている。
このプロジェクトは International Classification of Traditional Medicine (ICTM)と称され、2009 年
8 月の香港での準備会を経て、2010 年 8 月に同じく香港で正式に第 1 回の会議が開催された。
ICTM Intervention と称し、生薬や漢方薬などの herbal medicine、鍼灸、その他のあんまや昌サージなどを含む領域の用語の標準化も、それに付随して始まった。津谷は、これまで WHOの ATC/DDD project に日本を代表して参加しており、ICTM Intervention はこれにも関係するところから、参加している。ただし WHO 本部での ICD 担当、医薬品の品質・安全性担当(Quality and Safety of Medicine: QSM)、伝統医学(traditional medicine: TRM)の 3 つの unit の協調が取れていないこと、中国政府が国家的にこのプロジェクトをサポートし、中国の標準を世界化しようと意図していることなどから、今後の展開は一筋縄ではいかないであろう。
⑵ ISO 249 project
上述した中国政府の中国医学の世界化の政策の一環として、商業的な標準化機構の世界的な組織である International Standardization Organization (ISO)へのアプローチが 2008 年から開始された。ISO は約 200 の Technical Committee (TC)を基本的な単位として活動している。当初、中国は ISO TC215 (Health Informatics)の Working Group（WG）3（Semantic content）に、Traditional Chinese Medicine (TCM)の Task Force(TF)を作ろうとしたが、国名が入った TF は認
められなかった。その後 2009 年 10 月に Traditional Medicine の TF が設立され chair が韓国人、Secretary は日本人が占め、中国の影響を小さくしたうえで活動している。
一方中国は 2009 年になり、ISO 215 とは別に新たな TC を設立しようと設立案を提出した。
同時期に韓国も鍼を中心に設立案を提出した。このため ISO の Technical Management Board(TMB)は、中国政府に対し、韓国や日本などを含めて Preliminary meeting を北京で開催することを提案し、2009 年 8 月に開催された。主要なトピックは TC の title と scope を決めること
－275－
目次へ

であった。だが中国が Traditional Chinese Medicine (中医薬)を主張するのに対し、日本や韓国
は、Traditional East Asian Medicine (TEAM)や Traditional Medicine（TM）を主張し、またそれに応じて scope もあいまいなままとなった。ところがその後、上海に ISO 249 の secretary officeが設立され、つづいて 2010 年 6 月におなじく北京で 1st plenary meeting が開催された。津谷は前年に引き続いて参加し、この会では head of Japanese delegation として参加した。しかし中国政府に強く支持された、ISO に不慣れなオーストラリア人の chair のもと、中国寄りの非民主的な会議がなされ、基本は“Task Force be established in the area of Quality and Safety, which
involves technical control of quality and safety of medical equipments and natural material”とあいまいな事項が決まったのみであった。
中国は経済的発展に裏付けられた国力と、愛国心が混ざった中医薬に対する思い入れとが混ざり、強引にプロジェクトを進めようとしており、日本は他の国と協力してこれに対応する必要がある。
⑶ 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 期も引き続いて、エビデンスレポート、診療ガイドライン、ベストケースの 3 つのタスクフ
ォーによる活動を持続している。このうち漢方製剤を用いたランダム化比較試験(randomized
controlled trial: RCT)を対象としたエビデンスレポートは、システマティック・レビューに準じた方法を取り入れ、システマティック・サーチと批判的吟味に基づき、第 3 者のコメント付きの構造化
抄録を作成しており 2010 年には、『漢方治療のエビデンスレポート 2010 -345 の RCT』を日本語版と英語版と作成し 2010 年 6 月に公表した。
http://www.jsom.or.jp/medical/ebm/index.html⑷ 東アジア伝統医学の有効性・安全性・経済性のシステマティックレビュー
上記、漢方薬のエビデンスのレビューの第 3 者の構造化抄録作成のプロジェクトをモデルとし、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」を開始した。
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中である。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ている。
⑸ 英国・欧州における薬用植物製品の現状と課題
1990 年代後半から、世界的に薬用植物製品の安全性に関して様々な問題が起こり、法的な規制の必要性が高まった。しかし一般的には、薬用植物製品は「自然で安全」と見做され、使用者数は大きく増えた。2004 年に欧州で薬用植物製品のための新承認制度を取り入れ、薬用植物製品の品質、安全性、有効性の基準が定められた。しかし新制度の実施からおよそ 6 年経った現在でも、 欧米国の伝統薬用植物製品以外、ライセンスを取得したアジア伝統薬用植物製品は存在しない。
－276－
目次へ

欧州で日本の薬用植物製品の市場が拡大できるために、また日本の現状と比較して、欧州の薬用植物製品の特徴を日本に紹介するために、 英国・欧州における薬用植物製品の現状と課題に関する情報を収集し、薬用植物製品を取り巻く問題を詳細に考察した。
収集した情報は「月刊和漢薬」誌で 12 回に分けてシリーズとして連載する計画を立て、2010 年は第 1 回から第 9 回までを掲載し、漢方薬も含まれている英国・欧州での薬用植物製品を用いた治療または販売の現状、現行の法的制度、話題になっている薬用植物の安全性や副作用問題、などを論じた。
５．医薬品ギャップの解消⑴ 薬害肝炎の検証及び再発防止に関する研究
薬害肝炎事件において原告と国とが和解したことに伴い、2008 年 1 月 15 日に基本合意書が取り交わされた。その合意に基づき「薬害肝炎事件の検証及び再発防止のための医薬品行政のあり方検討委員会」が設置され、これを支援する目的で 2008 年度に「薬害肝炎の検証および再発防止に関する研究班」（主任研究者：堀内龍也）が設立された。津谷は分担研究者として「使用・発症実態」と「医療側の検証」を担当し、以下の報告書のうち、第 2 章「薬害肝炎の発生・拡大に関する薬務行政責任」 (p.95-235)を執筆した(一部は、磯部哲との共同執筆)。
平成 20 年度厚生労働科学研究費補助金（医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合研究事業）「薬害肝炎の検証および再発防止に関する研究」中間報告書. 481p, 2009.3.27
2009 年度も本研究班は継続され、津谷は「行政関連の検証」と「使用・発症実態」を担当した。
平成 21 年度厚生労働科学研究費補助金（医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合研究事業）「薬害肝炎の検証および再発防止に関する研究」最終報告書.595p, 2010.3
この第 3 章「薬害肝炎の発生・拡大に関する薬務行政責任」 (p.272-353)の内、5 つの節、
すなわち、(2) 米国における血漿分画製剤関連の規制の歴史、(3) 有害事象などの報告制度の一元化、(4)市販後安全性監視計画を十分に実施できるための体制：ICH-E2E の実装に向けて、(5)「適応外使用の現状・問題点・解決法、(6) 未承認薬のコンパッショネート使用の具体化、を執筆（p.279-307）した。
なお、上記の平成 20 年度の報告書は、「中間報告」となっているが、正しくは「平成 20 年度総括・分担研究年度終了報告書」であり、平成 21 年度の報告書は、「最終報告書」となっているが、正しくは「平成 21 年度総括・分担研究年度終了報告書」であることが、2 年にわたるプロジェクトの事務局長を務めた安岡俊明により、明らかにされている。
平成 22 年度の報告書の内、(5)「適応外使用」の現状・問題点・解決法、(6) 未承認薬のコ
ンパッショネート使用の具体化、の 2 つのテーマは、医薬品ギャップに関係するものである。
⑵ 医薬品適応外使用に対する施策の日米比較

－277－
目次へ

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。
⑶ 未承認薬のコンパッショネート使用
同じく上記プロジェクトと並行して、2009 年度から、未承認薬のコンパッショネート使用(compassionate use: CU)に関して研究を進め以下を明らかにした。1) 1938 年の連邦食品医薬品
本で権限を得た米国 FDA は一貫して患者からの研究用医薬品へのアクセスに尽力してきたこと、2) EU は法体系で上位の“Regulation”に CU を位置づけ、運営は各国にゆだねる形である
こと、3)韓国は政府がオーファンドラッグセンターを創設し Treatment IND 制度も導入したこと、4)日本でも熱帯病・エイズ薬・ハンセン病薬で未承認薬の公的供給に実績のあること、を明らかにし、CU の日本での早期制度化を訴え、またその制度設計にあたっての 12 の留意点を論じた。
これらは 2010 年 2 月に「薬理と治療」誌に論文化したうえで、2010 年 3 月 8 の日の「薬害肝炎事件の検証及び再発防止のための医薬品行政のあり方検討委員会」の第 22 回会議で、研究班の津谷から報告され、委員会の最終提言に組み入れられた。
さらに多くの国の現状を分析し、より分かりやすい形での一般人向けの書籍化へ向けての研究を持続中である。
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お薬を薬剤師が確認することにより、重複投与や併用注意の事例を確認し医療安全に寄与した報告がある。一方、外来医療を中心とした薬局
薬剤師によるこのような活動事例はないものの、同様の潜在的な問題が懸念されている。米国
での調査によれば、処方薬だけでなく、OTC 薬やサプリメント・健康食品など、個々人が健康向上のために口にするものすべてを含んだ服用薬を対象とした場合、中高齢者の 9 割がいず
れかを使用しており、5 剤以上の複数併用が 30％、重大な薬物相互作用のリスクが懸念される
飲み合わせが 4％に認められるなど、医療安全上の問題が指摘されている。
そのため高齢者にとって安全な薬物治療の適正化を推進していくためには、薬の専門家である薬局薬剤師が、定期的に服用薬に関する相談や確認を行うことを通して、すべての服用薬のメリットとデメリットを患者自身に正しく理解してもらうことが大切である。海外では「ブラ

－278－
目次へ

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、スギ薬局の各店舗でも実施している。
⑵ 診療ガイドラインの法学的課題に関する研究
これまで、医薬分野においてどのような制裁・サンクションが政策として適しているかについて、法学的アプローチで研究してきている。2010 年は、昨 2009 年に引き続き、このアプローチをガイドラインという規範形態に絞った上で分析を行った。
まず、2009 年に行った研究を、日本においてガイドラインの解釈をめぐる争いを減らし、合理的かつ円滑に医薬の提供が行われることを目的として行った欧米諸国の制度との比較分析し、端的にまとめた。つぎに、調査対象国を増やす、分析視点を拡張する等により上記研究を深化させたものを論文化して日本医事新報に発表した。
さらに、2008 年 8 月に選出された厚労科研費医療安全・医療技術評価総合研究事業のリサーチレジデントとしての研究を進めた。2009 年が欧米諸国の制度との比較研究であったのに対し、2010 年は、日本の判例研究を行った。下級審裁判例を含めて判例を収集し、診療ガイ
ドラインの適正機能の社会的条件について考察を深めた。
⑶ 中国における ATC/DDD を用いた Drug Utilization Research のレビュー
ATC/DDD は Anatomical Therapeutic Chemical (ATC) classification system and the Defined Daily
Dose(DDD)を表し、WHO に薦められた薬物利用研究（ Drug Utilization Research :DUR）の際に使われる計測単位である。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 2,911 薬物利用研究を見つけた。 偶
数年研究論文（全部 1,268 篇）に対し分析を行った。さらに分析を進め、来年、欧文誌に投稿予定である。
WHO 必須医薬品リストに見る血漿分画製剤の歴史⑷ 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

－279－
目次へ

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。
⑸ WHO 必須医薬品リストに見る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考察。血漿分画製剤の医薬品としての特殊性をベースに、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追う。また、WHO から発行されている血液製剤を対象とした各種ガイドラインも併せて分析することで、EML における血漿分画製剤の位置付けを明らかにする。次年度、日本薬史学会年回で発表する予定。

教育の概要
１．学部教育学部教育としては、2001 年度より、4 年生に対し、「医薬経済学」として、夏学期(2009.4−6)の木曜日 (14:40−16:10) に 90 分授業を 9 回行った。本講義には、医療経済学の専門家と、日本製薬協の理事長を非常勤講師として招いた。内容は、(1)医薬経済学とは：研究 design、(2)経済評価の frame work と cost、(3)企業と医薬経済学、(4)endpoint, placebo, ethics、(5)Outcome:効果・効用・便益の測定、(6)システマティック・レビューと医薬経済学、(7)QALY League table と経済評価モデル、(8)医療費と診療報酬制度・薬価制度、(9)医薬経済学研究の check list と database、である。
また、2003 年度より「生物統計学」の講義を担当している。当初、4 年生に対し、冬学期の木
曜日(13:00-14:30) であったが、本年 2009 年度から 3 年生に対し、金曜日(11:20-12:20) に 60 分
授業を 15 回となり、本年度は双方の講義がなされた。本講義には、生物統計学と EBM(Evidence
Based Medicine)教育の専門家をそれぞれ非常勤講師として招いた。内容は、(1) イントロダクシ
ョン、生物統計学とは、(2)検定Ⅰ、(3)検定Ⅱ、(4)感度と特異度、(5)相関と回帰、(6)EBM における統計、(7) longitudinal design、(8) 多重比較と推定、である。
２．大学院教育
大学院生に対する隔年開催の「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、講義がなされた。
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。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。

－280－
目次へ

４．講座の学生などの教育講座としては、大学院博士課程 3 年生が 2 名、2 年生が 1 名、修士課程 2 年生が 1 名、1 年生
が 1 名卒研生が 2 名配属されている。また、研究員が 4 名、企業からの研究生が 1 名いる。研究テーマとして、自然科学的な方法論にもとづくものと、人文科学的なものとの 2 つをもたせるよ
うにしている。また、週 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 度以上は学会等での発表の機会を持つように研究に取り組んでいる。
5．薬剤経済学セミナー
2008 年 4 月より、本講座の学生並びに外部の研究者を対象とした薬剤経済学セミナーを毎週
金 曜 日 に 実 施 し て い る 。 前 期 は ア メ リ カ の 薬 学 生 を 対 象 に 書 か れ た 教 科 書 Essentials of
Pharmacoeconomics (Karen L. Kascati 著) を全 11 回のセミナーを通じて輪読した。また、後期は上級レベルの研究者を対象に書かれたテキスト Economic Evaluation in Clinical Trials (Henry A. Glickら著) を全 9 回のセミナーを通じて輪読した。本セミナーは薬剤経済学の基礎から実践まで最新の知識と方法を学ぶよい機会となっている。

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

－281－
目次へ

業績目録研究業績 (2010 年 1 月－12 月)
１．学 術 論 文
1) Kamioka H, Tsutani K, Okuizumi H, Mutoh Yoshiteru, Ohta M, Handa S, Okada S, Kitayuguchi J,
Kamada M, Shiozawa N, Honda T. Effectiveness of aquatic Exercise and balneotherapy: A summary ofsystematic reviews based on randomized controlled trials of water immersion therapies. J Epidemiol
2010; 20(1): 2-12.
2) Tsuji K, Tsutani K. Approval of new drugs 1999-2007: comparison of the US, the EU and Japansituations. Journal of Clinical Pharmacy and Therapeutics 2010; 35: 289-301.
3) Shiroiwa T, Sung YK, Fukuda T, Lang HC, Bae SC, Tsutani K. International survey on willingnessto-pay (WTP) for one additional QALY gained: What is the threshold of cost effectiveness? Health

Economics 2010; 19(4): 422-37.
4) Akazawa M, Imai H, Igarashi A, Tsutani K. Potentially inappropriate medication use in elderly
Japanese patients. Am J Geriatr Pharmacother 2010; 8(1).
5) Shiroiwa T, Motoo Y, Tsutani K. Cost-Effectiveness analysis of KRAS testing and cetuximab as lastline therapy for colorectal cancer. Mol Diagn Ther 2010; 14(6): 375-84.
6) Li B, Zhang MY, Mera A, Tsutani K. Are there any methods to stimulate drug development forneglected diseases beyond the intellectual properties system? The 24th Annual Meeting of Japan
Association for International Health, Sendai, Journal of International Health 2010; 25(4): 272
7) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. 未承認薬のコンパッショネート使用―日本において患者のアクセスの願いにどう応えるか―. 薬理と治療 2010; 38(2): 109-50.
8) 長澤道行, 中山健夫, 津谷喜一郎. 診療ガイドラインの新たな法的課題. 日本医事新報 2010;
4504: 54-64.
9) 滕麗達, 津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 1 回: 本シリーズを始めるに当たって. 月刊和漢薬 No.683 (2010.04): 3-4
10) 滕麗達,

津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 2 回: CAM と

herbal medicine の種類. 月刊和漢薬 No.684 (2010.05): 3-7
11) 滕麗達,

津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 3 回: Herbal

medicine の使用状況 月刊和漢薬 No.685 (2010.06): 3-6
12) 滕麗達,

津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 4 回: Herbal

medicine の小売業者. 月刊和漢薬. No.686 (2010.07): 2-513) 滕麗達,

津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 5 回: Herbal

medicine に関するレギュレーション－薬用植物製品の制度. 月刊和漢薬 No.687 (2010.08): 2-7
14) 滕麗達, 津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 6 回: Herbal
medicine に関するレギュレーション－Herbal medicine practitioner に関する制度の前篇. 月刊和漢薬 No.688 (2010.09): 3-715) 滕麗達,

津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 7 回: Herbal

medicine に関するレギュレーション- Herbal medicine practitioner に関する制度の後篇. 月刊和漢薬 No.689 (2010.10): 3-7

－282－
目次へ

16) 滕麗達,津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 8 回: Herbal

medicine の安全性に関する現状−おもな安全性問題. 月刊和漢薬 No.690 (2010.11): 3-617) 滕麗達, 津谷喜一郎. 英国・欧州における herbal medicine の現状と課題 第 9 回: リスクマネージメント・プラン. 月刊和漢薬 No.691 (2010.12): 9-1318) 津谷喜一郎、磯部 哲. 薬害肝炎の発生・拡大に関する薬務行政責任. In: 平成 20 年度厚生労働科学研究費補助金（医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合研究事業）「薬害肝炎の検証および再発防止に関する研究」(主任研究者：堀内龍也) 中間報告書. 2009.3.27
19) 津谷喜一郎. 薬害肝炎の発生・拡大に関する薬務行政責任. In: 平成 21 年度厚生労働科学研究費補助金（医薬品・医療機器等レギュラトリーサイエンス総合研究事業）「薬害肝炎の検証および再発防止に関する研究」(主任研究者：堀内龍也) 中間報告書. 2010.
20) 津谷喜一郎. IORRA コホートを用いた関節リウマチ患者の直接費用推計に関する研究. In: 平成
21 年度厚生労働科学研究費補助金. 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業. ｢免疫アレル
ギー疾患の予防・治療法の開発及び確立に関する臨床研究: 関節リウマチ患者の生命予後からみた至適医療の確立に関する臨床研究｣. （研究代表者: 山中寿） 総括・分担研究報告書
p.42-5.
21) 津谷喜一郎. IORRA コホートを用いた関節リウマチ患者の直接費用推計に関する研究. In: 平成
21 年度厚生労働科学研究費補助金. 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業. ｢免疫アレル
ギー疾患の予防・治療法の開発及び確立に関する臨床研究: 関節リウマチ患者の生命予後からみた至適医療の確立に関する臨床研究｣. （研究代表者: 山中寿） 研究報告書（免疫アレルギ
ー疾患分野）第 2 分冊. p.263-5.
22) 長澤道行．診療ガイドラインの法学的課題について．In: 平成 21 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「診療ガイドラインの新たな可能性と課題：患者・一般国民との情報共有と医療者の生涯学習」総括・分担研究報告書．2010．p.134-35．
23) 長澤道行．診療ガイドラインの法学的課題：適正機能の社会的条件．In: 日本救急医療財団(編)．平成 20 年度研究実績報告集．2009．p.119-29．
24) 長澤道行. 診療ガイドラインの法学的課題: 適正機能の社会的条件. In: 日本救急医療財団(編).
平成 21 年度研究実績報告集. 2010.p.159-71.
２．総説・解説
1) 川上純一, 津谷喜一郎. 欧米におけるジェネリック医薬品政策の現状からわが国が学ぶべきこと. 医薬品ジャーナル 2010; 46(1): 63-70.
2) 若山育郎, 高澤直美, 石崎尚人, 津嘉山洋, 津谷喜一郎. 第 7 回 WFAS 世界鍼灸学術大会（フランス・ストラスブール）参加報告－執行理事改選および JSAM から WFAS 執行部への提案－. 全日本鍼灸学会雑誌 2010; 60(1), 91-9.
3) 若山育郎, 関隆志, 高澤直美, 東郷俊弘, 津谷喜一郎 (司会）. （特別座談会）WFAS 世界鍼灸学会連合会学術大会 in ストラスブールを終えて－鍼灸の国際標準化と中国の動向－. 医道の日本 2010; 798, 23-36.
4) 津谷喜一郎. 提言・1

地域性を特徴とする伝統医学はグローバリズムを標榜できるのか. 医道の日本 2010; 69(5): 52-3.
－283－
目次へ

5) 津谷喜一郎, 五十嵐中. 生物学的製剤と薬剤経済評価. 日本臨牀 2010; 68(Suppl 5): 653-7.
6) 津谷喜一郎. くすりはリスク: 漢方薬から西洋薬をみる. 薬剤疫学 2010; 15(1): 31-43.
7) 津谷喜一郎. 日本東洋医学会の挑戦 345 件の漢方薬 RCT を評価 日常診療に活用してほしい.

日本医事新報 2010; 4504: 6-7.
8) 津谷喜一郎. 「エビデンスに基づくファーマシューテイカルケア」を 12 年間担当して―薬学
教育移行期の夜間大学院修士コース―. なごみ（慶應大学薬学部 KP 会） 2010; 61: 45-6.
9) 関隆志, 津谷喜一郎, 東郷俊宏, 豊玉速人, 鳥居塚和生, 元雄良治. ISO における中国伝統医学の標準化の動き(1)－中国の伝統医学国家戦略. 中医臨床 2010; 31(2): 90-4.
10) 山田和彦, 土田博, 大濱宏文, 梅垣敬三, 津谷喜一郎 (訳). 医学ポジションペーパー

乳児用

調整乳の成分に関する国際標準: ESPGHAN がコーディネートした国際専門家グループによる推奨. 薬理と治療 2010; 38(8): 689-710.[原著: Koletzko B, Baker S, Cleghorn G, et al. Global
standard for the composition of infant formula: recommendations of an ESPGHAN coordinatedinternational expert group. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2005; 41(5): 584-99.]
11) 津谷喜一郎, 五十嵐中, 白岩健. 分子標的薬の薬剤経済学. 日本臨牀 2010; 68(10): 1923-8.
13) 津谷喜一郎, 五十嵐中, 菊田健太郎. リウマチ治療の薬剤経済学. 治療学 2010; 44(10): 75-7.
14) 津谷喜一郎, 五十嵐中, 菊田健太郎. 生物学的製剤の費用対効果.

Medical Practice 2010;27(10): 2085-7.
15) 津谷喜一郎, 元雄良治, 中山健夫 (訳). CONSORT 2010 声明 ランダム化並行群間比較試験報
告のための最新版ガイドライン. 薬理と治療 2010; 38(11): 939-49.
16) 津谷喜一郎, 植田真一郎. 座長のまとめ. 大規模臨床試験の基盤整備: ルール・ファンド・利
益相反. 臨床薬理 2010; 41(3): 91S17) 津谷喜一郎. WPRIM(Western Pacific Region Index Medicus)紹介. J-STAGE NEWS 2010; 25: 1.
18) 津谷喜一郎. 医療と政策を科学の手法で定量化する. 日経サイエンス 2010; 12: 7.
３．著書
1) 津谷喜一郎, 五十嵐中. 医薬経済学: 基礎と応用. In: 杉山雄一, 柴﨑正勝, 長野哲雄, 松木則夫
(編). 創薬科学の魅力－東京大学大学院薬学系研究科からの発信－. 廣川書店, 2010.p.449-56.
４．学会や一般向けの講演
1) Tsutani K. Traditional Medicine in Japan: Current role and challenge for future. 2009 JICA-JICWELS
Study Programme for Pharmaceutical Affairs Experts. Tokyo, 25 November 2009
2) Tsutani K. Pharamacogenetics: Pharmacoeconomics and policy implication. Third International
Academic Forum “Strategy and Scientific Tools to Facilitate Processing Basic Discovery Seeds to
Meet Clinical Needs” Advanced Medical Research Center, Yokohama City University. Yokohama, 3
February 2010. Proceedings. p.29.
3) 津谷喜一郎. ファーマコジェネティクス: 薬剤経済学と政策への意味. セッション 3: 個別化医療の課題と未来. 第 3 回横浜市立大学先端医科学研究センター国際学術フォーラム・基礎研究
シーズを臨床ニーズに活かす戦略と科学的ツール. 横浜, 2010.2.3. フォーラム報告書. p.93,
p.151-3.

－284－
目次へ

4) 津谷喜一郎. 診療ガイドラインと灰色領域－保険制度・WHO－. 平成 21 年度厚生労働科学研
究研究成果等啓発事業「診療ガイドラインを巡る新たな課題」. 東京, 2010.2.20.
5) Tsutani K(organizer & co-chair). Symposium 1: Health Promotion Using Traditional Medicine: Tailermade ibyo Treatment. The 15th International Congress of Oriental Medicine “Harmony of Oriental
Medicine and Modern Medicine”, Chiba, 27 February 2010. Program & Abstracts. p.79.
6) Tsutani K(organizer & co-chair). Symposium 2: Health Insurance Coverage of Traditional Medicine in
East Asia: Utilization Research and Evidence. The 15th International Congress of Oriental Medicine“Harmony of Oriental Medicine and Modern Medicine”, Chiba, 27 February 2010. Program &Abstracts. p.81.
7) Tsutani K. Kampo drug utilization and health insurance coverage in Japan. Symposium 2: Health
Insurance Coverage of Traditional Medicine in East Asia: Utilization Research and Evidence. The 15th
International Congress of Oriental Medicine “Harmony of Oriental Medicine and Modern Medicine”,
Chiba, 27 February 2010. Program & Abstracts. p.84.
8) Motoo Y, Tsutani K. “Tsutaeru” project on evidence of kampo medicine: Activities of the Special
Committee for EBM, Japan Society for Oriental Medicine. Country/ Region Topics 5: Japan. The 15th
International Congress of Oriental Medicine “Harmony of Oriental Medicine and Modern Medicine”.
Chiba, 27 February 2010. Program & Abstracts. p.121.
9) 津谷喜一郎. 食品の機能評価: QALY と DALY を中心として. ILSI Japan 食品機能性研究会セミ
ナー. 東京, 2010.3.18.
10) 津谷喜一郎. 「同等」のコントロバシー－ジェネリックの「おなじ」と「同等」－. 日本薬学会第 130 年会ランチョンセミナー. 岡山, 2010.3.29. プログラム. p.35.
[http://nenkai.pharm.or.jp/130/web/]
11) 加藤陽, 五十嵐中, 牧田比呂仁, 福田敬, 西村正治, 津谷喜一郎. 日本における慢性閉塞性肺疾
患の医療経済評価モデルの構築. 日本薬学会第 130 年会. 岡山, 2010.3.30. プログラム. p.212.
[http://nenkai.pharm.or.jp/130/web/]
12) 陳鋒, 草間真紀子, 津谷喜一郎. 中国・日本・米国における医薬品副作用/有害事象報告フォー
ムの比較. 日本薬学会第 130 年会. 岡山, 2010.3.30. プログラム. p.212.
[http://nenkai.pharm.or.jp/130/web/]
13) Tsutani K. Pharmacoeconomics in rheumatology. The 19th International Rheumatology Symposium 2:International Symposium Clinical aspects. 第 54 回日本リウマチ学会総会・学術集会, 第 19 回国
際リウマチシンポジウム. 神戸, 2010.4.24. プログラム・抄録集. p.121, p.357.
14) 五十嵐中, 田中栄一, 星大介, 井上永介, 瀬戸洋平, 中島亜矢子, 桃原茂樹, 谷口敦夫, 山中寿,
津谷喜一郎. IORRA コホートを用いた RA 患者の直接非医療費負担に関する検討. 第 54 回日本
リウマチ学会総会・学術集会, 第 19 回国際リウマチシンポジウム. 神戸, 2010.4.24. プログラ

ム・抄録集. p.561.
15) 田中栄一, 星大介, 五十嵐中, 井上永介, 瀬戸洋平, 中島亜矢子, 桃原茂樹, 谷口敦夫, 津谷喜一郎, 山中寿. IORRA コホートを用いた RA 患者の直接医療費負担に関する検討. 第 54 回日本
リウマチ学会総会・学術集会, 第 19 回国際リウマチシンポジウム. 神戸, 2010.4.24. プログラ

ム・抄録集. p.561.
－285－
目次へ

16) Tsutani K. Pharmacoeconomics in rheumatology. The 19th International Rheumatology Symposium 2:International Symposium Clinical aspects. The 54th Annual Scientific Meeting and The 19thInternational Rheumatology Symposium. Kobe, 24 April 2010. Modern Rheumatology 2010; 20 Suppl:
S73.
17) Igarashi A, Tanaka E, Hoshi D, Inoue E, Seto Y, Nakajima A, Momohara S, Taniguchi A, Yamanaka
H, Tsutani K. Analysis of direct non-medical cost for care of rheumatoid arthritis patients using alarge cohort database, IORRA. The 54th Annual Scientific Meeting and The 19th International
Rheumatology Symposium. Kobe, 24 April 2010. Modern Rheumatology 2010; 20 Suppl: S212.
18) Tanaka E, Hoshi D, Igarashi A, Inoue E, Seto Y, Nakajima A, Momohara S, Taniguchi A, Tsutani K,
Yamanaka H. Analysis of direct medical cost for care of rheumatoid arthritis patients using a large
cohort database, IORRA. The 54th Annual Scientific Meeting and The 19th International Rheumatology
Symposium. Kobe, 24 April 2010. Modern Rheumatology 2010; 20 Suppl: S212.
19) Tsutani K. Pharmacoeconomics in rheumatology. The 19th International Rheumatology Symposium 2:International Symposium Clinical aspects. The 19th International Rheumatology Symposium. Kobe, 24
April 2010. Syllabus. p.47.
20) Beresniak A, Auquier P, Duru G, Krueger GG, Talarico S, Tsutani K, De Linares Y, Berger G. 身体的 外 見 に 特 異 的 な 新 し い 国 際 QOL 尺 度 の 開 発 と 重 要 性 : BeautyQol

Development andAcceptability of a new international quality of life instrument specific to physical appearance:
beautyqol. 第 35 回日本香粧品学会. 東京, 2010.6.3.
21) 上岡洋晴, 奥泉宏康, 半田秀一, 岡田真平, 北湯口純, 鎌田真光, 塩澤信良, 津谷喜一郎. 水中運動の非ランダム化比較試験のシステマティック・レビュー: エビデンスの包括整理と質評価.
第 75 回日本温泉気候物理医学会総会・学術集会. 栃木, 2010.6.4. 日本温泉気候物理医学会雑誌 2010; 74(1): p.45.
22) Tsutani K(chair). International Symposium on Variation of Traditional Medicine in neighboring
Countries to China: Diversity and Standardization. 中国近隣諸国の伝統医学のバリエーション:
多様性と標準化. 第 61 回日本東洋医学会学術総会 国際シンポジウム. 名古屋, 2010.6.5. 日本東洋医学雑誌 2010; 61( Suppl): p.30.
23) 津谷喜一郎, 詫間浩樹, 新井一郎. 漢方製剤の RCT は漢方製剤使用実態のどこまで説明できるか？ 第 61 回日本東洋医学会学術総会. 名古屋, 2010.6.5. 日本東洋医学雑誌 2010; 61(Suppl):
p.245.
24) 津谷喜一郎 (座長), 岡部哲郎. EBM②. 第 61 回日本東洋医学会学術総会. 名古屋, 2010.6.5. 日本東洋医学雑誌 2010; 61(Suppl): p.52-3.
25) 正木朋也, 津谷喜一郎. エビデンスに基づく医療（EBM）の展開から学ぶもの. ―EBM 普及に伴い経験した課題と解決策―. 日本評価学会春季第 7 回全国大会. 東京, 2010.6.19. 発表要旨

集録 p.163-6.
26) 正木朋也, 津谷喜一郎. エビデンスに基づく医療（EBM）の展開から学ぶもの. ―EBM 普及に伴い経験した課題と解決策―. 日本評価学会春季第 7 回全国大会. 東京, 2010.6.19. 日本評価研究 2010; 10(1): 3-16.
27) 津谷喜一郎. DALY とプライオリティ医薬品―開発品目の選択―. （財）ヒューマンサイエン

－286－
目次へ

ス振興財団平成 22 年度医療ニーズワーキンググループ第 3 回会議. 東京, 2010.7.2.
28) 津谷喜一郎. 倫理の視点から. 第 2 回東京大学メディカルキューブシンポジウム ｢社会に開かれたトランスレーショナルリサーチの推進を目指して｣. 東京, 2010.7.5.
29) 寺岡章雄. 未承認薬のコンパッショネートユースの制度化をめぐっ. JAPhMed 第 3 回製薬医学セミナー. 東京, 2010.7.24.
30) 津谷喜一郎. 医薬品情報学と薬剤疫学: エビデンスを「つたえる」ことと「つくる」こと. 第13 回日本医薬品情報学会総会・学術大会 教育講演 1. 浜松, 2010.7.25. 抄録集. p.26.
31) 津谷喜一郎. ファーマコジェネティクスとファーマコエコノミクス. シンポジウム 6「ファーマコゲノミクス検査の展望と課題」 (遺伝子診断・検査技術推進フォーラム). 第 17 回日本遺伝子診療学会. 津, 2010.8.7. プログラム・抄録集.p.48.
32) Suzuki H, Nakayama T, Tsutani K. Ten years history of CPGs (clinical practice guidelines)
development in Japan.Guidelines International Network Conference 2010.Chicago, 25-28 August
2010. Program p.31.
33) Shiroiwa T, Motoo Y, Tsutani K. Cost- effectiveness analysis of k-ras testing and cetuximab formetastatic colorectal cancer in Japan. ISPOR 4th Asia-Pacific Conference. Tailand, 5-7 September
2010.
34) 五十嵐中, 正木朋也, 佐々木亮, 橋本義彦, 津谷喜一郎. 殺虫剤処理済蚊帳は費用対効果に優れるか？ ―貧困アクションラボによる Best Buy プロジェクトの批判的吟味―. 第 25 回日本
国際保健医療学会学術大会. 福岡, 2010.9.11-12. プログラム抄録集.p.125.
35) 橋本義彦, 津谷喜一郎. 天然痘根絶計画から学ぶこと: 費用対効果の観点から. 第 25 回日本国
際保健医療学会学術大会. 福岡, 2010.9.11-12. プログラム抄録集.p.126.
36) 津谷喜一郎. Publication ethics ―研究成果の公表における倫理的問題―. シンポジウム ｢体力医学研究の倫理と法｣. 第 65 回日本体力医学会大会. 市川, 2010.9.17. 予稿集.p.38.
37) 津谷喜一郎. 臨床検査の価値と医療経済－臨床経済学の方法論は役立つか？ シンポジウム 1｢臨床検査と医療経済: 臨床検査は正当に評価されているか？｣. 第 50 回日本臨床化学会年次学術集会. 甲府, 2010.9.24. 臨床化学 2010; 39(Supp.1): p.43.
38) Bo Li, Mengyun Zhang, Akiko Mera, Kiichiro Tsutani. Are there any methods to stimulate drug
development for neglected diseases beyond the intellectual properties system? The 24th Annual
Meeting of Japan Association for International Health. Sendai, 5-6 August 2009. Journal ofInternational Health 2010; 25(4) p.272.
39) 菊田健太郎, 五十嵐中, 大濱宏文, 池田秀子, 斎場仁, 津谷喜一郎. 健康食品は医療費を低減するか？―米国の Lewin 研究を批判的に読む―. 第 69 回日本公衆衛生学会総会. 東京,
2010.10.28.
40) 津谷喜一郎. ファーマコゲノミクス検査の医療経済学からの考察. 日本人類遺伝学会第 55 回
大会. さいたま, 2010.10. プログラム・抄録集. P.87.
41) Tsutani K. Physician-pharmaceutical industry interaction: Japanese experiences. Session1: A
guideline of physician-pharmaceutical industry interaction(PPⅡ). The Korean Society for Medical
Ethics Bi-Annual Conference 2010, Seoul, 30 October 2010.
42) Tsutani K. Evidence report of kampo medicine: examples of the use of kampo sho diagnosis. First

－287－
目次へ

Korea-Japan Workshop on EBM in Traditional East Asian Medicine. Seoul, 31 October 2010.
43) Tsutani K. History of globalization of traditional east asian medicine and emerging international
standard setting: from cultural and ethics point of view. Beijing Forum 2010, Beijing, 7 November
2010. Conscience and Commitment of Medicine p.204-5.
44) Beresniak A, de Linares Y, Auquier P, Krueger GG, Talarico S, Tsutani K, et al. International covalidation of life instrument specific to physical appearance: beautyqol. ISPOR 13th Annual European
Congress, Prague, Czech, 7 November 2010.
45) Igarashi A, Kikuta K, Hosi D, Tanaka E, Yamanaka H, Tsutani K. Conjoint analysis of reduction ofco-payment rate of national health insurance system in Japan. ISPOR 13th Annual European Congress,
Prague, Czech, 7 November 2010.
46) Igarashi A, Kikuta K, Hoshi D, Inoue E, Seto Y, Nakajima A, Momohara S, Taniguchi A, Yamanaka H,
Tsutani K. Analysis of direct medical and non-medical costs for care of rheumatoid arthritis patientsusing large cohort database, IORRA. ISPOR 13th Annual European Congress, Prague, Czech, 7
November 2010.
47) Tsutani K. Early days of RCTs in east Asia – From 731 unit to Korean war–. The Korean Society for
the History of Medicine Biannual Conference, Eum Sung, ROK, 12 November 2010.
48) 寺岡章雄, 津谷喜一郎. 日本の薬系大学でのドライラボの歴史と現状－衛生裁判化学から社会薬学まで－. 日本薬史学会 2010 年会. 東京, 2010.11.13.
49) 津谷喜一郎. レギュラトリーサイエンスの動向と将来. シンポジウム 3) ｢創薬研究における最近の維持全員懇談会話題｣. 平成 22 年度（社）日本実験動物学会. 東京, 2010.11.17.
50) Tsutani K. Traditional Medicines in Japan: Current role and challenge for future. JICA-JICWELS
Study Programme for Good Governance of Medicines for Pharmaceutical Regulation Authorities,
Tokyo, 30 November 201051) 津谷喜一郎, 別府宏圀(座長). シンポジウム 2「臨床試験と情報公開」. 第 31 回日本臨床薬理学会年会. 京都, 2010.12.1. 臨床薬理 2010; 41 Suppl: S118.
52) 古田隆久, 宇野司, 越前宏俊, 勝谷友宏, 津谷喜一郎, 三輪宜一, 植田真一郎, 消化器疾患領域における分子標的薬における PGx とそのエビデンス評価. シンポジウム 15 ｢分子標的薬とゲ
ノムバイオマーカー｣. 第 31 回日本臨床薬理学会年会. 京都, 2010.12.3. 臨床薬理 2010; 41
Suppl: S156.
53) 福澤学, 井上雅夫, 津谷喜一郎. 米国の保健医療制度のなかの「適応外使用」問題. 第 31 回日本臨床薬理学会年会. 京都, 2010.12.2. 臨床薬理 2010; 41 Suppl: S275.
54) 稲垣英仁, 田代志門, 津谷喜一郎. 日本の「先進医療」は診療か研究か－ヘルシンキ宣言第 35
項との関係から考える－. 第 31 回日本臨床薬理学会年会. 京都, 2010.12.2. 臨床薬理 2010; 41
Suppl: S275.
55) 津谷喜一郎, 五十嵐中. SURPRISE 試験をベースにした生物学的製剤の薬剤経済評価の実施可
能性. In: 厚生労働科学研究費補助金 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業 「関節リウ
マチに対する生物学的製剤の作用機序、投与方法、治療効果等に関する研究」. (研究代表者:竹内 勤)平成 22 年度リウマチ関連三班合同研究発表会. 東京, 2010.12.17. プログラム・抄録
集.

－288－
目次へ

56) 津谷喜一郎, 五十嵐中, 星大介, 田中栄一. IORRA コホートを用いた関節リウマチの間接費用推計に関する研究. In: 厚生労働科学研究費補助金 免疫アレルギー疾患等予防・治療研究事業｢免疫アレルギー疾患の予防・治療法の開発及び確立に関する臨床研究: 関節リウマチ患者の生命予後からみた至適医療の確立に関する臨床研究｣. （研究代表者: 山中寿）平成 22 年度リ
ウマチ関連三班合同研究発表会. 東京, 2010.12.17. プログラム・抄録集.
57) 津谷喜一郎. 医療技術評価部会. 第 8 回診療ガイドライン作成グループ意見交換会プログラム～Minds 事業のあゆみと診療ガイドライン作成の最新情報）～. 東京, 2010.12.25.
５．学外講義・その他
1) 津谷喜一郎. 代替医療・プラセボ・倫理. 東京大学大学院医学系研究科医療倫理学講座・グローバル COE プログラム「次世代型生命・医療倫理の教育研究拠点創成」(UT-CBEL) ｢平成 21
年度医療倫理学特論Ⅱ｣. 東京, 2010.2.12.
2) 津谷喜一郎. 医療経済とレギュラトリーサイエンス. 東京女子大学・早稲田大学共同先端生命医科学専攻 ｢医療レギュラトリーサイエンス特論｣. 東京, 2010.7.3.

－289－
目次へ

◆ 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

研究の概要
本講座の目的は、大学の本分であるイノベーションを活性化し、それらの成果をスムーズに事業化などを通じて社会に還元する基盤を整備することにある。これを実現するには１．学産連携、
２．クロスオーバーの人材養成、３．大学の発明発見の商業化、を重点項目として取り組む必要がある。即ち：１．学産連携を円滑に推進できる環境がこれからの医薬・ライフサイエンス産業の発展にとって必須であるとの認識に立ち、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学産連
携の「新しい仕組み」を開発・提案していく。
２．進歩する医療が社会との接点を拡大するのに伴い、大学の薬学、医学・病院は本来の専門性の枠を越えて、多方面の専門領域を総動員して複雑な課題に対応することが求められている。この領域の事業や企業活動の経営には、医療の特殊性や最先端の科学技術の理解が前提となる事が多い。従って本講座においては、医薬・医療の専門知識を持っている人材に経営や IT などの他分野の専門教育と研究の機会を提供し、機動性に富んだクロスオーバー型人材を養成することが重要な使命である。
３．学産の交流が充分な環境の下、クロスオーバー型人材が活躍する条件がそろえば、大学の研究
成果の社会還元は極めてスムーズに促進されると考えられる。特に薬学、医学の分野の研究は他の産業と異なり、著しく大学に人的資源が集中しているため、大学が変貌するインパクトは極めて大きいといえる。
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、産学官連携を通じた研究成果の事業化と多面的な研究に対する内外の期待は年々高まっており、学問領域横断的な新たな薬学研究の推進が期待されている。このことを受け、本講座の主要な研究テーマとして以下の３つのドメインを設け研究を行っている。すなわち：

－290－
目次へ

１．日本の医薬品・ライフサイエンス産業研究・医薬産業構造の再編成および製薬企業の合併・統合に関する研究
・医薬研究開発マネジメントのあり方に関する研究
２．日本のヘルスケア産業研究
・医療情報の利活用に関する研究
・コンシューマー・ヘルスケア製品の適正使用と情報提供のあり方に関する研究
３．ライフサイエンス、ヘルスケア領域における産学連携と新産業創生の研究・ベンチャー企業およびベンチャーキャピタルに関する研究・産官学連携のあり方に関する研究
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）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）
大学院講義「基礎薬科学特論Ⅳ」（夏学期 2 コマ担当）
２．公開講座・目的：医薬・ライフサイエンス領域のホット・トピックを幅広く扱い、また学外にも参加機会を提供する。
・内容：ファーマコビジネス・イノベーション教室「平成 22 年度公開講座「医療経営イニシアテ
ィブ」
（後期）
」
、
「PBI 公開セミナー」（不定期実施）－291－
目次へ

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。2010 年度からは大学院博士課程 9名、研究生 3 名、受託研究員 2 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。また、2010 年 3 月には、
社会人特別選抜大学院生から学位取得者 1 名を輩出した。

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、「医療経営イニシアティブ」（後期）、PBI 公開講座（不定期）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。
2007 年９月より、第 2 期目 (～2012 年８月) がスタートした。2008 年より東京大学グローバ
ル COE プログラム「学融合に基づく医療システムイノベーション（Center for Medical System
Innovation：CMSI）」に参画し、木村廣道教授は社会還元系リーダーを務めている。また、2009 年
より最先端研究開発支援プログラム「ナノバイオテクノロジーが先導する診断・治療イノベーション」に参画している（木村廣道教授は共同提案者）。前述の PBI 公開講座は CMSI のカリキュラムとして採用されており、薬学系研究科・薬学部の学生に止まらず、医学・工学系の学生を始めとした異分野を専攻する学生に対しても広く教育プログラムを提供している。また、海外の大学から夏期交換留学生を受け入れ、当教室からは留学生を派遣するなど、国際的な研究環境の構築および国際的観点からの教育・研究活動の推進にも力を入れている。

論 文・総 説1.

Ken Takahashi, Shintaro Sengoku, Hiromichi Kimura, Driving clinical study efficiencies by using a
productivity breakdown model: Comparative evaluation of a global clinical study and a similar
Japanese study, Journal of Clinical Pharmacy and Therapeutics, online (in press)

著 書1.

木村廣道（監修）.「医療産業の変革 劇的なタイミング (2010 年)」かんき出版

学 会・講 演
1. 木村廣道. 東大 EMP「創薬 第 5 回変化する世界・日本の製薬産業の構造と国際戦略-医薬品
産業は日本の成長戦略を担えるか？-」（2010.2）
2. 木村廣道. 「 「医薬品産業における事業戦略」FDD セミナー 薬学振興会(2010.2)
－292－
目次へ

3. 木村廣道. 医療経済サミット：製薬・医療機器産業の成長戦略：国家成長のドライバーとしての医療(2010.2)
4. 木村廣道. 「医薬品開発-日本の競争力-」浜松医科大学(2010.2)
5. 木村廣道.

First(最先端）キックオフミーティング「これまでの成果と今後の研究計画 」(独)

科学技術振興機構(2010.3)
6. 木村廣道. 文部科学省 研究開発における民間資金の活用に関する有識者懇談会(2010.3)
7. 木村廣道.

薬学生のためのリーディングカンパニーによる 医療・医薬品業界研究セミナー「劇的な変化を遂げる医療・医薬品業界-多様な役割が新たな産業構造を創出する-㈱アインファーマシーズ(2010.3)
8. 木村廣道. 協和発酵キリン㈱ 記者勉強会(2010.3)
9. 木村廣道. 教育フォーラム 学校と企業・経営者の交流活動推進委員会(2010.3)
10. 木村廣道. 産学連携本部主催第 19 回科学技術交流フォーラム(2010.6)
11. 木村廣道. 「多細胞体構築・移植技術ワークショップ 分科会」(独)科学技術振興機構(2010.6)
12. 木村廣道. 「第二次バイオベンチャー時代の幕開け -日本発本格派企業群の素顔とは-」バー
クレイズ・キャピタル証券㈱(2010.8)
13. 木村廣道. ＦＩＲＳＴ（最先端）全体会議講演(2010.9)
14. 木村廣道. 「企業における R&D 及び人材育成の重要性と、 MBA ホルダーに求める人材としての気質」青山学院同窓祭特別講演会「世界変革の時代を生き抜くキャリア戦略」(2010.9)
15. 木村廣道. 「Beyond Japan Dissing - Academia-Industry Bridge over Troubled Water-」Pharma
Delegates October meeting(2010.10)
16. 木村廣道. 第 5 期東大 EMP「創薬 第 3 回 日本の強みが推進する ライフ・イノベーション
産業 」(2010.11)
17. 木村廣道. 米国ルース大使と学生交流会 司会(2010.12)
18. 志村裕久、 桝田祥子、木村廣道「2008 年度の診療報酬改定における後発医薬品の使用促進の影響」日本薬学会第 130 年会(2010.3)
19. Ohira T, Masuda S. et al. Risk Factors for Sudden Cardiac Death among Japanese: The Circulatory
Risk in Communities Study (CIRCS) .AHA 50th Annual Conference on Cardiovascular Disease
Epidemiology and Prevention(2010.3)

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
桝田祥子
・ 工業所有権審議会試験委員（弁理士試験）
－293－
目次へ

◆ 医薬品情報学講座 ◆特任教授(兼担)

澤田 康文（さわだ・やすふみ）

東京大学大学院情報学環・学際情報学府 教授（平成21年３月まで）

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

特任教授(兼担)堀里子（ほり・さとこ）（平成21年４月より特任准教授に昇任）

東京大学大学院情報学環・学際情報学府 准教授（平成21年４月より）

平成９年東京大学薬学部卒、平成11年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 特任講師、博士（薬学）特任講師

三木 晶子（みき・あきこ）

昭和50年神戸薬科大学薬学科卒、昭和52年同大大学院薬学系研究科修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 研究員、薬学博士

特任助教

佐藤 宏樹（さとう・ひろき）

平成14年九州大学薬学部卒、平成16年同大大学院薬学府修士課程修了
前職：東京大学大学院薬学系研究科 研究員、修士（薬学）

研究の概要「創薬」研究は、巨額の研究開発費や大規模な市場を背景に、近年のゲノム創薬などの追い風も受け、学問的にも産業的にも大きな発展を遂げてきた。これに対して、医薬品が市販された後の「育薬」(新たな効能効果、使用法を発見・実証する、副作用の回避法を探る、患者個別化医療のための情報を作る、など）や「医薬品適正使用」（薬を正しく使うこと）のための研究は、非常に立ち後れている。この両者のアンバランスによって、薬害が生じたり、優れた医薬品が市場からの撤退を余儀なくされたり、医療費が高騰するなどの不利益がもたらされていると考えられる。また、医薬品適正使用・育薬を推進してこうした現状を打破するためには、「医薬品情報」の１）適正な収集、２）薬物動態・薬力学に基づく評価・解析、３）最適な規格化/標準化/
電子化、４）医療現場に対する適切な提供、も重要な要素となる。当講座は、育薬・医薬品適正使用研究を、主に医薬品情報の立場から推進するために設立された。
以下に、現在、我々が取り組んでいる主要な研究テーマを記す。
１．薬物動態・薬力学的手法による、ヒトにおける薬効・副作用の定量的予測
医薬品がヒトに投与されてから、実際に薬理効果（治療効果や副作用）が発現するまでには、さまざまなプロセスが介在している。すなわち、吸収、分布、代謝、排泄などの薬物動態学的プ
ロセスや、受容体などの機能蛋白質との結合、その後の薬効発現などといった薬力学的プロセスである。また、これらのプロセスには、病態、個人差、薬物相互作用、蛋白質の発現誘導、日周
リズムといったさまざまな変動要因が影響を及ぼす。こうしたそれぞれのプロセスや、それらに対する変動要因に関しては、個々に詳細な研究が進められてきた。しかしながら、実際にある医薬品を、ある投与スケジュールに従って、眼前の患者に投与した場合の薬理効果のプロファイル
－294－
目次へ

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。
２．コンピュータによる処方設計・処方鑑査支援システムの構築
医薬品による薬害（副作用、薬物有害反応）は、極めて大きな社会的損失をもたらす。米国健康管理研究局（AHRQ）によれば、薬害の被害者は、全米で年間 77 万人以上、薬害の対処に要した病院のコストは全米で年間 15.6～56 億ドルにものぼるが、処方作成を適切に電算化することにより、これら薬害の大半は防止可能であると報告している。また、薬物治療の質を向上させる
ためには、EBM（Evidence-based Medicine）はもちろん、前項で述べた薬効・副作用の定量的予測を投与前に活用することも必要となる。この時、必要な膨大な医薬品情報の中から必要な情報を効果的に医療現場に提供したり、薬物動態・薬力学に基づく予測システムを実現するためには、コンピュータによる支援が不可欠である。
すなわち、有効、安全、かつ高質な薬物治療を実現するためには、高質な医薬品情報に基づき、処方作成・処方鑑査（チェック）が正しく行われる必要があり、そこに医療の IT 化が果たす役
割は非常に大きいといえる。そして近年では、医療情報システムの一環として電子カルテシステ
ムの開発が急がれており、そのための処方設計支援コンポーネントの開発は焦眉の急と言える。
そこで当講座においては、薬物動態・薬力学的解析の技術を活かして、既存の、または将来開発されるであろう電子カルテシステムに対応した処方設計・処方鑑査支援システムを構築することを目指している。具体的には、これらのシステム構築に必要な医薬品情報データベースの設計・構築、システムのアルゴリズムの開発、並びに、処方設計支援のためのプロトタイプやモジュールの開発、評価を行っている。同時に、処方ミスの原因となる医薬品商標名の類似に関して、その類似度を定量的に評価するための指標の開発にも成功した。さらに、情報学環の他講座との連携に基づき、ユビキタスコンピューティングと RFID 技術を活用した医療従事者ならびに一般市民向けの医薬品及び健康食品の適正使用チェックシステムの研究開発を進めている。
３．医薬品情報の収集・解析・評価・提供のための情報システムの構築
真に医療現場のニーズにマッチした研究を行うためにも、また大学で得られた研究成果を医療現場に還元するためにも、大学と医療現場の間の情報交換は必要不可欠である。また、教育面でも、医療現場には臨床事例という教育素材があふれており、これを収集することは大学にとって重要である。さらに、医療現場における教育にも、大学は積極的にかかわって社会貢献を進めていかなければならない。しかし、これらを実現するためには、医薬品情報や教育コンテンツなどを効率的に収集・解析・評価・提供するためのシステムとプラットフォーム、メディアが必要となる。そこで当講座においては、主にインターネットインフラを活用し、医薬品情報（教育コンテンツを含む）を収集・解析・評価・提供するためのシステムを構築するという研究を行っている。
まず、薬剤師間情報交換システム（アイフィス）について述べる。薬剤師の資質向上のためには、さまざまな臨床薬剤業務の事例を検討することが重要である。特に、調剤事故にまでは至ら
－295－
目次へ

なかったヒヤリハット事例や、処方チェックにより投薬ミスを事前に回避した事例から学ぶべきものは多い。しかし、こうしたヒヤリハット事例や処方チェック事例の多くは外部には公開されない。そこで我々は、インターネットを利用してこのような事例を収集し、教育的解説、解析を加えた上で、再度薬剤師にフィードバックする教育研修システムを構築した。当講座では、2007
年３月までに大枠のシステムを完成させ、2007 年 4 月より、システムの運営は特定非営利活動法
人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター（本学教員を中心に 2006 年 8 月に設立された）に移管したが、その後もアイフィスを活用した医療現場からの情報、問題点の収集、評価、解析に取り組んでいる。本年（2009 年）末現在、全国で約 13,500 名の会員薬剤師を擁する一大コミュ
ニティーサイトとなった。2005 年度からは、同様のシステムを医師・歯科医師を対象として、運用を開始し、本年 (2009 年)末までに約 5,600 名が登録している。
また、これ以外にも、インターネットを活用した「処方せんチェック e-ラーニング」システムを開発した。これを活用した WWW コンテンツも、複数の企業との共同研究により実現されつつある。今後も、さまざまな情報メディアと IT インフラを活用した医薬品情報提供法、ならびに薬学教育法に関する研究を進めていく予定である。
４．薬物の胎盤透過性・胎児移行機構の解明と定量的評価
現在臨床上使用されている薬物のほとんどは、妊婦に投与した場合、胎児に対する安全性が保証されていない。また、薬物以外の環境物質による胎児毒性も深刻な問題である。したがって、薬物の胎児毒性を評価する上では、その胎盤透過性・胎児移行性を、定量的に評価することが必要不可欠である。当講座では、本学医学部産婦人科学講座との共同研究として、ヒト胎盤を活用し、胎盤灌流実験、胎盤由来膜小胞での輸送実験、ならびに胎盤由来培養細胞系での輸送実験を行うことで、薬物の胎児移行性を定量的に評価するための方法の構築を目指している。特に、ヒト胎盤灌流法を用いてさまざまなプロトコルで薬物を灌流し、灌流流出液中の薬物濃度推移をモ
デル解析することで各種薬物の胎盤透過に関する素過程を定量的に比較、評価できることを立証した。現在までに、アンチピリン、サリチル酸、ジクロフェナク、パロキセチンなどの経胎盤薬
物透過動態の解析を行ってきた。また、ヒト胎盤に発現するトランスポーターの機能解析などについても取り組んでいる。こうしたさまざまな in vitro 実験系において得られた結果を定量的に結びつけることで、ヒト胎盤試料を用いて物質の胎児移行性を定量的かつ効率的に評価できる可能性を提唱できた。

教育の概要
当講座は、2004 年 10 月に設立された寄附講座であり、2006 年度より、薬学部第７学期において「医薬品情報学」を開講している。特に市販後の薬学、すなわち医薬品適正使用、育薬、ドラッグライフタイムマネジメントなどに関する教育を提供している。今後も、薬剤師教育の年限延長を踏まえ、医療薬学教育において中核的な役割を担っていきたいと考えている。また、堀は情報学環教員として、情報学環の講義「総合分析情報学 IV」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名及び修士課程２名及び学部５年生１名、学部４年生２名に、育薬研究の指導を行った。
－296－
目次へ

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（2009 年末現在で約 13,500 名）に対して週一回のメールマガジンを配信し、地域薬剤師教育に貢献している。これに加えて 2005 年からは医師・歯科医師を対象として、医薬品情報提供サービスを開始した。2009 年末現在、全国で 5,600 名以上の医師・歯科医師に研修コンテンツを配信している。さらに、澤田らは福岡市内において、10 年間にわたり地元薬剤師会と共催で育薬セミナーを毎月２回主催し、地域薬剤師教育に貢献してきた。2005 年からは、東京都文京区においても同様のセミナー「育薬セミナー・ADVANCE（2007 年より名称変更）」を継続してきた（2007
年より、セミナーの主催を特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター（本学教員を中心に 2006 年 8 月に設立された）に移管）。2008 年は、福岡市の会場と文京区の会場に唐津市の会場を加えて３拠点をインターネットテレビ会議システムでつないだ遠隔セミナーとして発展的に開催した（3 会場の受講者数の合計は約 200 名/回）。また、インターネットを活用した VOD（video on demand）方式によるコンテンツの提供も開始し、全国の薬剤師が自宅のパソコンでセミナーを受講することを可能としている (2010 年開講分の受講者数は約 420 名)。
さらに、当講座が提案し、東京大学より応募した「大学・ＮＰＯ連携による子育て等での離退
職薬剤師のための職場復帰・再教育プログラム」が、2007 年に文部科学省からの委託事業として認められた。カリキュラムは、当講座が特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメント
センターとの連携により構築し、インターネットを介した VOD（video on demand）方式のセミナー（90 分×10 コマ）と会場で行うスクーリング（90 分×2 コマ）からなるプログラムを提供した。2010 年末までの受講者数は 870 名を超えた。これは、前述の育薬セミナーの BASIC 版、すなわち「育薬セミナー・BASIC」と位置づけた。

自己点検･評価
当講座は、2004 年 10 月に設立された寄附講座である。寄付講座設立から 6 年が経過し、医薬品情報学研究を大きく発展させてきた。2010 年度は、日本学術振興会をはじめ、文部科学省、その他の財団より計 5 件の競争的資金を獲得し、研究の推進を隘路のないものにできた。また、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. Nakajima M, Genda T, Suehira M, Satoh H, Miki A, Hori S, Sawada Y.

Increased anticoagulant

activity of warfarin used in combination with doxifluridine.

Cancer Chemother Pharmacol. 66(5): 969-972, 2010

－297－
目次へ

2. Suzuki R, Satoh H, Ohtani H, Hori S, Sawada Y.

Saturable binding of finasteride to steroid 5α-

reductase as determinant of the nonlinear pharmacokinetics.

Drug Metabol Pharmacokinet. 25(2): 208-213, 2010
3. Tamaki H, Satoh H, Hori S, Ohtani H, Sawada Y.

Inhibitory effects of herbal extracts on breast

cancer resistance protein (BCRP) and structure-inhibitory potency relationship of isoflavonoids.

Drug Metabol Pharmacokinet. 25(2): 170-179, 2010
4. 朝比奈 泰子, 堀 里子, 澤田 康文.

インターネットを用いた医療従事者からの健康食品関連情報の収集と共有.

薬学雑誌. 130(1): 131-139, 2010
5. 朝比奈 泰子, 堀 里子, 澤田 康文.

カリウムの摂取制限を受けている患者でのグルコサミ

ン硫酸塩使用の安全性.

薬学雑誌. 130(2): 271-275, 2010
6. 田中 秀和, 藤澤 哲也, 平山 匡彦, 若林 進, 宮﨑 長一郎, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 堀 里子,
澤田 康文.

インターネットでの一般用医薬品購入に関する離島住民の意識調査.

医療薬学. 36(3): 150-156, 2010
7. 朝比奈 泰子, 堀 里子, 澤田 康文.

「健康食品」の意味と安全性についての患者、医師、薬剤師の認識薬学雑誌. 130(7): 961-969, 2010
8. Toi A, Ohtani H, Tsujimoto M, Sawada Y.

Pharmacokinetic modeling of the dosing interval

dependency of the interaction between itraconazole and triazolam.

Int J Clin Pharm Ther. 48(6): 356-366, 2010
9. Ohtsuki S, Yamaguchi H, Kang YS, Hori S, Terasaki T. Reduction of L-type amino acid transporter
1 mRNA expression in brain capillaries in a mouse model of Parkinson's disease.

Biol Pharm Bull. 33(7): 1250-1252, 2010
10. Shintaku K, Hori S, Satoh H, Tsukimori K, Nakano H, Fujii T, Taketani Y, Ohtani H. and Sawada Y.
Prediction and evaluation of fetal toxicity induced by NSAIDs using transplacental kinetic
parameters obtained from human placental perfusion studies.

Br J Clin Pharmacol. accepted for publication
11. Miki A, Ohtani H, Sawada Y. Warfarin and miconazole oral gel interactions : analysis and therapy
recommendations based on clinical data and a pharmacokinetic model.

J Clin Pharm Ther. 2010 Dec 8. doi: 10.1111/j.1365-2710.2010.01229.x.

著 書
1. 堀 里子 著. 大内尉義, 伊賀立二, 小瀧一 編. 膠原病、アレルギー性疾患の治療薬, 疾患と治療薬－医師・薬剤師のためのマニュアル【改訂第 6 版】, 南江堂, 東京, 第 9 章, p601-631(2010).
2. 澤田 康文, 堀 里子 他著, 杉山雄一, 柴崎正勝, 長野哲雄, 松木則夫 編. 創薬科学の魅力－
東京大学大学院薬学系研究科からの発信－, E-4 薬物動態・薬力学 理論に基づく処方設計：
考え方とシステム開発. p421-430, 廣川書店 (2010)
－298－
目次へ

3. 澤田 康文 著. 日経ドラッグインフォメーション 編. ヒヤリハット事例に学ぶ 服薬指導のリスクマネジメント 3, 日経 BP 社 (2010)

総 説
1. 澤田 康文, 堀 里子. 薬と食の相互作用 (121) III. 薬と食事の相性 61. セフロキシム アキ
セチルと食事. 医薬ジャーナル. 46(2): 809-818 (2010)
2. 澤田 康文, 佐藤 宏樹, 堀 里子. 薬と食の相互作用 (122) III. 薬と食事の相性 62. アトモ
キセチン塩酸塩と食事. 医薬ジャーナル. 46(3): 1029-1031 (2010)
3. 澤田 康文, 淺島 朋子, 堀 里子. 薬と食の相互作用 (123) III. 薬と食事の相性 63. アルファカルシドール、カルシトリオールと食事. 医薬ジャーナル. 46(4): 1238-1241 (2010)
4. 澤田 康文, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 堀 里子. 薬と食の相互作用 (124) III. 薬と食事の相性
64. テガフール・ギメラシル・オテラシルカリウム配合剤と食事. 医薬ジャーナル. 46(5):138-143 (2010)

5. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用 (125) III. 薬と食事の相性 65. ロルノキシカムと食事. 医薬ジャーナル. 46(7): 1864-1865 (2010)
6. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用 (126) III. 薬と食事の相性 66. エンテカビル水和物と食事. 医薬ジャーナル. 46(8): 2103-2105 (2010)
7. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用 (127) III. 薬と食事の相性 67. アジスロマイシン
水和物と食事. 医薬ジャーナル. 46(10): 2578-2581 (2010)
8. 澤田 康文, 三木 晶子, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用 (128) III. 薬と食事の相性 68. フレ
カイニド酢酸塩と食事. 医薬ジャーナル. 46(12): 3017-3018 (2010)
9. 澤田 康文, 淺島 朋子, 堀 里子. 薬と食の相互作用 (129) III. 薬と食事の相性 69. レボド
パと食事 (2). 医薬ジャーナル. 47(1): 139-147 (2011)
10. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用 (130) III. 薬と食事の相性 70. ラメルテオンと食事. 医薬ジャーナル. 47(2): 818-819 (2011)
11. 澤田 康文, 佐藤 宏樹. 薬と食の相互作用 (131) III. 薬と食事の相性 71. ブロナンセリンと食事. 医薬ジャーナル. 47(3): 1020-1021 (2011)12. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (101). ふくおか県薬会報. 23(1):38-42 (2010)

13. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (102). ふくおか県薬会報. 23(2):68-72 (2010)

14. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (103). ふくおか県薬会報. 23(3):135-138 (2010)

15. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (104). ふくおか県薬会報. 23(4):224-228 (2010)

16. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (105). ふくおか県薬会報. 23(5):273-277 (2010)17. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (106). ふくおか県薬会報. 23(6):
－299－
目次へ

363-369 (2010)

18. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (107). ふくおか県薬会報. 23(7):455-458 (2010)19. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (108). ふくおか県薬会報. 23(8):513-517 (2010)

20. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (109). ふくおか県薬会報. 23(9):622-626 (2010)

21. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (110). ふくおか県薬会報. 23(10):683-687 (2010)

22. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (111). ふくおか県薬会報. 23(11):752-759 (2010)

23. 澤田 康文. 「ヒヤリ・ハット」と「処方チェック」の実際 (112). ふくおか県薬会報. 23(12):823-827 (2010)

24. 澤田 康文監修. 東大・薬剤師会「育薬セミナー」. 市薬ジャーナル. (福岡市薬剤師会会報)
146: 25 (2010)

25. 澤田 康文. 医療に役立つ医薬品情報学研究のビジョン. ≪特集：平成 21 年度日本薬学図書館協議会研究集会≫. 薬学図書館. 55(1): 8-13 (2010)
26. 澤田 康文. 医薬品情報の立場から「おまかせ医療」からの脱却を図る手段としての医薬品情報. 薬学図書館. 55(3): 193-196 (2010)27. 堀 里子, 澤田 康文. 「薬と健康食品」の安全確保のための場・ネットワークと人作り. 東京大学大学院情報学環紀要 情報学研究. 78: 197-200 (2010)28. 堀 里子, 三木 晶子, 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 育薬セミナー―臨床事例や最新の医薬品情報にもとづくオリジナル教材で学ぶ全国薬剤師研修プログラム. Credentials. 21: 42-43 (2010)
29. 澤田康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! オラペネムとデパケンの相互作用をチェックする. Rp.レシピ. 9(1): 54-55 (2010)
30. 澤田康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! セララとイトリゾールの相互作用をチェックする. Rp.レシピ. 9(2): 158-159 (2010)
31. 澤田康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! アリセプトとイトリゾールの相互作
用をチェックする. Rp.レシピ. 9(3): 272-275 (2010)
32. 澤田康文. 処方の教室 Ph.D.Sawada の Rp. チェック! 就寝前のリウマトレックス 2 カプ
セル服用は安全性の面からふさわしくない. Rp.レシピ. 9(4): 366-367 (2010)
33. 玉木 啓文, 堀 里子, 佐藤 宏樹, 三木 晶子, 大谷 嘉一, 澤田 康文. 類似薬名による医薬品取り違え事故防止の試み. 日本病院薬剤師会雑誌. 46(6): 765-769 (2010)34. 大谷 壽一, 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 併用禁忌・併用注意とは？どう決まる？どう判断する？ 薬局. 61(8): 2767-2775 (2010)
35. 三木 晶子. フッ化ピリミジン系抗がん薬と CYP2C9 で代謝される薬剤との相互作用. 薬局.
61(8): 2787-2795 (2010)

36. 佐藤 宏樹, 澤田 康文. フルボキサミン, シプロフロキサシンと CYP1A2 代謝薬剤. 薬局.
61(8): 2797-2802 (2010)
－300－
目次へ

37. 堀 里子, 澤田 康文. テルビナフィンと CYP2D6 代謝薬剤との相互作用. 薬局. 61(8): 28162820 (2010)

38. 玉木 啓文, 佐藤 宏樹, 堀 里子, 三木 晶子, 澤田 康文. タバコと CYP1A2 代謝薬剤. 薬局.
61(8): 2831-2835 (2010)

39. 佐藤 宏樹, 澤田 康文. 果物ジュースと OATP. 薬局. 61(8): 2838-2842 (2010)40. 阿波 圭介, 三木 晶子, 澤田 康文. 一般用医薬品と医療用医薬品との相互作用. 薬局. 61(8):2870-2881 (2010)41. 澤田 康文. 薬物動態と薬物相互作用に対する安全性. うつ病薬物治療のエクセレンンス ミ
ルナシプランの治療経験からみえてくるもの. 63-68 (2010)42. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 1 回 患者が過量服用した意外な理由.
調剤と情報. 16(11):1409-1413 (2010)
43. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 2 回 一包化しようとしたら目に違和感が. 調剤と情報. 16(12):1533-1536 (2010)44. 澤田 康文. 薬局ヒヤリ・ハットなくし隊がゆく 第 3 回 薬情のとおりにしたら症状が悪化？調剤と情報. 16(13):1655-1659 (2010)
45. 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〈5〉薬苑 (山形). 58(6): 4043 (2010)46. 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〈6〉薬苑 (山形). 58(7): 1316 (2010)

47. 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〈7〉薬苑 (山形). 58(8): 5-11
(2010)

48. 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〈8〉薬苑 (山形). 58(9): 9-12
(2010)

49. 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〈9〉薬苑 (山形). 58(10): 1721 (2010)

50. 澤田 康文. 薬剤管理指導のヒヤリハット Case Study vol.2 Progressive Pharmacist. 2: 8-9(2010)

51. 澤田 康文. 薬剤管理指導のヒヤリハット Case Study vol.3 Progressive Pharmacist. 3: 8-9(2010)

52. 澤田 康文. 薬剤管理指導のヒヤリハット Case Study vol.4 Progressive Pharmacist. 4: 8-9(2010)

53. 澤田 康文. 薬剤管理指導のヒヤリハット Case Study vol.5 Progressive Pharmacist. 5: 8-9(2010)

54. 澤田 康文. 抗がん剤飲み残しに危険が潜む！ がんサポート. 12(93): 54-55 (2010)
55. 三木 晶子, 澤田 康文. ツロブテロール貼付剤の過剰使用. 日本医事新報. 4519: 82-83 (2010)
56. 澤田 康文. 薬局における処方せんチェック. 薬局薬学. 2(1): 1-24 (2010)
57. 澤田 康文. 合理的薬物治療における育薬の役割. 第 30 回 日本臨床薬理学会年会記録. 41(4):145S-146S (2010)58. 澤田 康文. 医薬品適正使用、育薬を考える. 薬奨ニュース. 11:4 (2010)
－301－
目次へ

学会等での招待講演・特別講演
澤田 康文
・ 市民公開講座： 薬を五感でどう捉える？、公益社団法人 日本薬学会：近畿支部大会(1 月 23日)
・ 特別講義： 薬物相互作用のファーマコキネティクス・ファーマコダイナミクス解析の基礎、－抗菌剤・抗真菌剤・抗鬱剤・抗不整脈剤・抗癌剤・抗炎症剤などを例にして－、財団法人
日本抗生物質学術協議会：第 604 回特別会員会合、平成 (1 月 25 日)
・ 特別講演：「処方せんチェックと育薬」、社団法人 東京都薬剤師会：平成 21 年度調剤実務研修会(2 月 14 日)
・ 特別講演：後発医薬品の安心安全な使用促進、茨城県保健福祉部薬務課： 後発医薬品の安心
使用促進講演会(3 月 1 日)
・ 講演：医薬品情報の立場から、公益社団法人 日本薬学会： 第 130 年会シンポジューム（健康・医薬品情報を医療現場に活かす）(3 月 29 日)
・ 特別講演：ヒヤリハット事例に学ぶ実際の事例を用いて分析し対策を考える、社団法人 長崎
県薬剤師会：薬学講習会(6 月 5 日)・ 基調講演：ドライな研究が必要な訳、- 病院・地域薬局、薬学部との連携を図ることの必要
性 -、一般社団法人 日本医療薬学会： 医療薬学フォーラム 2010、第 18 回クリニカル
ファーマシーシンポジュームシンポジューム 2(7 月 10 日)
・ 特別講演：医薬品と医療消費者間のインターフェースとしての薬剤師像, 社団法人 薬剤師会・兵庫県病院薬剤師会：平成 22 年度兵庫県薬剤師会・兵庫県病院薬剤師会共催研修会(ヒヤリハット事例に学ぶ医薬品の安全管理)(9 月 11 日)
・ 特別講義：薬を五感でどう捉える？、大分県病院薬剤師会： 薬と健康のつどい 2010(10 月
23 日)
・ 特別講演： 薬の飲み合わせ、何が起こる？ 何故起こる？、どう回避する？ どう知る？、社
団法人 長崎県薬剤師会： 薬学講習会(10 月 30 日)

他大学などの非常勤講師
澤田 康文
九州大学大学院薬学研究院非常勤講師

社会への貢献薬剤師卒後研修、医療従事者向け情報提供
・育薬セミナー・ADVANCE（会場型。東京、福岡、唐津の 3 会場をテレビ会議システムでつないで同時開催）、2 回/月・育薬セミナー・ADVANCE（e-learning 型）、24 回配信/年
・育薬セミナー・BASIC（e-learning 型）、全 12 回配信/シリーズ
・医薬品情報提供誌（DLM ジャーナル）の執筆・編集、2 回/月
－302－
目次へ

・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）
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
日本医師会 医療安全対策マニュアル委員会 副委員長
日本医薬品情報学会幹事
日本医薬品情報学会研究企画委員長
第 14 回日本医薬品情報学会総会・学術大会大会長
日本薬物動態学会評議員、日本医療薬学会評議員
堀 里子
特定非営利活動法人 医薬品ライフタイムマネジメントセンター 理事
第 14 回日本医薬品情報学会総会・学術大会実行委員長
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
第 14 回日本医薬品情報学会総会・学術大会実行委員

－303－
目次へ

◆ アステラス創薬理論科学講座 ◆
特任教授

竹中 登一

(たけなか・とういち)（平成 19 年４月～）

昭和 39 年岐阜大学農学部獣医学科卒
前職：アステラス製薬（株）代表取締役会長、医学博士

特任教授

磯貝 隆夫

(いそがい・たかお)（平成 19 年４月～）

昭和 48 年名古屋大学農学部農芸化学科卒
前職：アステラス製薬（株）研究本部、（株）リバース・プロテオミクス研究所代表取締役
社長、筑波大学大学院生命環境科学研究科情報生物科学専攻教授（連携大学院）
、農学博士

特任助教

若松 愛

(わかまつ・あい)（平成 19 年４月～）

平成 9 年京都大学薬学部薬学科卒
前職：産業技術総合研究所生物情報解析研究センター、博士（薬学）研究の概要
アステラス創薬理論科学講座は、平成 19 年 4 月にアステラス製薬（株）の寄付講座として開設された。本講座は、本研究科が中心となって提供している大学院生に対する大学院共通講座の一部となり、今後の創薬科学をリードする新たな理論及び基盤技術を構築、創造し、研究成果の医療への応用を図っていくことを目的として設置された。下記のような基本的な研究方針のもとに研究を行っている。
研究課題：ゲノム科学を基盤として、ケミカルバイオロジーによる創薬科学研究
Ⅰ．化合物固相化によるタンパク質―化合物相互作用解析法を用いた標的タンパク質解析からの創薬科学研究
Ⅱ．ヒト mRNA の多様性に基づく遺伝子の構造・機能と疾患の関係の解明からの創薬科学研究
Ⅲ．対象疾患を、がん、自己免疫疾患、神経疾患とした創薬科学研究
わが国の創薬基盤強化のために以下の３プロジェクトでヒト遺伝子解析やケミカルバイオロジーの基盤構築をしてきた。経済産業省の①「完全長 cDNA 構造解析プロジェクト」と②「タンパク質機能解析・活用プロジェクト／ヒトの完全長 cDNA 等を利用したタンパク質機能解析」、及び、③NEDO の委託研究「タンパク質－汎用低分子医薬品相互作用の重点的解析による創薬研究のための基盤技術開発」。本講座では、上記の今まで培ってきたヒト遺伝子解析やケミカルバイオロジーの研究基盤および研究材料（ヒト cDNA リソース）や構築してきたデータベース情報を用い平成
19 年４月より研究を開始している。研究目標は、ゲノム科学を基盤としたケミカルバイオロジー
研究による創薬科学の理論化である。化合物固相化によるタンパク質―化合物相互作用解析法等を用いた標的タンパク質解析やヒトゲノム配列からでは予測できない mRNA の多様性等をもとにしたヒト遺伝子(cDNA)の構造・機能と疾患の関係の解明からの創薬科学研究を行っている。対象疾患としては、がん、自己免疫疾患、神経疾患等を対象としている。Cell based assay でのタンパク
質―化合物相互作用解析用化合物の選択を必要に応じ行うことや相互作用をバリデーションすることも行っていく。本年の研究の概要は以下のようである。

－304－
目次へ

１．ヒト mRNA の多様性に基づく遺伝子の構造・機能と疾患の関係の解明
ヒトゲノム配列の解析により、ヒトの遺伝子数は約２万と予測されたが、mRNA の種類はその数倍存在すると予測されている。１遺伝子から発現する mRNA は、転写開始点（TSS）やスプライシ
ングの違いによって多様性をもっていることが多いことによる。また、それらの違いには、しばしば組織特異性などの発現頻度の変化が見られ、同一染色体領域から機能の異なる mRNA が発現している可能性が示唆されている。
我々は、ヒト mRNA のスプラシシング・バリアント（SV）の効率的なクローニング及び評価システムを開発し、１.2 万個の cDNA の全長配列解析も行ってきた。それも含めて、ヒト mRNA の バ リ ア ン ト に 注 目 し た デ ー タ ベ ー ス で あ る FLJ Human cDNA Database(http://flj.lifesciencedb.jp)を公開し、バージョンアップしてきた。その内容は次のようである。
オリゴキャップ法で取得したヒト全長 cDNA の 5'-EST の約 145 万配列、全長配列解析したオリゴ
キャップ法によるヒト FLJ cDNA の 5.5 万配列、その他の機関で全長配列解析されたヒト cDNA の
5.2 万配列（KIAA, MGC, DKFZ 等）、3.0 万の human RefSeq 配列、4.8 万の human Ensembl genetranscripts 配列、および、その他のヒト EST 約 440 万配列をヒトゲノム配列にマップした。このマ
ッピング結果をもとに cDNA 配列をクラスタリングした。これらの結果と各種計算結果をもとに上記データベースを構築した。構築したデータベースと cDNA リソースを用いて、創薬標的となりうる可能性のある遺伝子のさらなる解析を行っている。さらに、我々は、以上のヒト cDNA リソースを最大限に活用するためのヒトタンパク質の網羅的発現基盤の構築も既に行ってきている。そのcDNA を汎用タンパク質発現系であるインビトロジェン社の GATEWAY 汎用発現システムに使えるように網羅的に GATEWAY エントリークローン化している。これらの結果を、Human Gene andProtein Database (HGPD)（http://www. HGPD.jｐ）として公開している。

発現パターンが変化する遺伝子を探索↓
その機能の解明
遺伝子に発現パターンの変化を遺伝子に発現パターンの変化を起こしているメカニズムの解明起こしているメカニズムの解明

遺伝子の発現パターンが変化すること
遺伝子の発現パターンが変化することにより起こる機能の変化
により起こる機能の変化

・ 転写レベルでの発現調節の解明
・ スプライシングの機構の解明

・・ 疾患との関連を解明
疾患との関連を解明
・・ 創薬ターゲット
創薬ターゲット・・ 化合物との相互作用解析への応用
化合物との相互作用解析への応用
mRNA の多様性の解析の意義

スプライシングや TSS の違いによる ORF 領域の多様性と機能との関連性を解析するために、我々がオリゴキャップ法による約 100 種類のヒト cDNA ライブラリーから取得した 145 万のヒト
cDNA の 5’末端配列のゲノムマップ情報を用いて遺伝子の発現頻度解析を行った。特に、機能に
－305－
目次へ

影響を及ぼすと予測される発現特異性のある遺伝子やモチーフ、ドメインに変化が見られる遺伝子に注目して mRNA の多様性と組織特異性の解析を行った。具体的には、上述の我々の cDNA リ
ソースからスプライシングと TSS による mRNA のバリエーションに注目して取得し、全長配列解析した新規 ORF をコードする 11,769 個の FLJ cDNAs について、遺伝子機能を評価するために選択的スプライシング（AS）の結果として生産される mRNA の多様性を解析した。このうちの約30%は、TSS における多様性によるものであった。次いで、その中から Multiple Variable First Exon
(FEV)であって、組織特異的発現を示す SV cDNA 263 個を選択した。その遺伝子数は 156 個であった。がん組織特異的な SV cDNA、ヒトの teratocarcinoma である NT2 細胞のレチノイン酸（RA）刺激による神経分化に特異的な SV cDNA 等が存在する遺伝子について、リアルタイム PCR による各エキソンの発現特異性を詳細に検証した。さらに、上記 156 遺伝子のうちの 51 遺伝子について、
リアルタイム PCR による NT2 細胞での RA 刺激による mRNA をもちいた解析により、発現に変動のある SV が存在する遺伝子として 26 遺伝子を同定できた。以上の結果から、１つの遺伝子が状況と環境に対応して、適切なタンパク質をコードする mRNA variant を発現するメカニズムが存在することが、理解できることが分かった。
２．NT2 細胞のレチノイン酸誘導によって発現レベルが変動する遺伝子の選択的スプライシングの解析
疾患解明には、環境要因によっておこる mRNA の多様性の解析も重要であると考えた。そこで、遺伝要因が同一であるヒト培養細胞株 NT2 が RA によって神経に分化する系をモデルとして、RA誘導によって発現レベルが変動する遺伝子の AS の解析を行なった。NT2 細胞は RA で刺激することにより Neuron へと分化する。その過程で NT2 細胞には形態を含め様々な変化が起こるが、NT2細胞は同じ遺伝子情報をもつ集団であることから、RA 刺激という遺伝要因に左右されない環境要因の変化によってのみ起こる遺伝子発現パターンの変化を解析することができる。我々は、RA 刺激を行い細胞が分化する各段階の mRNA を用いて、合成 DNA マイクロアレイ・システムを使った
ヒト遺伝子の網羅的な発現頻度解析を行った。発現頻度解析結果を、発現パターンで比較すると RA
刺激の初期（24 時間、48 時間）、中期（１週間、２週間）、後期（５週間以降）という３つの集団に分類され、それらの集団は互いに明らかに異なる発現パターンを示すことが分かった。その中でも分化に向かう各段階で大きく発現量が変動する遺伝子を細胞の分化に関連する可能性の高い遺伝子として同定し、mRNA の多様性も含め詳細な解析を行った。具体的には、コントロール(RA 刺激前)と比較して、RA 刺激１週間までに 423 個のマイクロアレイのプローブの発現レベルが変動していた。それらのプローブの染色体位置の同定から、それが 358 遺伝子に相当することがわかった。
それらの GO 分類による機能予測の結果から、３つの特徴的な機能カテゴリーが見つかったが、その一つである“Transcription regulator activity”というカテゴリーに分類された 18 の遺伝子は、転写因子であった。また、FLJ Human cDNA Database ver. 3.0 を用いた mRNA の多様性の解析より、274 遺伝子（77%）は AS による多様性をもつ遺伝子であることがわかった。さらに、そのうちの58 遺伝子について、リアルタイム PCR による各エキソンの発現解析を RA 刺激した NT2 細胞を用いることにより、神経分化に特異的な SV があるかどうかについて、各エキソンの発現特異性を検証した。その結果、N 末端側がオルタナティブに変化して多様性をもつ、C 末端側がオルタナティ
ブに変化して多様性をもつ、または alternative cassette-exon に多様性をもつ発現特異的な SV が存
－306－
目次へ

在する遺伝子として、42 個を同定できた。
このように、RA 応答遺伝子の mRNA の多様性に注目した解析から、産生する protein-coding
transcript ごとの NT2 細胞における RA 誘導による発現プロファイルが異なっている遺伝子を見出した。それらの機能の予測から、その多様性が神経分化に対して影響を及ぼしている可能性も示唆された。遺伝子の機能に影響を及ぼす mRNA の多様性が環境要因によってもおこることもわかった。これらのことから神経分化に関係する遺伝子のさらなる機能解明には、 protein-coding
transcript ごとの機能や多様性を調節するメカニズムについてさらなる解析を行い検証していく必要がある。
３．「遺伝子発現解析技術を活用した個別がん医療の実現と抗がん剤開発の加速」研究開発での共同研究(社) バイオ情報化コンソーシアムが NEDO より受託した「基礎研究から臨床研究への橋渡し促進技術開発／ 橋渡し促進技術開発」の「遺伝子発現解析技術を活用した個別がん医療の実現と抗がん剤開発の加速」研究開発での共同研究を平成 19 年 10 月より行っている。
テーマ概要：企業が開発中の抗がん剤、並びに、臨床で使用されている抗がん剤の感受性を評価できる遺伝子群を細胞株の遺伝子発現解析と薬剤感受性試験で同定する（テーマ１）。次に、臨床拠点および共同研究先で取得したがんサンプルの遺伝子発現解析を行い、臨床情報を統合したデー
タベースと照合解析し、上記感受性遺伝子群について、臨床での有効性を検証する（テーマ２）。
さらに、これら細胞株及び臨床がんサンプルの遺伝子発現情報を再解析し、同種がん内の多様性、個性に対応する新規がんマーカー遺伝子及び新規抗がん剤標的遺伝子を探索・同定する（テーマ３）。
そして、連携企業において、これらの標的遺伝子を活用した新規治療・診断薬を開発し、個別がん医療の実現に取り組む。
当研究室では、上記テーマ３「遺伝子発現情報の解析による創薬標的遺伝子等の同定」における共同研究を進めていて、スプライシングと転写開始点の違いによるヒト mRNA の多様性とがんの関係に特に注目し解析を進めている。
４．非特異的蛋白吸着の少ない新規アフィニティ樹脂の開発と利用
従来、アフィニティ樹脂用固相担体にはアガロース誘導体であるアフィゲル（Bio-Rad）や合成
樹脂誘導体のトヨパール（東ソー）などが用いられてきた。前者は、充分な親水性のため非特異的蛋白吸着が少ない反面、合成条件で容易に変性する欠点があり、その適応が制限されてきた。一方、後者は、合成樹脂特有の合成条件下での安定性を誇る反面、疎水的性質による非特異的蛋白吸着に悩まされてきた。そこで、我々は高度に親水的な合成樹脂用モノマーを新たに開発することによって、アフィゲル並みの非特異的蛋白吸着の少なさと、トヨパール並みの化学的安定性を併せ持つ固相担体である新規アフィニティ樹脂を開発してきた。この樹脂を新規標的タンパク質の探索に利用する研究を外部機関と共同で進めている。

教育の概要
本講座には、大学院生・学部学生に対する創薬科学の教育を充実させ、社会をリードする人材を
－307－
目次へ

育成し、薬学の発展に寄与することも期待されている。
学部教育としては、薬学部３年生を対象とする「医療科学Ⅰ」を平成 22 年夏季に担当・開講した。
本授業では、医薬品研究開発およびその周辺知識について外部からのゲストスピーカー（主にアステラス製薬（株）研究本部の研究者）も招聘し、実例をまじえて概説し、学生に製薬企業における創薬研究の全体像を習得させることを目的とした。本薬学部・大学院では広い専門領域について最先端の研究・教育が行われているが、学生がこれから取り組むであろう専門研究が、創薬研究の中でどのような位置付けにあるかを理解できるように、また今後の様々な進路について考える機会となるよう配慮している。さらに、薬学部進学内定者（２年生）を対象とした講義「薬学概論―製薬企業における研究開発―」を分担し、製薬企業についてのガイダンス的な授業を行った。
大学院修士課程院生を対象とする「基礎薬科学特論Ⅱ」を平成 22 年夏季に分担・開講した。基
礎薬科学特論Ⅱでは、泌尿器領域での創薬および構造解析をベースにしたドラッグデザインによる創薬科学研究について講義した。
本講座に平成 22 年は、修士２年の時期の２名および学部４年生２名が在室した。文献紹介か研究報告をほぼ毎週行ったほか、実験科学面については、実験の基本的な技術の指導から始まり、学
生の自主性を重んじた研究室での生活、さらに創薬（研究）全般についても幅広い知識を得られるように配慮した。

自己点検･評価
平成 19 年４月にアステラス製薬(株)の寄付講座としてアステラス創薬理論科学講座が開設され、竹中特任教授、磯貝特任教授および若松特任助教が平成 19 年４月に就任し、研究・教育活動を開始した。本年は本講座開設４年目になり教育にも大分なれてきた。そのような状況で、学部講義｢医療科学 I」については、アステラス製薬（株）の研究者をゲストスピーカーとして迎え学部学生の興味を引く講義を行うことができた。また、大学院講義「基礎薬科学特論Ⅱ」についても大学院生の興味を引く講義を行うことができた。共に選択科目ではあったが出席者は多かった。大学院生・学部学生が、薬学や創薬研究に関する理解を深めるのに役に立ったと思われる。
研究活動に関しては、必要な実験設備の増強を更に行うことができ、一層研究しやすい環境にすることができた。本講座に就任前に取得・構築し研究に利用してきたリソース、データ、データベースを用いた更なる遺伝子機能解析研究を円滑に発展的に行うことができた。

学 術 論 文1) Wakamatsu, A., Imai., J., Watanabe, S., Isogai, T., Alternative splicing of genes during neuronaldifferentiation of NT2 pluripotential human embryonal carcinoma cells. FEBS Lett., 584: 4041-4047(2010).
2)

Takeda, H., Kawamura, Y., Miura, A., Mori, M., Wakamatsu, A., Yamamoto, J., Isogai, T.,
Matsumoto, M., Nakayama, K., Natsume, T., Nomura, N., Goshima, N., Comparative Analysis of
Human Src-family Kinase Substrate Specificity. J. Proteome Res., 9: 5982-5993 (2010).

－308－
目次へ

総説・著書、その他
1)

Tanaka, A., Isogai, T., Development of Novel Synthetic Hydrophilic Resin for Drug-Protein
Interaction Analysis. Frontiers in Drug Design & Discovery, 5: 41-66 (2010).
Atta-ur-Rahman & M. Iqbal Choudhary (Eds.), Bentham Science Publishers.

2) 磯貝隆夫、竹中登一． 分子標的の探索：ヒト完全長 cDNA からの展開
杉山雄一、柴崎正勝、長野哲雄、松木則夫編、創薬科学の魅力－東京大学大学院薬学系研究科
からの発信－ pp15-32 廣川書店 2010 年

招 待 講 演1)

Isogai, T., Tanaka, A., Development of Novel Synthetic Hydrophilic Resin for Drug-protein
Interaction Analysis. BIT Life Sciences' 3 rd Annual PepCon-2010, March 21-23, 2010, Beijing,
China.

2) 磯貝隆夫、若松 愛． FLJ ヒト全長 cDNA およびヒト遺伝子における mRNA の多様性
日本薬学会 第 130 年会 2010 年３月 28 日～30 日 岡山

国際会議・学会での発表等
1) Isogai, T., Wakamatsu, A., FLJ Human cDNA Database and tissue specific expressed alternative
splicing variants. ASHG2010: 60th Annual Meeting of The American Society of Human Genetics, Nov.
2-6, 2010, Washington, DC, USA.
2) Wakamatsu, A., Isogai, T., Identification and Functional Analyses of about 12,000 FLJ Human cDNAs
Focused on Alternative Splicing. The Genetics Society of America Conferences, Genetics 2010:
Model organisms to human biology, June 12-15, 2010, Boston, MA, USA.

国内での講演・発表件数
総数６件

特 記 事 項・ 筑波大学大学院生命環境科学研究科情報生物科学専攻 非常勤講師
・ FLJ Human cDNA Database を公開（FLJ ヒト cDNA の研究成果の公開データベース）、URL
http://flj.lifesciencedb.jp

－309－
目次へ

Ⅳ．英 文 概 要

目次へAs of March 1, 2010

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

－－
目次へ

Contents
Mission Statement ------------------------------------------------------------------------------------Short History ------------------------------------------------------------------------------------------Administrative Staffs ---------------------------------------------------------------------------------Adjunct Professors -------------------------------------------------------------------------------------

312
312
313
313

DIVISION OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY ---------------------------------------Department of Medicinal Chemistry ----------------------------------------------------		
Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry ----------------------------------		
Laboratory of Synthetic Organic Chemistry ----------------------------------------		
Laboratory of Synthetic Natural Products Chemistry -----------------------------Department of Chemistry and Chemical Biology -------------------------------------		
Laboratory of Natural Product Chemistry -------------------------------------------		
Laboratory of Chemistry and Biology -----------------------------------------------		
Laboratory of Bioorganic Chemistry -------------------------------------------------

314
314
314
317
319
321
321
324
326

DIVISION OF PHARMACEUTICAL BIOLOGY -------------------------------------------Department of Biomolecular Functions -------------------------------------------------		
Laboratory of Physical Chemistry ---------------------------------------------------		
Laboratory of Protein Structural Biology -------------------------------------------Department of Cellular Biochemistry ---------------------------------------------------		
Laboratory of Health Chemistry ------------------------------------------------------		
Laboratory of Physiological Chemistry ---------------------------------------------		
Laboratory of Microbiology -----------------------------------------------------------

328
328
328
330
332
332
334
336

DIVISION OF PHARMACEUTICAL TECHNOLOGY -----------------------------------Department of Medical Pharmaceutics -------------------------------------------------		
Laboratory of Molecular Pharmacokinetics ----------------------------------------		
Laboratory of Chemical Pharmacology ---------------------------------------------		
Laboratory of Neuropathology and Neuroscience ---------------------------------		
Laboratory of Cell Signaling ----------------------------------------------------------		
Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis--------------------------		
Laboratory of Pharmaceutical Regulatory Science---------------------------------		
Laboratory of Clinical Pharmacokinetics --------------------------------------------

338
338
338
341
343
345
348
350
352

DIVISION OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY ---------------------------------------Department of Medicinal Chemistry ----------------------------------------------------Laboratory of Synthetic Medicinal Chemistry -------------------------------------		
Department of Integrated Analytical Chemistry Chemistry ------------------------		
Laboratory of Advanced Elements Chemistry --------------------------------------		
Laboratory of Bio-Analytical Chemistry --------------------------------------------Department of Chemistry and Chemical Biology -------------------------------------		
Laboratory of Cancer Biology and Molecular Immunology ----------------------		
Laboratory of Genetics ----------------------------------------------------------------		
Laboratory of Protein Metabolism ----------------------------------------------------

354
354
354
357
357
360
362
362
365
368

ENDOWED CHAIRS ------------------------------------------------------------------------------		
Laboratory of Chemical Biology for Drug Discovery ----------------------------		
Laboratory of PharmacoBusiness Innovation --------------------------------------		
Laboratory of Drug Informatics -------------------------------------------------------

370
370
372
374

Global COE (CMSI) Laboratory------------------------------------------------------------------

376－ 311 －
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－ 312 －
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. Although
the Faculty's emphasis of education is shifted from the Undergraduate Course to the Graduate
Course, most of the faculty members also continue undergraduate education.

ADMINISTRATIVE STAFFS
Dean: SUGIYAMA, Yuichi. Professor
University Senators: SUGIYAMA, Yuichi. Professor
		
IRIMURA, Tatsuro. Professor
Head of Administration Office: NEMOTO, Housaku

Adjunct Professors
KITA, Kiyoshi. Professor, Metabolic Regulation, Membrane Biochemistry, Molecular
Parasitology
KUBO, Takeo. Professor. Microbial Chemistry
YAMAMOTO, Kazuo. Professor, Biochemistry
ARAKAWA, Yoshihiro. Associate Professor, Clinical Pharmaceutical Sciences, Neurobiochemistry, Neuropharmacology
HORIKOSHI, Masami. Associate Professor, Biochemistry and Molecular Biology
NAITO, Mikihiko. Associate Professor, Tissue Culture Technology
KOBAYASHI, Shu. Professor, Synthetic Organic Chenistry－ 313 －目次へ

DIVISION OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY
Department of Medicinal Chemistry
Laboratory of Organic and Medicinal Chemistry
OHWADA, Tomohiko. Professor, 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 medicines. However, tools for chemoselective,
regioselective and stereoselective introduction of various functional groups onto aromaticrings are still limited in their applicability. This project aims to provide a novel approach tofunctionalizing aromatic compounds by means of development of the chemistry of newly
designed superelectrophiles.
The following example of our reaction represented an oxyfuctionalization of aromatic ringby using an oxygen atom of a nitro group:
R
O

O

R

2
O

N
cleavage of N-O bond

CN

1

OH
3
Scheme 1. The Structure of 4H-1,2-Benzoxazine and Its Synthetic
Applications.

O
O
R
R=

NO2

CF3SO3H-CF3CO2H
CH2Cl20 °C, typically 20 min

R1

R
N

OH
68-90 % yield(R=aromatic)

2. Synthesis of New Compounds Exhibiting Characteristic Structural Features: We revealed
and utilize the structural features of N-substituted 7-azabicyclo[2.2.1]heptane derivatives.
+

For example, N-nitrosamines can be considered as potential NO/NO donors. We showedthat aliphatic N-nitrosoamines of 7-azabicyclo[2.2.1]heptanes could undergo heterolytic
N-NO bond cleavage. Based on the observation of reduced rotational barriers of the
N-NO bonds in solution and nitrogen-pyramidal structures of the N-nitroso group in the solid
－314－
目次へ

state, we postulate that N-NO bond cleavage of N-nitrosamines is enhanced by a reduction of
the resonance in the N-NO group. Nitrogen pyramidalization is also found in the N-amide
derivatives of 7-azabicyclo[2.2.1]heptanes.

Trasnitrosation of N-pyramidal Nitrosamines to Thiols
R-SH

Modification of Protein Functions
through S-nitrosation

R-SNO

O
N

O N
N
R2
R1

N H

S

X

Transition Structure
N H

N NO

Oligomers based on N-pyramidalized amide linkage of bicyclic -amino acid derivative arealso studied.

N

O
N

COOH
Side view

Top view

3. Design and synthesis of intelligent molecules: Chemical modulators relevant to biologicalphenomena around membranes: 1) Design and synthesis of K+ ion channel modulators, and2) phospholipid-like modulators.
R

R

H
H
CO2H
Pimaric acid (1)H
CO2H
Dehydroabietic acid (2)Our 1st Generation BK channel openers
－315－
目次へ

2) Lysophosphatidylserine (lysoPS) has been known as an exogenous inducer to potentiate
histamine release from mast cells (MCs), though even at submicromolar concentrations. In thisstudy, through SARstudies on lysoPS against MC degranulation, we identified lysoPT, athreonine-containing lysophospholipid and its 2-deoxy derivative as novel strong agonists.
LysoPT and its 2-deoxy derivative induced histamine release from MCs both in vitro and invivo at a concentration less than one-tenth that of lysoPS. Notably, lysoPT did not activate arecently 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.
HOOC

O
NH2

O
P

O

O
OH

O
OH

Lysophosphatidylserine (LysoPS (18:0))
4. Computational Studies of Organic Reactions, Structural Basis and Drug Design.
Application of ab initio molecular orbital calculations in a part of efforts to understand thestructural features, selectivities, and reaction mechanisms. Computer-assisted design ofthe molecules. Combination of computational works with experimental observations is
encouraged.

－316－
目次へ

Laboratory of Synthetic Organic Chemsitry
KANAI, Motomu. Professor
MATSUNAGA, Shigeki. Lecturer
OISAKI, Kounosuke. Assistant Professor
Research Topics:(1) Development of new catalytic reactions, (2) stereoselective synthesis of biologicallysignificant molecules, (3) design and synthesis of biological tools
1. Development of new chiral ligand Shrimp*
A new class of asymmetric ligand for hard anion/soft acid combined catalysis wasdeveloped. On the basis of modular approach, a library of new bidentate phosphine ligands was
synthesized and evaluated in a Cu-catalyzed allylation of ketones. The optimized ligand,
named Shrimp*, afforded by far the better reactivity and selectivity than conventional chiralligands. Catalytic asymmetric allylation of ketones proceeded smoothly using as little as 0.1-5
mol % catalyst loading at –75 °C, and high enantioselectivity, up to 98% ee was achieved. In
addition, the utility of the CuOAc/Shrimp* catalyst was further expanded to catalytic
asymmetric propargylation of ketones with allenlyl pinacol borane. Good to excellent
enantioselectivity, up to 98% ee, was realized. In the propargylation reaction, conventional
bidentate phosphine ligands did not afford satisfactory results. Thus, the synthetic advantagesof the Shrimp* is clear. DFT calculation, X-ray crystallographic analysis, as well as ESI-MS
analysis suggested two important aspects of the Shrimp* ligand, i.e. (1) Shrimp* has very large
bite angle, 137.8°, and prevents undesired oligomerization of Cu-complexes; (2) Bisaminal
units in Shrimp* backbone participate in hydrogen-bonding network, thereby stabilizing thetransition state.
2. Bimetallic and Multimetallic Cooperative Catalysts
In 2010, we succeeded in developing a new heterobimetallic Ni/La salan catalyst for
catalytic asymmetric decarboxylative 1,4-addition of malonic acid half-thioester to nitroalkenes,
affording straightforward access to -amino acids. The reaction was applied for the synthesis ofanti-depressant agent. We also successfully expanded the utility of a homobimetallic Ni2-Schiffbase catalyst. First, highly enantioselective catalytic asymmetric access to 3-aminooxindoles
with a tetrasubstituted carbon stereocenter was developed with the Ni2-Schiff base catalyst. 1
mol % of the homobimetallic (R)-Ni2-Schiff base catalyst promoted asymmetric amination of
3-substituted oxindoles with azodicarboxylates to give (R)-products in 99-89% yield and99-87% ee. In this reaction, interesting reversal of enantiofacial selectivity was observed
between bimetallic and monometallic Schiff base complexes, and monometallic (R)-Ni-Schiffbase catalyst gave (S)-products in 98-80% ee. The observation indicated that the cooperative
functions of two metal centers are essential for achieving high R-selectivity. Second, direct
－317－
目次へ

catalytic asymmetric vinylogous reactions of an -unsaturated -butyrolactam as a donor wasdeveloped. The homodinuclear Ni2-Schiff base complex promoted vinylogous Mannich-type
reaction of N-Boc imines as well as vinylogous Michael reaction to nitroalkenes selectively at-position under simple proton-transfer conditions. Vinylogous Mannich adducts were obtainedin 5:1->30:1 dr and 99% ee and vinylogous Michael adducts were obtained in 16:1->30:1 drand 93-99% ee. In these studies, suitable selection of two metals depending on the targeted
reactions and the distance between two metal centers are very important for realizing the best
performance of bimetallic catalysts.
Catalytic asymmetric construction of quaternary carbon stereocenter via enantioselective
conjugate addition of cyanide to -disubstituted enones was achieved with multimetallic
Sr(O-iPr)2/CAPO catalyst. The original CAPO ligand utilized previously for enantioselective
1,4-addition of cyanide to -mono-substituted enones was not effective, and newly designed
ligand without phosphine oxide gave the best results.
3. Catalytic asymmetric synthesis of biologically significant compounds
Catalytic asymmetric synthesis of R207910, a promising anti-tuberculosis agent, wasachieved based on two catalytic stereoselective transformations. Y(O-iPr)3/CAPO
ligand-catalyzed enantioselective proton migration reaction was successfully applied for theconstruction of aryl-substituted -carbonyl carbon center. Cu(I)-catalyzed diastereoselective
allylation of ketones proceeded without racemization of -carbonyl carbon center, and highdiastereoselectivity, 14:1, was accomplished, leading to the first catalytic asymmetric synthesisof R207910
The first catalytic asymmetric total synthesis of ent-hyperforin, which has bicyclo[3.3.1]
framework with quaternary carbon stereocenters, Fe-catalyzed asymmetric Diels-Alderreaction provided product with a quaternary carbon center in excellent yield, enantioselectivity
and diastereoselectivity. For the construction of the core bicyclo[3.3.1] framework, Claisen
rearrangement followed by intramolecular aldol process was effective to give a key
intermediate with all chiral stereocenters. Because of the high reactivity of prenyl units, theintroduction of oxygen functionality into C2 carbon was difficult under various oxidation
conditions. We finally succeeded via [1.3]-xantate rearrangement followed by vinylogous
Pummerer rearrangement, leading to the first catalytically stereo-controlled total synthesis ofpolycyclic polyprenylated acylphloroglucinol family.
4. Design and synthesis of resin-conjugated Tamiflu analogs
On the basis of our synthetic route for anti-influenza Tamiflu in 2009 utilizing aBa(O-iPr)2/F2-FujiCAPO-catalyzed Diels-Alder reaction, resin-conjugated Tamiflu analogs were
designed for affinity chromatography. Binding assay suggested that two resin-conjugated Tamiflu
analogs could be utilized as biological tools.

－318－
目次へ

Laboratory of Synthetic Natural Products Chemistry
FUKUYAMA, Tohru. Professor, Total Synthesis of Natural Products
YOKOSHIMA, Satoshi. Lecturer, Total Synthesis of Natural Products
SHIMOKAWA, Jun. Assistant Professor, Total Synthesis of Natural Products
Research Topics:
The major research efforts of our group involve total synthesis of complex natural
products with interesting biological activities. Current total synthesis targets of ourlaboratory include, lysergic acid, tetrodotoxin, historionicotoxin, ecteinascidin 743, tomention a few. Synthesis of complex natural product is a fruitful source of inspiration forthe development of new methodologies and new reagents. We have extensively
investigated new reactions and new protecting groups and applied those to the syntheses ofvarious compounds.
Methodologies recently developed along these lines include synthesis of amines using
nitrobenzenesulfonyl groups, indole synthesis by radical cyclization of o-alkenylphenylisocyanides
or o-alkenylthioanilides, transformation of thiol esters to aldehydes or ketones, copper-mediated aryl
amination, and transformation of bromoacetate to diazoacetate. The use of these reactions are notlimited in our laboratory and used widely in the chemical community of academics and industries.
Secondary Amine Synthesis using Nosyl Group
H
SO2NR
SO2NRR'
R'X
NO2
NO2
base
R'OH
Ph3P
DEAD

(NO2)

RS
RS

SR

SO2NRR'
NO2

NO2
+

R
R'

(NO2)

(NO2)

O
N S O–H
R N R'

–SO2
+H+

(NO2)

Indole Synthesis (1st generation)
R

AIBN

NC

H

R

Bu3SnH

R
N C

N

SnBu3

SnBu3
R
N
H

NIS or I2

Bu3SnH

H
R
N
H

N
H

R'

SnBu3

S

H

AIBN

R
R'
N
H

SSnBu3NR'
H SSnBu3R'
Bu3SnH

H
R

N

H

R
Bu3SnH

N

I

R

Indole Synthesis (2nd generation)
R

SnBu3
N
H

R'X, Pd(0)

H

H
R
R'

R
N

R'

H
R

– Bu3SnSHR'N
H SSnBu3

Stille coupling

We have recently completed the total syntheses of the following natural products:,(–)-morphine, manzamine A and salinosporamide A. In addition, we are continuing a
research on the function of??-secretase, which has been identified as an importanttherapeutic target for Alzheimers’ disease (AD). In collaboration with the group of
neuropathology and neuroscience, and the group of rational medicinal science, we haveinvestigated the development of??-secretase inhibitors.
Education is another mission in our laboratory. It is so important to grow researchersthat can think and practice by themselves. Thus we spare ample time for the problems ofarrow-pushing mechanisms. These educations culminated in the publication of the book
－319－
目次へ

about the arrow-pushing mechanism, which sells exceedingly more than ordinal sciencebooks.
Finished Compounds (excerpts)
O

Me

H

N

S
N

O–
N

N
H

S+

H

N
OH

H

S

N
H

N
H

MeO

N

CO2Me

O Me OH

CO2Me

Me

O

N

O

H
N

O
O

H
N
H

NC
H

H
H

Me

H

Me

CO2Me

O

Me H OH O

Cl

OAc

H

Me

O

Me

CO2Me

O

O

N

O
CO2H

N
H

H
N

H
N

O

N
H

N

N
H

NH2

N
H

OH

N

H
N

O
Me

N
H

O

H
N

N

H
N

N
H

H

HO
CO2Me

H
N

O

H
N

H2N

NH

N
H

O
N

NH2

O

N
H

N
H

NH

OH

O
O

N

OMe
O

HO

HO

OAc

H
Br

N
H
H2N

H

Me

N

O

S

HO

H

H

N

O

NH

H
O

HO

MeO

O

OH

O

N

MeO2C
Me

MeO

O

H

N
MeO

N

N

N
H
MeO2C

O

O

OH
O

H

OH

OH

O
MeO

O

H2N

N

O

OH

O
P

NMe

O

S

HO
Me

Me

H

O

HN
O

O
H

OH
N
Me

H

OAc
CO2Me

HN

O
N
H

N
H

OMe

N
O

N
H

OMe
OMe

－320－
目次へ

Department of Chemistry and Chemical Biology
Laboratory of Natural Products Chemistry
ABE, Ikuro. Professor, Natural Products Chemistry
SHIBUYA, Masaaki. Associate Professor, Biosynthesis of Natural Products
KUSHIRO, Tetsuo. Assistant Professor, Biosynthesis of Natural Products
MORITA, Hiroyuki. 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 byplants and microorganisms, using not only the foundation discipline of organic chemistry, but also
incorporating the methods of biochemistry and molecular biology in an effort to understand the
enzymes that catalyze each biosynthesis reaction and the functions and control mechanisms of thegenes that govern their expression at the molecular level. In addition, we are expanding ourresearch into "engineered biosynthesis", by which rational systems for the biological production of
new and useful substances can be designed and constructed, based on the mechanisms ofbiosynthesis that have been brought to light. Further, manipulation of the enzymes responsible forgenerating the core skeletons of pharmaceutically 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 isexpressed, while at the same time searching for natural products that are active in intracellularsignaling. Developing effective strategies to discover and exploit new small molecules is integral to
the success of future drug discovery efforts.

－321－
目次へ

Current topics include,
1. Structure-based-engineering of plant polyketide synthases
(A)
OH

+

CoAS

3x

OH

CoAS

X

O

HO

OH

O

O

OH

+

2x

O

O

O

O
OH

CoAS

O

NH2 R
X
O

R = H or CH3

R

O

O

X

NH2
+
SCoA

2x

OH

CoAS

OH
R = H or CH3
O

NH2
SEnz

O

O

O

O

R
R

O

O

O

N
SEnz

X = C: 2-carbamoylbenzoyl-CoA
X = N: 3-carbamoylpicolinyl-CoA

(C)

HO

naringenin chalcone

R
NH2
SCoA

O
O

malonyl-CoA

O

(B)

EnzS

HO

O

O

O
coumaroyl-CoA

PKS1

O

O

3-carbamoyl-2-naphthoyl-CoA

N

O

OH

O
N

O

OH

Fig. 1 Precursor-directed biosynthesis of unnatural novel alkaloids by plant polyketide synthase

Fig. 2 Structure-based engineering of plant polyketide synthase

－322－
目次へ

OKS

(A)

8x

O

O

OH

CoAS

OH

CoAS

6x

O

O

O
coumaroyl-CoA

HO

SEnz

HO

O

SEK 4b

C16

O
SEK 4

O

OH O
C-7/C-12

OH

CoAS

O

O

O

+

HO

HO

O

O

OH

OH

O

O

(B)

CH3 O

O
CH3

O

O
O
malonyl-CoA

H3C

O

O
O

O

OH

O

malonyl-CoA

HO

OH
O

O
O

O

HO

SEnz

O

+

5x

OH
C-6/C-11

OH

CoAS
O

C21

O

A

O

O

HO

O
malonyl-CoA

OH

O

O
O

Wild-type

O

HO

SEnz

OH

C19

O

B
A

N222G
SEK4b

B
B

SEK4
SEK4b

A

SEK4
A280

A280
min

min

Fig. 3 Combination of precursor-directed and structure-based biosynthesis

2. Biosynthesis of meroterpenoid in fungi

O
N

COSCoA

PKS

O

O

O

N

HO

N

+
2 x malonyl-CoA

O
H
OH

OAc

AcO

HPPO

OAc

Pyripyropene A

Fig. 4 Biosynthetic pathway of fungal meroterpenoid pyripyropene A

－323－
目次へ

Laboratory of Chemistry and Biology
NAGANO, Tetsuo. Professor, Medicinal Chemistry and Chemical Biology
HANAOKA, Kenjiro. Lecturer, Chemical Biology
TERAI, Takuya. Assistant Professor, Chemical Biology
KOMATSU, Toru. Assistant Professor, Chemical Biology
Research topics:
One of the great challenges in the post-genome era is to clarify the significance of biologicalmolecules directly in living cells/organisms. The expression and metabolism of these molecules
are precisely regulated in terms of time and space. If we can visualize (or manipulate) a moleculein action, it will be possible to acquire biological information that is unavailable when dealing
with cell homogenates. One promising approach to achieve this goal, we believe, is to design andsynthesize functional sensor molecules, which allow biological information (e.g. Ca2+ influx,
enzyme activity, oxidative stress) to be monitored by spectroscopic methods. For this purpose,
we have developed a number of fluorescent probes and smart MRI agents for intracellularmessengers, and successfully applied them to living cells and organisms. We have also succeeded
in developing functional photosensitizers that inactivate target molecules or induce oxidative
stress to specific cells.
1. Design, synthesis and biological application of novel sensor molecules for cellularsignaling molecules, such as zinc ion, reactive oxygen species, or various enzymes.
2. Design and synthesis of novel MRI probes for in vivo imaging.
3. Development of novel bioluminescence probes.
4. Establishment of a methodology to monitor the behaviors of the proteins of interest withfluorescent molecules.
5. Application of fluorescent probes to optical imaging of cancer.
6. Development of fluorescent probes for diagnostic applications.
Research highlights in 2010:
1. A Near-Infrared Fluorescence Probe for Oxidative Stress (J. Am. Chem. Soc., 2010, 132,2795-2801).
Reactive oxygen species (ROS) operate as signaling molecules under various physiologicalconditions, and overproduction of ROS is involved in the pathogenesis of many diseases.
Therefore, fluorescent probes for visualizing ROS are promising tools with which to uncover themolecular mechanisms of physiological and pathological processes and might also be useful for
diagnosis. Hence, in this research, we have developed a novel fluorescence probe, FOSCY-1,
operating in the physiologically favorable near-infrared region. The probe consists of two
differentially ROS-reactive cyanine dyes connected by a linker; reaction of the more susceptible
dye with ROS releases intramolecular fluorescence quenching of the less susceptible dye. We
successfully applied this probe to detect ROS produced by HL60 cells and porcine neutrophils and
－324－
目次へ

for imaging oxidative stress in a mouse model of peritonitis.
2. A Time-Resolved Fluorescence Probe for Dipeptidyl Peptidase 4 and Its Application in
Inhibitor Screening (Chem. – Eur. J., 2010, 16, 13479-13486).
The prevalence of type 2 diabetesis increasing dramatically throughout the world, andrecently, dipeptidyl peptidase 4 (DPP4) was identified as a potential antidiabetes target.
Therefore, we have developed new methodology for screening of DPP4 inhibitors.
Absorption-based measurements with para-nitroaniline or fluorescence-based measurementswith the coumarin derivative 7-amino-4-methylcoumarin are often used for the screening ofprotease inhibitors, including DPP4 inhibitors, but these strategies are not sufficiently
sensitive because of interfering background absorption and fluorescence, thus giving rise to
many false positive and false-negative results. Therefore, we have designed and synthesizeda novel DPP4 probe (Gly-Pro-BCD-Tb) for time-resolved fluorescence (TRF)
measurements. TRF measurements with Gly-Pro-BCD-Tb showed high sensitivity andreliability in the inhibitory assay relative to Gly-Pro-MCA, a conventional fluorescenceprobe for DPP4. Further, we employed our probe for high-throughput DPP4 inhibitor
screening with 3841 randomly selected compounds and found that epibestatin, an epimer of
bestatin (a well- known anticancer drug and general aminopeptidase inhibitor), showed
dose-dependent DPP4 inhibitory activity. Interestingly, bestatin did not exhibit DPP4
inhibitory activity. We believe that this screening system will be useful for the discovery of
DPP4 inhibitors with novel structural scaffolds.
3. Hypoxia-Sensitive Fluorescent Probes for in Vivo Real-Time Fluorescence Imaging (J.
Am. Chem. Soc., 2010, 132, 15846-15848).
Hypoxia, which is caused by an inadequate oxygen supply, is a feature of various diseases,
including cancer, cardiopathy, ischemia, and vascular diseases. Therefore, hypoxia-specificmolecular probes would be useful as diagnostic agents. In this project, based on the findings thatthe azo functional group has excellent properties as the hypoxia-sensor moiety, we developed
hypoxia-sensitive near-infrared fluorescent probes (QCys) in which a large fluorescence increaseis triggered by the cleavage of an azo bond that links a cyanine fluorophore and a quencher(BHQ-3). These probes could distinguish hypoxia in vitro and were also suitable for fluorescenceimaging of ischemic organs in live mice. The in vivo fluorescence response was rapid, occurring
within 1 min after vessel ligation. These probes should be suitable for many biologicalapplications, such as real-time monitoring of cerebral infarction.

－325－
目次へ

Laboratory of Bioorganic Chemistry
HASHIMOTO, Yuichi. Professor, Chemistry of Bioresponse Modifiers
SUGITA, Kazuyuki. Associate Professor, Chemical Biology
Research topics:
The aims of this laboratory are to discover and produce new bio-active compounds basedon 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 to seventy thousands different proteins in our body.
Although the number of the human proteins are such a so large, their fold structures, i.e.,
three-dimensional spatial structures ignoring chemical nature of amino acid side chains,
are thought to be far better conserved in evolution than the amino acid sequences.
Progress in structural biology and molecular evolution researches concluded that, thenumber 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, anddistributed 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 amulti-template for structural development of ligands that would specifically interact with50 to 70 different human proteins. The multi-template approach should be applicable torecently evolving technique called shotgun approach and/or polypharmacology.

Fig. 1. Multi-template approach utilizing thalidomide.
－326－
目次へ

“Dramatype approach”: Many life phenomena are controlled by the expression,
localization, and degradation of proteins. Thus far, research on chemical control of theexpression 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, and this is expected to serve as a newtechnique for the functional analysis of proteins within cells. Our objective is to use thetools we have discovered to elucidate the bioresponse network. In addition, we aredesigning and synthesizing molecules that control the folding process of proteins. These
are compounds that control dynamic structure–based function of proteins, and they will
open up new domains in medicinal chemistry of bioresponse modifiers.

Fig. 2. Induction of proper-trafficking of folding-defective mutated rhodopsin.

－327－
目次へ

DIVISION OF PHARMACEUTICAL BIOLOGY
Department of Bio-molecular Functions
Laboratory of Physical Chemistry
SHIMADA, Ichio. Professor, (Structural biology)
OSAWA, Masanori, Assistant Professor, (Structural biology, Molecular biology)
UEDA, Takumi, Assistant Professor, (Structural biology, Molecular biology)
NSHIDA, Noritaka, Assistant Professor, (Structural biology, Molecular biology)
Research Topics:
The research in our laboratory is focused on protein structure and dynamics, and on
the relation of these to protein function. NMR and molecular biological techniques are themain tools used to address these problems. We are also interested in the NMR
methodology for investigation for larger proteins. This research includes the following
topics:1. Structural basis of molecular recognition in membrane proteins and the related 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 with
－328－
目次へ

2

H and 15N, and then it forms a complex with a non-labeled target protein (protein II).
Accordingly, the complex is composed of molecules with low and high proton densities.
In the case of large proteins, if the aliphatic proton resonances are irradiatednon-selectively using an RF field with a frequency corresponding to the aliphatic proton
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 topic
KcsA is a prokaryotic pH-dependent potassium (K) channel. Its activation, by adecrease in the intracellular pH, is coupled with its subsequent inactivation, but theunderlying mechanisms remain elusive. Here, we have investigated the conformationalchanges and equilibrium of KcsA, using solution NMR spectroscopy. Controlling thetemperature and pH of KcsA samples produced three distinct methyl-TROSY and NOESY
spectra, corresponding to the resting, activated, and inactivated states, respectively. The
pH-dependence of the signals from the extracellular side was affected by the mutation of
H25 on the intracellular side, indicating the coupled conformational changes of theextracellular and intracellular gates. K+ titration and NOE experiments revealed that theinactivated state was obtained by the replacement of K+ with H2O, which “plugs”mayinterfere with the K+-permeation pathway. This structural basis of the activation-coupled
inactivation is closely related to the C-type inactivation of other K channels.
－329－
目次へ

Laboratory of Protein Structural Biology
SHIMIZU, Toshiyuki. Professor, Structural Biology and X-Ray Crystallography
NOGUCHI, Shuji. Assistant Professor, Diffraction Structural Biology
TOMA, Sachiko. Assistant Professor, Diffraction Structural Biology
OHTO, Umeharu. Assistant Professor, Diffraction Structural Biology
Research Topics:
Our research is focused on structural biology of proteins and nucleic acids, mainly onhuman enzymes, immune-system proteins such as antibodies, and receptors. In theelucidation of three-dimensional structures, X-ray crystallography is extensively used since
it provides us with structural information on their functions and biological roles which arealso required for drug design. Our structural studies utilize interdisciplinary methods
including molecular biology, biochemistry, computational chemistry, crystallography, andsynchrotron radiation techniques. Hence, our efforts are also aimed at developments of thesemethods. The undergoing research areas are summarized as given below:
1. Diffraction structural biology elucidating three-dimensional structures of proteins using
X-ray crystallographic methods.
2. Analyses of structures and functions of biological macromolecules with crystallographic
and computational methods using both in-house and synchrotron X-ray equipment.
3. Structures of nuclear proteins and their complexes
4. Structures of proteins in homologous recombination.
5. Structures of macromolecular assembly of human and mouse membrane proteins as wellas membrane-bound receptors and enzymes. They include a human Toll-like receptor
and its co-receptor in innate immunology.
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). RP105 and MD-1 proteins are supposed to mediate the LPS (Lipopolysaccharide)recognition either by itself or in combination with the TLR4/MD-2, however, little is known
about their structures and functions.
Mouse MD-1 is a 162 amino-acid glycoprotein with two
potential N-linked glycosylation sites. We expressed mouse
MD-1 in methyltropic yeast P. pastoris and purified tohomogeneity. The crystal structure of MD-1 was determined at
1.65 Å resolution. MD-1 is folded into a single domain
consisting of two antiparallel β-sheets in the β-cup fold (Fig. 1).
A deep hydrophobic cavity is formed between these sheets as is
MD-2. Continuous electron-densities attributable to boundphosphatidylcholine were observed in the cavity. It is possiblethat endogenous ligands of MD-1 play a role in retaining theMD-1 structure and modulating the reactivity of MD-1 against
Fig. 1. Structure of MD-1
exogenous ligands.
Hsp40 is a co-chaperone of Hsp70 that correctly folds polypeptides in non-native forms.
To elucidate the co-chaperone mechanism of Hsp40, we determined crystal structures of the
－330－
目次へ

C-terminal peptide-binding domain (CTD) of human Hsp40, Hdj1, as a complex with a Cterminal peptide of human Hsp70, GPTIEEVD.
Hdj1-CTD exists as a twisted, horseshoe-shaped homo-dimer. The subunit consists of three
regions: long globular domains I and II, and a C-terminal helix region. The peptides arelocated in two sites, 1 and 2, of domains I. The peptide
bound to site 1 forms antiparallel β-sheet. The negatively
charged side-chains of the peptide form salt bridges with Lys
residues, and Ile side-chain of the octapeptide fits into thehydrophobic concave of domain I. The peptide bound to site
2 also forms antiparallel β-sheet. The hydrophobic sidechains of the peptide interact with the surface-exposed broadhydrophobic-region of domain I. Site 1 is attributable to themajor recognition site toward Hsp70, since the extent of theelectrostatic interactions and the atomic contacts between Ile
side-chain and the hydrophobic concave are larger than thoseof site 2. It is conceivable that site 2 is the peptideFig. 2 Structure of Hdj1-CTD
recognition site toward non-native polypeptides, because thecomplexed with C-terminalhydrophobic region of site 2 is broader and shallower than
peptide of human Hsp70.
that of site 1 and polypeptides having bulkier hydrophobicside-chains could be bound to this region.
Various groups of eukaryote, such as mammals and land plants, possess enzymes dedicatedto reactive oxygen species (ROS) production, and use for many biological activities. Plant
NADPH oxidase (Rboh) exists in plasma membrane, and reduce molecular oxygen tosuperoxide anion (O2-) by oxidation of cytosolic NADPH. ROS produced by Rboh plays
multiple roles as signals that mediate immune response, abiotic stress, and developmental
cues. Once an invasion of microbes is recognized, plant cell immediately generates ROS
which trigger multiple immune responses. Rboh is regulated by Ca2+, small GTPase, protein
kinase, and other factors. However, details of activation mechanism have not been
understood. Rboh is composed of N-terminal regulatory region, Six transmembrane region,
and C-terminal FAD/NADPH binding region. We determined the first crystal structure of
the N-terminal regulatory region of Rice (Oryza sativa) RbohB (OsRbohB) which contains
Ca2+ binding motifs so called EF-hand. It revealed that
two molecules form a dimer with swapped EF-hands(Fig.3) and that OsRbohB contains two additional EFhand-like motifs so far not predicted from sequence
analysis. We show that Ca2+ binding to the EF-hands isnecessary for the Ca2+ mediated conformational change.
Structure based mutagenesis revealed that key residues forthe interaction of OsRbohB and OsRac1 are located in theFig.3 Overall structure ofcoiled-coil region created by EF-hand swapping.
the regulatory domain of
OsRbohB－331－
目次へDepartment of Cellular Biochemistry
Laboratory of Health Chemistry
ARAI, Hiroyuki. Professor, Health Chemistry/Biochemistry, Lipid Biochemistry
ARITA, Makoto. Associate Professor, Biochemistry, Lipid Biochemistry
INOUE, Takao. Assistant Professor, Lipid Biology, Genetics
KONO, Nozomu. Assistant Professor, Lipid Biochemistry
IMAE, Rieko. Assistant Professor, Lipid Biology, Genetics
Research Topics:

1. Biosynthesis, remodeling and restoration of membrane phospholipids# Functional analysis of phospholipid acyltransferases# Functional analysis of phospholipases
2. Exploration of new bioactive lipids# Functional mediator lipidomics using LC-MS/MS# Metabolism and functional analyses of PUFA-derived lipid mediators in the acuteinflammation and resolution# Functional analysis of oxysterols
－332－
目次へ

3. Roles of lipids in membrane dynamics (membrane traffic and cell division)# Roles of lipids for retrograde vesicular traffic# Roles of lipids for membrane protein degradation
4. Regulation of membrane proteins by membrane lipids# Identification of PUFA-sensitive genes# Homeostasis of membrane lipids

－333－
目次へ

Laboratory of Physiological Chemistry
KATADA, Toshiaki. Professor, Physiological Chemistry and Biochemistry
KONTANI, Kenji. Associate Professor, Molecular and Cell Biology
FUKUYAMA, Masamitsu. Assistant Professor, Molecular Biology and Genetics
KAJIHO, Hiroaki. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
SAITO, Kota, Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
Overview:
Our laboratory is interested in the molecular mechanisms of signal transduction lying
behind human physiology. Cells and tissues in our bodies function coordinately to makephysiological responses. Abnormal regulation of cellular signaling is often found in humandiseases. Pharmaceutical drugs usually work to offset, alleviate, compensate and correct suchderanged transduction of signals. Thus, understanding the molecular principles of signaltransduction would greatly help to develop the target molecules for new drugs. We take abroad range of experimental techniques that utilize biochemistry, molecular biology, cellbiology and molecular genetics. Our research has centered on GTP-binding proteins, so
called “G proteins.” We wish to expand and deepen our understanding of signaling networks
involving G proteins and their physiological significance.

Research summary:
The research projects currently underway are followings:
1. Identification and characterization of novel families of small G proteins.

－334－
目次へ

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. Arl8 is likely to function in lysosomal biogenesis, whosemolecular mechanism is under investigation. We are also working on other atypical small G
proteins, and understanding the significance of their unique structures may reveal novel
modes of action of small G proteins.
2. Molecular mechanisms of endocytic pathway regulated by small GTPase Rab family.
Several members of the Rab GTPases have been shown to play an important role inintracellular vesicular traffic. We have previously identified RIN family as guanine
nucleotide-exchange factors (GEFs) for Rab5, which is essential to early endocytosis. The
unique feature of RIN family is the existence of many functional domains: Besides VPS9
domain, they have SH2, proline-rich (PR) domains and Ras-association (RA) domains. We
have found that the PRD binds to amphiphysin II, which is involved in invagination ofclathrin-coated vesicles. We are currently characterizing functional significance of otherdomains, biochemical properties of RIN proteins as GEF, and their cellular roles.
3. Characterization of nutrient-mediated signaling pathways using C. elegans
Cellular as well as organismal nutrient statuses have great impact on growth andhomeostasis. There have been the number of signaling molecules identified so far that inform
cells and organisms of nutrient conditions. Such signal transduction is often deranged inhuman diseases such as diabetes and cancers. Our current research focus is on theinsulin-TOR signaling pathway. Taking advantage of C. elegans genetics, we have found that
this pathway plays an essential role in controlling cell proliferation and maintaining proper
homeostasis in response to nutritional conditions. We are currently screening for andcharacterizing C. elegans mutants in which the insulin-TOR pathways are inappropriately
regulated. We are hoping to identify novel signaling components of the pathway through ourunique genetic approaches.
4. Understanding the mechanism of collagen export from the Endoplasmic Reticulum.
Collagen is synthesized in the endoplasmic reticulum (ER) with help of numbers ofchaperons, and secreted to the cell surface through secretory pathway. Collagen is too big to
fit into conventional secretory vesicles and the mechanism of collagen export from the ER has
not been elucidated. We have recently identified cTAGE5, a protein localized at the ER exit
site, and revealed that cTAGE5 is specifically required for collagen export from the ER.
cTAGE5 interacts with coat proteins, therefore, we suggest that cTAGE5 is a component ofcollagen receptor within the ER.
－335－
目次へ

Laboratory of Microbiology
SEKIMIZU, Kazuhisa. Professor, Biochemistry, Molecular Biology
KAITO, Chikara. Associate Professor, Biochemistry, Molecular Biology
HAMAMOTO, Hiroshi, Assistant Professor, Biochemistry, Molecular Biology
MATSUMOTO Yasuhiko. Assistant Professor, Biochemistry, Molecular Biology
KUROKAWA, Kenji. Associate Professor, Biochemistry, Molecular Biology
ITO, Takahiro. Assistant Professor, Biochemistry, Molecular Biology
Research Topics:
Figure 1 Use of silkworms for identification of drug candidates having appropriate
pharmacokinetics from plant sources

Asami Y, Horie R, Hamamoto H, Sekimizu K, BMC Pharmacol, 10, 7, (2010)
Figure 2 The cvfC operon of Staphylococcus aureus contributes to virulence via
expression of the thyA geneIkuo M, Kaito C, Sekimizu K Microb Pathog, 49, 1-7, (2010)

－336－
目次へ

Figure 3 Porphyromonas gingivalis peptidoglycans induce excessive activation of the
innate immune system in silkworm larvae

Ishii K, Hamamoto H, Imamura K, Adachi T, Shoji M, Nakayama K, Sekimizu K, J Biol
Chem, 285, 33338-33347, (2010)
Figure 4 Insect cytokine paralytic peptide (PP) induces cellular and humoral immune
responses in the silkworm

Ishii K, Hamamoto H, Kamimura M, Nakamura Y, Noda H, Imamura K, Mita K,
Sekimizu K, J Biol Chem, 285, 28635-28642, (2010)
Figure 5 Structure of a virulence regulatory factor CvfB reveals a novel winged helix
RNA binding module

Matsumoto Y, Xu Q, Miyazaki S, Kaito C, Farr C L, Axelrod H L, Chiu H J, Klock H E,
Knuth M W, Miller M D, Elsliger M A, Deacon A M, Godzik A, Lesley S A, Sekimizu K,
Wilson I A, Structure, 18, 537-547, (2010)
－337－
目次へ

DIVISION OF PHARMACEUTICAL TECHNOLOGY
Department of Medical Pharmaceutics
Laboratory of Molecular Pharmacokinetics
SUGIYAMA, Yuichi. Professor, Biopharmaceutics in Drug Discovery and Design
KUSUHARA, Hiroyuki. Associate Professor, Membrane Transport (Kidney and Brain)
MAEDA, Kazuya. Assistant Professor, Membrane Transport (Liver)
HAYASHI, Hisamitsu. Assistant Professor, Membrane trafficking regulation
Research Subjects:
The pharmacokinetic properties of drugs are critical factors governing theirpharmacological/adverse effects in the body, which determine their exposure to the target
molecules. A major reason for failures in drug development is attributed to unsuitable
pharmacokinetic properties, resulting in insufficient exposure to the target. Therefore, it isimportant to predict the disposition of new drug candidates particularly during the early stagesof drug development, and select those with optimal pharmacokinetic properties for further
development.

One of the major【 In tes tine】

research interests of this laboratory

Ab so rp tio nis the development of a method topredict the disposition of drugs in

As one of the determinant factors of
drug disposition, we have focusedon transporters which regulate the

M RP2 BC RP O AT Ps P EP T1 A SB T

M RP3O AT P s

B loo d【 K id n ey】

Urinary ex cretion【 Liver】
atp1 /2/4 /NTCP OOATO CT1 O A T2MRP 3
P-C /B/ 8

O C T 1/2 O AT 1/ 3

the body (absorption, hepatic andrenal elimination, and distribution).

P-g p/M DR1

P-gp/
O C T N 1/2
M R P 2/ 4OA T P sOA T 4 P E P T1 / 2
MD R1

P-g p/ M RP2 B C R P B SE P
MDR1BIlia ry e xc re tio n

Figure 1. Responsible transporters for drug disposition"Double transfectant"human liver

MDCK II cells

permeation of compounds with a

Blood

Estimation ofhepatic clearance

low molecular weight across the

MRP2plasma membrane (figure 1). We

OATP2

OATP2

MRP2
Bile

have established a new experimental
transport of drugs, in which bothsinusoidal drug uptake transporters
andcanaliculartransporters

of

drug

effluxhepatocytes

areEstradiol-17-glucuronide
transcellular transport(pmol/mg protein)system to predict the hepatobiliary

2000
1500

basal to apical

1000
500
0

Information
1) relative expression level2) contribution of each transporter3) metabolism

apical to basal

030 60 90
Time (min)120

Figure 2. Uptake and efflux transporters co-expressing cells
to predict the hepatobiliary transport

－338－
目次へ

co-expressed in a polarized cell line, allowing the transcellular transport of drugs to beevaluated (figure 2). The biliary clearance obtained from an in vivo study using rats
correlated well with the predicted values obtained using our system. Our studies have shownthat transporters play key roles in drug disposition. In addition, we are also investigating thegenetic variations in these transporters causing interindividual variations in drug dispositionand drug response, and drug-drug interactions involving drug transporters (figure 3).
Some

Blood
D

D

D

KidneyLiver D
I

D

I

D

D

I

Portal vein

Blood
I

Hepatocyte

★ D
★ D

代 謝酵素

D

diseases through the regulation of

I

I

D

★

D

D

D

I

D

D

D

I
D

I

D
D

I

★ D
I

membrane trafficking of the transport

I

I

D

Intestine

D

D

D

I

I

D

I

代謝酵 素 D
D

D

I

D

D

proteins.

The hereditary defect of

D

I

Bile

are

research to help in the therapy of such

I
I

Bile
I

transporters

responsible for disease. We are starting

I

D

I

I

D

BSEP/ABCB11

functioncauses

I

D

Feces

D

I

→Portal vein

Urine

Blood

progressive

familial

intrahepaticcholestasis type 2 (PFIC2), which
Figure 3. Target sites of drug-drug interaction

develops in childhood and leads to end

stage liver disease without liver transplantation. So far, we have found that the dysfunction of
BSEP in PFIC2 patients is attributed to the reduced BSEP expression at the cell-surface, andthat 4-phenylbutyrate (4PBA), a clinically approved drug for urea cycle disorders, is apotent anti-cholestatic drug, because this agent significantly induces the cell-surface
expression of BSEP (figure 4).

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 4. Change in BSEP expression at cell-surface under intrahepatic cholestasis and
4PBA-treated condition

Current research topics of our laboratory are as follows:
1. Prediction of drug disposition from in vitro data, interindividual variations in drug
－339－
目次へ

disposition and drug-drug interactions using a physiologically-based pharmacokinetic
model
2. Clarification of transport systems in liver, kidney and the blood-brain andblood-cerebrospinal fluid barriers
3. Elucidating the drug-drug interaction mechanisms involving drug transporters
4. In vivo real-time pharmacokinetic analysis using PET
5. Regulation of membrane trafficking of transporters as disease therapy.
6. Clarification of the mechanisms underlying tissue-selective expression of transporters.
7. Development of a rational strategy for drug delivery to the liver, kidney and central
nervous system
8. Development of a WEB-based database of drug transporters (TP-Search)

－340－
目次へ

Laboratory of Chemical Pharmacology
MATSUKI, Norio. Professor, Neuroscience, Neuropharmacology
IKEGAYA, Yuji. Associate Professor, Neurophysiology, Neuropharmacology
KOYAMA, Ryuta. Assistant Professor, Neuroscience, Cell Biology
NOMURA, Hiroshi. Assistant Professor, Neuroscience, Neuropsychopharmacology
Research Topics:
We have focused our research on the pharmacological analysis of the central nervous system,with a goal of understanding brain functions using pharmaceutical agents as tools.
Historically a number of effective drugs for brain diseases were found accidentally before
the detailed analysis of diseases. Analyses of these drugs have led to an understanding of
the actual cause of these diseases. Therefore, it makes sense to apply various
pharmacological drugs to analyze brain functions. The following are our current research
topics.
1. Analysis of synaptic plasticity in the hippocampus in relation to learning and memory:
The role of endogenous substances. We have shown that hippocampus-dependent spatial
learning and synaptic plasticities (LTP and LTD) are modulated by neurotrophic factors,
plasmin, hydrogen peroxide, BDNF, etc. The function of the hippocampus is regulated by
the activities of the amygdala as well as the locus ceruleus. Therefore, the mechanism isalso the target of the research, which may reveal the depression-induced decline of the
hippocampal function.
2. Large-scale recording of network activity with calcium imaging techniques. Spikesynchronization underlies information processing and storage in the brain. But how canneurons synchronize in a noisy network? By exploiting a high-speed multineuron imaging
technique (500–2000 fps) and a large-scale synapse mapping method, we directlycompared spontaneous activity patterns and anatomical connectivity in hippocampal CA3
networks ex vivo. As compared to unconnected pairs, synaptically coupled neurons
shared more common presynaptic neurons, received more correlated excitatory synaptic
inputs, and emitted synchronized spikes with a 107 times higher probability Importantly,
common presynaptic parents per se synchronized more than unshared upstream neurons.
Consistent with this, dynamic-clamp stimulation revealed that common inputs alone
could not account for the realistic degree of synchronization unless presynaptic spikes
synchronized among common parents. On a macroscopic scale, network activity was
coordinated by a power-law scaling of synchronization, which engaged varying sets ofdensely inter-wired (thus highly synchronized) neuron groups and was accompanied byripple-like high-frequency field oscillations. Thus, locally coherent activity converges on
specific cell assemblies, thereby yielding complex ensemble dynamics. Thesesegmentally synchronized pulse packets may serve as information modules that flow inassociatively parallel network channels.
－341－
目次へ

3. Proper axonal branching is essential to the establishment of functional neural circuits.
In the hippocampus of temporal lobe epilepsy (TLE) patients, aberrant branching of the
mossy fibers (MFs), i.e., the MF sprouting, persistently rewires the dentate neural circuit
and potentially renders the hippocampus hyperexcitable; however, the intracellularmechanisms underlying the excessive branching remain unknown. Here we show, using
in vivo and in vitro models of neonatal seizures, that MF sprouting is mediated by
improperly redistributed axonal mitochondria. Time-lapse analysis revealed thatneuronal hyperactivity increased the density of mitochondria in MFs. Mitochondria
were selectively localized in the dentate hilar region of MFs by brain-derived
neurotrophic factor (BDNF), which was released form adjacent MF growth cones.
Localized mitochondria promoted the formation and elongation of axonal branches via anoversupply of ATP, the phenomena prevented by blocking ATP synthesis. Thus, thiswork identifies a novel pathogenic role of mitochondria in neuronal activity-dependent
rewiring of pre-existing neural circuits.
4. Information processing in the central nervous system (CNS) during periods of rest is
crucial for lasting memories but the precise off-line neuronal population activity that
contributes to long-term memory formation remains unclear. This pattern of neuronal
activity during rest triggers transcription of immediate early genes such as activity
regulated cytoskeletal gene (Arc). We compared the active neuronal population in thelateral amygdala during fear conditioning and rest periods using a large scale imaging
technique, Arc cellular compartment analysis of temporal activity by fluorescence in situ
hybridization. We found that subset of cells that were initially activated duringconditioning in the lateral amygdala preferentially transcribed Arc during subsequent rest.
This preferential transcription was most frequently observed in conditioned mice thatformed robust associative fear memory and was less frequently observed in unshocked,
latently inhibited, and naïve mice. Our findings indicate that Arc is preferentiallytranscribed in neurons that are active during fear conditioning after associative learning.
This preferential transcription may contribute to the formation of long-lasting memory.

－342－
目次へ

Laboratory Neuropathology and Neuroscience
We have been pursuing the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD) and related
neurodegenerative conditions (especially, dementia with Lewy bodies; DLB) by
multidisciplinary approaches, based on histopathology and protein biochemistry of
postmortem human brains. We have extended the knowledge derived from the humanstudies in a way to establish cellular models and to elucidate the key steps in thepathological cascade of neurodegeneration. Thus, we have been addressing the pathogenesis
of neurodegenerative disorders from the downstream (i.e., analysis of aggregated proteins)
as well as from the upstream (i.e., pathogenic effects of pathogenic genes), covering a
number of crucial proteins/genes related to AD and DLB, i.e., β-amyloid (including its
binding protein CLAC), presenilin/γ-secretase and α-synuclein. In this way our laboratory
has contributed much to the widely accepted notion that abnormal misfolding of brain
proteins is the common cause of a variety of neurodegenerative disorders including AD.
1. Research on β-amyloid and presenilins
Using C-terminal specific monoclonal antibodies that discriminate amyloid β peptides(Aβ) ending at 40th or 42nd residues (Aβ40 and Aβ42, respectively), we have performed asystematic immunohistochemical studies on autopsied brain tissues from patients with AD,
Down syndrome and familial AD, and demonstrated that Aβ42, that most readily form
amyloid fibrils in vitro, is the initially and predominantly deposited species in humancerebral b-amyloidosis (Iwatsubo et al. Neuron 1994, Ann Neurol 1995). We thenestablished celllar models expressing mutant forms of presenilin (PS) genes linked tofamilial AD (FAD), and using their original highly-sensitive ELISA quantitation system, hisgroup has clearly shown that an increase in the production of Aβ42 is the pathogenic
mechanism leading to FAD (Tomita et al. Proc Natl Acad Sci USA, 1997). These findings
have provided a firm basis for the currently prevailing β-amyloid hypothesis. We thenfocused on the mechanisms of γ-secretase complex that cleaves the C terminus of Aβ, andset out to cell biological studies using RNA interference on the formation and function of theγ-secretase complex harboring PS as the catalytic center, associated with three additional
membrane proteins. We demonstrated that APH-1 and Nicastrin serve as the “stabilizing”
co-factor of PS, whereas PEN-2 is the component that confers proteolytic activity to thiscomplex. They also showed that PS, APH-1, nicastrin and PEN-2 are the essential set ofproteins that comprise the γ-secretase complex (Takasugi et al. Nature, 2003). This study ishighlighted as a milestone work that elucidated the mechanistic roles of protein cofactors in
the formation and function of γ-secretase. We have also shown by establishing in vitro
γ-secretase assays that sulindac sulfide, a major non-steroidal anti-inflammatory drugs,
directly acts on γ-secretase and selectively reduce Aβ42-generating activities (Takahashi etal., J Biol Chem, 2003), providing important implications to the therapeutic strategies of ADby γ-secretase modulation. Recently, we established a novel method for an efficient in vitro
reconstituion of γ-secretase complex, paving the way towards the structural analysis ofactive γ-secretase (Hayashi et al. J Biol Chem, 2004), and using thus highly purified
g-secretase particles, we have partially unveiled the submolecular structure of this complex
by single-particle EM analysis (Ogura et al. BBRC, 2006). Very recently, we established an
elegant strategy to analyze the structure-function relationship within the catalytic structureof g-secretase complex by cysteine chemistry, and demonstrated that g-secretase harbors awater-permeable catalytic pore (Sato et al. J Neurosci, 2006), and that substrate proteins
－343－
目次へ

enter the catalytic pore through the lateral gate located at the C terminal side of PS (Sato etal. J Neurosci, 2008). Thus, we started from an elegant immunohistochemical analysis ofAβ deposits in AD brains and extended it to a contemporary molecular/cellular biology ofPS, that proved to play a key role in the important biological reaction termed“intramembrane proteolysis”.
2. Identification and characterization of α-synuclein as a major component of Lewy bodies.
Using cortical Lewy bodies purified from postmortem brains of patients withdementia with Lewy bodies (DLB) as immunogens, we performed an extensive
immunochemical search for components of Lewy bodies. We have demonstrated by raising a
specific monoclonal antibody that α-synuclein, that proved to be a product of pathogenic
gene for familial form of Parkinson’s disease, is one of the major constituent of Lewy bodies
in sporadic Parkinson’s disease and DLB (Baba et al. Am J Pathol 1998). We then purified
aggregated α-synuclein from DLB cortices using fine biochemical techniques, purified it tonear homogeneity, and demonstrated using mass spectrometry and specific antibodies thatα-synuclein deposited in synucleinopathy lesions is highly phosphorylated at a specificserine residue (Fujiwara et al. Nature Cell Biol 2002). This finding led to a range of studies
focusing on the role of synuclein phosphorylation in neurodegeneration. Also, thephospho-specific α-synuclein antibody is widely used as the most sensitive marker for
α-synucleinopathy lesions, and we have characterized a wide spectrum of α-synuclein
pathologies in neurodegenerative disorders.
3. Identification of a non-Aβ Alzheimer amyloid plaque component CLAC, and its precursor
CLAC-P
The major component of Alzheimer’s amyloid plaques is Aβ, although there are anumber of non-Aβ components that potentially affect fibrillization and degradation ofamyloid deposits. Among these, there has been an enigmatic “missing piece” protein ofmolecular masses of 50/100 kDa. We raised a monoclonal antibody against amyloid fractionthat recognizes this protein, and using this antibody as a probe, they conducted a thoroughbiochemical purification of these antigens and finally cloned a cDNA coding for the
precursor of this protein. This protein turned out to be a novel class of membrane-boundcollagen, which was named CLAC (collagen-like Alzheimer amyloid plaque component)
and its precursor CLAC-P (Hashimoto et al. EMBO J 2002). This finding had an immense
impact both on fields of AD research as well as on general biology as a first discovery ofneuron-specific collagen harboring a unique membrane-spanning structure. CLAC has beenhighlighted as a protein that may affect fibrillization of Aβ and contribute to amyloid plaqueformation. Indeed, we have recently shown that CLAC-positive senile plaques constitute a
unique subset of plaques distinct from the classical, β-sheet-rich amyloid deposits,
underscoring the pathobiological role of CLAC in amyloid formation (Kowa et al. Am J
Pathol, 2004), and that CLAC inhibits fibrillization of Ab in vitro (Osada et al. J Biol Chem,
2005). Transgenic mice studies are confirming the role of CLAC in the morphogenesis ofsenile plaques in vivo.

－344－
目次へ

Laboratory of Cell Signaling
ICHIJO, Hidenori. Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
TAKEDA, Kohsuke. Instructing Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
MATSUZAWA, Atsushi. Project Associate Professor, Molecular and Cell Biology, Signal
Transduction
NAGURO, Isao. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology, Signal Transduction
HAYAKAWA, Teruyuki, 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 neoplastic transformation. One of the major research subjects of thislaboratory is to understand the signaling mechanisms involving the MAP kinase
pathways in the context of stress response and human disease. This includes theinitiation and transduction of the stress signals through Apoptosis 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 stressresponse. We have particularly been interested in cloning and analyzing the moleculesthat control ASK family activity. By employing yeast two-hybrid screening andpull-down MS analysis, we have successfully identified various adaptors, kinases andphosphatases that regulate the activity and function of ASK family proteins. We also
explore by using knock-out animals the roles of ASK family and their upstream anddownstream signaling components in various diseases including cancer, inflammation,neurodegeneration and cardio-vascular diseases.
Research Projects
1. Takeda Group
This group is focusing on the elucidation of activation mechanisms and roles in stressresponses of ASK family proteins using Drosophila melanogaster, which has a single
ortholog of mammalian ASK family proteins. This group is also working on the analysis
of ASK2, which is a member of the ASK family and exclusively functions in aheteromeric complex with ASK1, with particular emphasis on its roles in tumorigenesis.
－345－
目次へ

In addition, this group is focusing on the pathophysiological roles of a novel
Ser/Thr-specific protein phosphatase PGAM5, which we identified as an interacting
protein of ASK1. PGAM is a mitochondrial protein and may be involved in the sensing
system of mitochondrial dysfunctions.
2. Nishitoh GroupA long-term goal of this group’s research is to understand the roles of endoplasmic
reticulum (ER) stress signaling in health and disease. ER stress is caused by disturbancesof the ER function with the accumulation of unfolded proteins in the ER. In case of
prolonged ER stress or malfunction of ER quality control system, apoptosis signal isactivated. Recent studies have shown that the ER stress-induced apoptosis, which ismediated by ASK1, is involved in the pathogenesis of polyglutamine diseases andamyotrophic lateral sclerosis. Using in vitro assay system, cell culture, tissue culture andmouse models, this group is trying to clarify the role of ER stress signaling inconformational diseases such as neurodegenerative diseases and diabetes mellitus.
3. Matsuzawa Group
This group has been involved in research on the mechanisms of ASK1 activation
mediated by physiological production of reactive oxygen species (ROS). ROS function as
activating factors of ASK1, which are associated with various physiological events suchas cell death and immune responses. ASK1 activity is regulated by a certain antioxidant
enzyme, which is found to interact with ASK1 in response to ROS. Moreover, this groupis trying to elucidate the mechanisms by which ubiquitin modification and protein
degradation regulate activities of ASK1 and ASK family proteins. The mechanisms areimportant for spatiotemporal regulation of these kinase activations. We found that these
events are occurred in the large signaling complex of ASK1. Thus, to identify regulatorsof ASK1 in its signaling complex and to clarify their functions are leading projects.
4. Naguro Group
This year, our group studied on the mechanism of stress response through ASK3 as recent
years. We newly collaborated with various international colleagues such as Dr.
Vandewalle in INSERM and Dr. Hellman in Uppusala University, which accelerated thestudy of ASK3 in the renal epithelial cells. Dr. Naguro attended a project called“International training program to establish world premier research center of thepharmaceutical sciences” and spent 2 months in Dr. Sawada’s lab in National Universityof Singapore to study the role of ASK3 in mechanical stress. We reported our studies of
ASK3 in various conferences and meetings including Biochemistry and Molecular
Biology (BMB) 2010. Besides the study, Dr. Naguro took part in a lecture as a speaker toundergraduate students. He also took charge of a study practice (Purification ofrecombinat protein from E. coli) for 3rd grade students.
5. Hayakawa Group
This group is focusing on the elucidation of the roles and regulatory mechanisms of ASK
－346－
目次へ

family proteins in stress responses using the nematode Caenorhabditis elegans. Recent
studies have shown that ASK family protein in C. elegans regulates survival in anoxic
conditions. In addition, this group have been searching for the novel activation factors of
ASK family proteins by a genetical screening.

－347－
目次へ

Laboratory of Biomedical and Pharmaceutical Analysis
SANTA, Tomofumi. Associate Professor, Analytical Chemistry
YOSHIKADO, Takashi. Assistant Professor, Biopharmaceutics
Research topics:
Our research interest lies in the development of the sensitive and selective determination
methods for the biologically important compounds. Current topics include,
1. Design and synthesis of the derivatization reagents for high-performance liquid
chromatography with fluorescence detection or mass spectrometric detection.
The development of a sensitive and selective determination of the trace level compounds
is essential to elucidate their biological roles and functions in living systems. Recently,
high-performance liquid chromatography (HPLC) has been frequently used for this purpose,
since its separation efficiency is very high and it can adopt various detection methods
suitable for the target compounds. However, all the compounds are not suitable for thesensitive analysis with HPLC, and thus chemical derivatization is often used to improve theseparation efficiency and to enhance the detectability of the target compounds. So far
numerous derivatization reagents were synthesized for this purpose. Among them, thereagents having benzofurazan (2,1,3-benzoxadiazole) structure have the following
advantages; (i) the molecular size is rather small and thus their reactivity to the target
compounds is high; (ii) the structure is moderately hydrophobic and thus the generated
derivatives are suitable for the separation on HPLC. We are now developing the
benzofurazan derivatization reagents for HPLC with fluorescence detection or mass
spectrometric detection.
2. Development of the sensitive and selective determination methods for bio-related
compounds.
We have reported the determination methods of the bio-related compounds such as aminoacids, fatty acids, antioxidants, antibiotics, endogenous cannabinoid receptor ligands,
endogenous inhibitors of nitric oxide synthase, modulator of neurotransmitters, biologically
active peptides. These methods were used for the study on the biological roles and functionsof these compounds. We are now developing the sensitive and selective determination
methods of several kinds of biologically important compounds using HPLC withfluorescence or mass spectrometric detection as well as the benzofurazan derivatization
reagents.
3. Development of the screening methods for the inherited metabolic disorders.
The aim of the screening of the inherited metabolic disorders is the early detection andtreatment of clinically important disorders to minimize morbidity and mortality in earlychildhood. In Japan, phenylketouria, maple syrup urine disease, homocystinuria,
galacrosemia, congenital hypothyroidism and congenital adrenal hyperplasia are routinely
screened. The markers of these disorders have been analyzed by enzyme-linked
－348－
目次へ

immunosorbent assay and enzymatic assay methods such as Guthrie test or Beutler test.
Recently, tandem mass spectrometry was introduced to analyze amino acids andacylcarnitines in blood samples, which enabled to detect various kinds of disorders related
to amino acids, organic acids and fatty acids metabolism. However, there are a lot ofdisorders which are not detected by the usual tandem mass spectrometric methods. Using
liquid chromatography with tandem mass spectrometry after derivatization with the
benzofurazan regents, we have reported the determination methods for very long chain fatty
acids and di-carboxylic acids having five or six carbon atoms, the marker metabolites ofperoxisomal disorders and organic acidemias such as glutalic acidemia, respectively. Thesemethods were routinely used in the foreign country. We are now developing the screening
methods for the several kinds of inherited metabolic disorders.

－349－
目次へ

Laboratory of Pharmaceutical Regulatory Science
SUGIYAMA, Yuichi. Professor, Biopharmaceutics in drug discovery and design (alsoProfessor of the Department of Molecular Pharmacokinetics)
FUJIWARA, Yasuhiro. Affiliate Professor (also Executive Vice President, National Cancer
Research Center Hospital)
ONO, Shunsuke. Associate Professor, pharmaceutical regulation
KUSAMA, Makiko. Assistant Professor, clinical pharmacokinetics, regulatory science
Established in 2004, our missions are to conduct research on pharmaceutical regulation
and also to develop human resources in the area of pharmaceutical R&D. This laboratoryis the first of its kind to be established within a national university
Research Topics:
1. Performance of pharmaceutical regulation in Japan
2. Clinical development in Japan
3. Launch delay (“drug lag”) in Japan
4. Globalization of clinical development and the roles of Japan
5. Ethnic differences and approved doses (Fig. 1)
6. Drug safety and regulatory measures
7. Decisions on indication changes during approval process

Figure 1. AUC Ratio (Japanese/Caucasian) of new drugs

A unique feature of this laboratory is training programs which aim to develop humanresources in pharmaceutical sectors. We held courses of lectures and self-oriented
educational opportunities aimed mainly at industry and regulators (RC; regular course, andIC; intensive course), in addition to a set of lectures for graduate students, as well as forundergraduates (Fig. 2). Two sets of group discussions are held in the RCs, with topics
such as “If there were no Pharmaceutical Law, what responsibility would the industry haveto take, and how should they manage their sustainability?”
－350－
目次へ

Academia

Industry

Admistration(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, andother topics that are of importance for drug development andevaluation.
(2) Intensive Course (IC)The Intensive Course (IC) is a 1 or 2-day intensive educationalcourse, held 1-2 times annually(3)Graduate School Lectures (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.

Industry

Regulators

Academia

RC

458

70

IC

1433

67 123

GSL

190

9

129

Figure 2.Figure
Our education
Programs and Attendees
2. Training Programs and Attendees

－351－
目次へ

Laboratory of Clinical Pharmacokinetics
SUZUKI, Hiroshi. Professor, Clinical Pharmacokinetics/Dynamics
ITO, Kousei. Associate Professor, Clinical Pharmaceutical Sciences, Membrane
Transport and Regulation
HISAKA, Akihiro. Research Associate Professor, Clinical Pharmacokinetics
OHNO, Yoshiyuki. Research Associate, Clinical Pharmacokinetics, Drug Information
TAKADA, Tappei. Assistant Professor, Research of Transporters for Physiological
Substrates
TAKAYAMA, Kazuo. Assistant Professor, Clinical Pharmaceutics, Drug Information
FUJINO, Tomoko. Assistant Professor, Clinical Pharmaceutics, Drug Information
HONMA, Masashi. Assistant Professor, Clinical Pharmaceutical Sciences, Osteoimmunology
YANAGIHARA, Yoshitsugu. Assistant Professor, Clinical Pharmaceutical Sciences
YAMAMOTO, Takehito. Assistant Professor, Clinical Pharmaceutical Sciences
YAMANASHI, Yoshihide. Research Assistant Professor, Clinical Pharmacokinetics
Research Subjects:
It is evident that the molecular function of particular element cannot always be
assigned to only one function at whole body level, because one to one simple
correspondence is not common in our body. It is also true that the understanding of therelationship between drug and its ultimate target is not sufficient to predict thepharmacological/toxicological effect. We need to understand not only the detailed
molecular machinery of drug target, but also its environment surrounding the target (ex.
other associating proteins, signaling molecules etc.), where and when it works, andfinally how it behaves as functional unit in our body. This is a basic idea trying tounderstand “living body” as “system”. By further promoting this idea to “system
pharmacology”, we will be able to identify a molecular target which is related to thepharmacological/toxicological output in clinical situation or even at early drug
development stage. Based on such concept, following projects are now ongoing:
1. Elucidation of the molecular mechanism which controls in vivo disposition of lipids/ bile acids / uric acid, and establishment of new therapy for life-style relateddiseases based on these integrated understanding.
2. Elucidation of the dynamic regulatory mechanism of bone resorption / boneformation, and establishment of new therapy for bone metabolic disease based on
those integrated understanding.

－352－
目次へ

3. Establishment of the way to quantitative understanding and prediction ofpharmacological-effect and side-effect of drugs directed against particular moleculartarget. Finally, these outputs would be feed backed to early drug development stages.
4. Elucidation of the molecular mechanism related to the side effect of drugs usinglarge-scale “-omics“ analysis. Finally, the quantitative information would beapplied to develop strategies to prevent / treat the side effect.
5. Absolute quantification of factors determining the pharmacokinetic profiles of drugs
and its application to clinical pharmacokinetics and pharmacology field.
6. Establishment of simple method for systematic prediction of drug-drug interactions(DDIs) for more than thousands combinations of drugs based on information fully
available from in vivo clinical studies. The method is applicable to the adjustment ofdose regimens in actual pharmacotherapy. Furthermore, we developed a new druginteraction severity classification system (DISCS) which may be used to improve
descriptions in the drug labeling with regard to DDIs by utilizing our in vivo-based
prediction method.

－353－
目次へ

DIVISION OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY
Department of Medicinal Chemistry
Laboratory of Synthetic Medicinal Chemistry
INOUE, Masayuki. Professor, Organic Chemistry, Natural Product Synthesis
KAMIJO, Shin. Assistant Professor, Organic Chemistry
MATSUOKA, Shigeru. Assistant Professor, Solid-state NMR
URABE, Daisuke. Assistant Professor, Natural Product Synthesis
Research Topics:
The goal of our research program is efficient, practical and flexible syntheses of biologicallyimportant natural molecules. At the core of this research program is the development of
new strategies for assembling architecturally complex natural products in a concise fashion.
These synthetic developments would enable unified synthesis of new artificial analogs by
modification of natural products templates. The new synthetic methods for the natural
products and the synthetic analogs will allow us to tailor and enhance their druglike
properties, to gain control over diverse signal transductions thereby offering new researchmethods for the study of life science.
1. Development of new synthetic methodologies
Development of direct transformations of C-H bonds have attracted intense attention fromchemical community.
We particularly focus on sp3 C-H bond oxidations andfunctionalizations of multiply substituted carbocycles. We developed an operationallysimple and structurally predictable protocol for the regio- and stereoselective sp3 C–H
R2

O

R2

h
R1 Ph CO

O

2

H
R3

H5IO6/MeOH
orNH2OH·HCl

R2

R1
R3 OH

O

R3

R2

CO2Me
or
R1

CN
R1

R3

O

OMe

(eq 1)OO
t-Bu

ether oxidation

O
t-Bu

Ar
R'
benzylic oxidation

N
N Mn N+mCPBA or KHSO5 [O]

t-Bu

Ar
O

R
OH
alcohol oxidation

R
Me

Me
Ph
Ph
Ph

OMe

mCPBA
CCl3CN/MeCN

H

H

OH
Me

Me
Ph
Ph
Ph

O

(eq 2)R'O

O(eq 3)

55% (34% recov)
83% (brsm)

O

H

O

Ph

Ph , hOO

C 6 F5 N C O

OO(eq 4)

NHC6F548% (20% recov)
60% (brsm)

－354－
目次へ

acylation of saturated carbocycles using the Norrish-Yang photocyclization in combination
with ring-opening reactions (eq 1). We then developed a unified oxidation strategy for thesynthesis of carbonyl compounds starting from ethers, benzylic compounds, and alcohols
using a reagent combination of the MnCl2/4,4’,4”-tri(t-butyl)-2,2’:6’,2”-terpyridine catalyst
and oxidant such as mCPBA and KHSO5 (eq 2). We found CCl3CN drastically alters thereactivity of mCPBA, and utilized it to the highly chemoselective oxidation of methyl ethers
to ketones (eq 3). We also achieved intermolecular carbamoylation of ethers via
photoinduced functionalization of ethereal C–H bonds in the presence of benzophenone atambient temperature. These newly developed mild reactions enabled unique C–Hfunctionalizations, which are otherwise a difficult task.
2. Total synthesis of highly oxygenated polycyclic natural products
Efficient assembly of densely oxygenated and highly fused natural products remains to be
one of the most challenging tasks in organic synthesis. Our current program is focused on
development of synthetic routes to complex polycyclic natural products such as ryanodine,hydroxy zinowal, crotophorbolone, and ouabain.
HO HO OH
HO OH
H
O
N
H

O

BzO

OAc
OAc

BzO

O

OAc
O
OAc

O

HO

HO

H

OH

O
ryanodinehydroxy zinowol

HOOH
HO

OH

H

HO

OH

O

O

crotophorbolone

O

HO

H
O

OH

H
OH

OH
ouabain3. Comprehensive total synthesis and functional analysis of natural products
3.1 Function analysis of partial structures of polytheonamide B
Polytheonamide B is a potent cytotoxic natural product isolated from marine sponge and is
by far the largest non-ribosomal peptide known to date. The 48 amino acid residues
including a variety of non-proteinogenic amino acids have the sequence of alternating Dand L-chirality. These structural features permit the formation of a stable -strand-type
structure with all of the side chains on one side, thereby encouraging the formation of ahelix (6.5 residues per turn). In the biological setting, cations can be transported acrosslipid bilayer of cells through the pore to exert its bioactivity. This year we carried out
chemical synthesis and function analysis of nine substructures of polytheonamide B.
Based on biological assays to evaluate cytotoxicity, membrane disruption, ion transport, andchannel formation, we identified the membrane disrupting and ion channel forming
sequences, as well as the cytotoxicity enhancing sequence.
synthetic f ragmentmode of act ion

Ncap-[ 1-11] -[ 12-25]-[26-32] -[ 33-48]-OH

ion channel

H-[ 12-25] -[ 26-32]-[ 33-48] -OH

ion channel

H-[ 26-32] -[ 33-48]-OH

membr ane disr uption

H-[33-48] -OH

membr ane disr uption

－355－
目次へ

3.2 Photo-switched neurotoxic peptide
Antillatoxin, a potent neurotoxic cyclic peptide isolated from a marine cyanobacterium
Lyngbya majuscule, is known to be an activator of voltage-gated sodium channel. We had
developed total synthesis of antillatoxin analogues with structural modifications on thealiphatic sidechain. This year we developed photo-switching cytotoxic compound rationallydesigned based on SAR study of antillatoxin.

－356－
目次へ

DIVISION OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY
Department of Integrated Analytical Chemistry Chemistry
Laboratory of Advanced Elements Chemistry
UCHIYAMA, Masanobu. Professor, Organic Chemistry and Theoretical Chemistry
TAKITA, Ryo. Assistant Professor, Ph. D., Synthetic Organic and Inorganic Chemistry
Our laboratory focuses particularly on the development of breakthrough synthetic
processes and the creation of new materials based on synthetic organic chemistry,
physical chemistry, and computational chemistry. Tools for chemo-, regio- andstereo-selective introduction of various functional groups onto organic molecules arestill quite limited in their applicability. Therefore, one of our aims is to provide novel
approaches to functionalizing organic compounds by means of development of thechemistry of newly designed ate complexes. Success here will provide powerful tools
for designing and creating new functionalized molecules. The laboratory also pursues
research in a range of chemistry-related topics, including organometallic chemistry,organic chemistry, medicinal chemistry, macromolecular chemistry, spectroscopy,
theoretical chemistry, and biochemistry. We aim to explore unexplained phenomenathat may open new windows onto materials science, with the help of experimental,
theoretical, and spectroscopic studies.
Research Topics:
1. Design of New Ate Complexes and Their Practical Application for Organic Synthesis:
Organometal compounds have been widely used both in industrial and laboratory synthetic
chemistry, serving as polymer synthesis catalysts, Lewis acid reagents, and organic
synthetic building blocks. As demonstrated by recent developments, organometal species
have become extremely important synthetic intermediates in the formation ofcarbon–carbon and carbon–heteroatom bonds, especially in aliphatic chemistry. Therefore,
aromatic metal compounds should be potentially attractive as functional materials andsynthetic building blocks. However, aromatic metal chemistry has not been well developed,
simply because of the poor synthetic availability of these systems. A conventional
preparative method for aromatic metal compounds has been the transmetalation ofaryllithium or aryl Grignard reagents. This method, however, suffers from 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 highly
reactive towards various electronegative functional groups, such as halogen, amide, andcyano groups and -deficient heterocycles. Hydro- or carbo-metalation, which is known to
be a powerful preparative method in aliphatic chemistry, is ineffective for aromatics
because of the structural limitations of benzene rings.
－357－
目次へ

To overcome the preparative limitation of aromatic aluminums discussed above, we
recently reported that the direct regio- and chemoselective generation of functionalizedaromatic zinc and aluminum compounds was achieved by developing novel zinc, copperand aluminum ate bases, respectively.
2. Development of Novel Silyl-metalation Reactions: Organosilyl compounds exhibit uniquestructural, electronic, optical, and chemical properties. It is these properties that make thesecompounds so attractive to researchers and they are used in various ways in materialsciences, biotechnology, and organic synthesis.
The challenge for organic chemists is the selective synthesis of specific organosilyl
compounds which also contain other reactive groups. To date, only a few practical methods
have been developed. A new, simple synthetic method to selectively prepare compounds
containing carbon-silicon bonds by using dianion-type organosilyl zinc ate complexes has
been developed. This new method treats alkenes, simple carbon-carbon double bonds, withcomplex catalysts containing silicon-zinc bonds to give the organosilyl compound. In thereaction, the silicon atom adds preferentially to the very end of the double bond and where
there are two carbon-carbon double bonds in a molecule only the terminal one reacts
leaving the other intact. This means that a range of starting compounds can be used. The
method can also be modified to give compounds that have other functional groups adjacentto the silicon atom.
The following example of our new approach for the preparation of regio-controlled
exo/endo-vinylsilanes through silylzincation as a key reaction, using newly developed
silylzinc reagents:

3. Computational Chemistry: Our research emphasizes the importance of applying establishedtheoretical methods to rational catalyst design. We understand that traditional approaches todesign new reactions based on past experiences, or trial and error, are often expensive andtime-consuming. We believe a dual approach combining the benefits of theoretical andexperimental chemistry should be encouraged: an approach that will result in breakthroughsynthetic processes, use fewer chemicals and be more cost effective.
About 40 years have passed since the following reaction was discovered as a
substitute for Wittig reagent. As a practical and useful synthetic method for methylenation
reaction, we believe that bis(iodozincio)methane will benefit in many synthetic projects.

－358－
目次へ

By means of NMR, SANS, AXS, and EXAFS spectroscopies andcomputational/theoretical study, we have disclosed that 1) the methylenation reaction with
gem-dizinc reagent proceeds as a two-step reaction, i.e., methylene addition (RDS) andolefination, 2) the methylene addition can be explained in terms of an ordinary nucleophilicmechanism, that is, the electrophilic activation of the carbonyl group with the Zn cationand the nucleophilic attack of the CH2 group activated by two Zn, 3) the olefination isfacilitated by both Zn atoms of the gem-dizinc reagent without an electron transfer process,in sharp contrast to other olefination reactions, and 4) gem-dizinc reagent is inert or lessreactive to ketones, and the smooth methylenation of ketones may require a high reaction
temperature or a chelatable atom such as O or N at the -position of the ketone carbonylgroup. This structural and theoretical information benefits not only these methylenations
but also other synthetic applications of bis(iodozincio)methane.

4. Design of Functional Dye Complexes and Analysis of Their Properties:(1) Development of synthetic methods for new dye complexes combined with functionalaromatic units: It is well known that compounds such as cyclophanes, biphenyls,
ferrocences and azulenes are aromatic molecules with various functionalities. In ourlaboratory, novel dye molecules with these functional units have been designed, and themethods for synthesizing these materials were developed.
(2) Analysis of the spectroscopic properties of dye assemblies: The spectroscopic
properties of dye molecules are often affected when the dyes are assembled. Sinceinteractions between dyes play an important role in light-harvesting in photosynthetic
systems and origin of color of flowers, we have analyzed synthesized dye oligomers, aswell as naturally-occurring dye assemblies, by means of physicochemical andcomputational techniques.

－359－
目次へ

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
Research Projects:
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:
1. Single-molecule studies of chaperonin GroEL-GroES reaction cycle
GroEL is an Escherichia coli chaperonin which is composed of two heptameric rings
stacked back-to-back. GroEL assists protein folding with its cochaperonin GroES in an
ATP-dependent manner in vitro and in vivo. However, it is still unclear whether GroES
binds to both rings of GroEL simultaneously under physiological conditions. In this study,
we monitored the GroEL-GroES interaction in the reaction cycle using fluorescenceresonance energy transfer. We found that nearly equivalent amounts of symmetric
GroEL-(GroES)2 (football-shaped) complex and asymmetric GroEL-GroES (bullet-shaped)
complex coexist during the functional reaction cycle. We also found that D398A, an ATPhydrolysis defective mutant of GroEL, forms a football-shaped complex with ATP bound to
the two rings. Furthermore, we showed that ADP prevents the association of ATP to thetrans-ring of GroEL, and, as a consequence, the second GroES cannot bind to GroEL.
Considering the concentrations of ADP and ATP in E. coli, ADP is expected to have a small
effect on the inhibition of GroES binding to the trans-ring of GroEL in vivo. These results
suggest that we should reconsider the chaperonin-mediated protein folding mechanism thatinvolves the football-shaped complex. Next, a FRET assay was used to demonstrate thatdenatured proteins facilitate the formation of the football-shaped complex. The presence ofdenatured proteins was also found to increase the association rate of GroES to the trans-ringof GroEL. Furthermore, denatured proteins decrease the inhibitory influence of ADP on
ATP-induced association of GroES to the trans-ring of GroEL. From these findings it isconcluded that denatured proteins facilitate the dissociation of ADP from the trans-ring of
GroEL and the concomitant association of ATP and the second GroES.
While we have recently revealed that a symmetric GroEL-(GroES)2 complex (the
－360－
目次へ

football-shaped complex) can form in the presence of denatured proteins, the dynamics ofthe GroEL-GroES interaction including the football-shaped complex is unclear. We
investigated the decay process of the football-shaped complex at a single-molecule level.
Since sub-μM concentrations of fluorescent GroES are required in solution to form saturated
amounts of the football-shaped complex, the single molecule fluorescence imaging was
carried out using zero-mode waveguides (Fig.1).
The single-molecule study revealed two insights
into the GroEL-GroES reaction. Firstly, the first
GroES to interact with GroEL does not always
dissociate from the football-shaped complex
prior to the dissociation of a second GroES.
Second, there are two cycles, the ‘Football cycle’and the ‘Bullet cycle’, in the chaperonin reaction
and the lifetimes of the football-shaped and thebullet-shaped complexes were determined to be
3–5 s and about 6 s, respectively. These findings
shed new light on the molecular mechanism of
Fig. 1. Schematic illustration of the single-molecule
protein folding mediated by the GroEL-GroES assay of the GroEL-GroES interaction using
zero-mode waveguides
chaperonin system.
2. Study of folded micromachined pillar array column utilizing low-dispersion turns forpressure-driven liquid chromatography
This study is the first experimental work presenting that the separation efficiency of pillar
array column under pressure-driven chromatographic condition can be improved by folding
the separation channel with low-dispersion turns. The pillar array column was fabricated byreactive ion etching of silicon substrate. The use of the low-dispersion turns enabled to folda column 400 μm in width and up to 110 mm in length onto a 20 x 20 mm microchip (Fig.2).
Under non-retained conditions, band patterns of fluorescent compounds were almost thesame even after passing through the low-dispersion turn while obvious band-skewing wasobserved in a constant radius turn. Two coumarin dyes were well resolved under reversed
phase conditions with maximum number oftheoretical plates of 8000. The separation of
6 fluorescently derivatized amino acids in
140 s was successful. These results
indicated that the long separation
channel with the low-dispersion turns
substantially increased the separativeFig.2 Overview of fabricated microchip. Pillar array
power of microchip chromatography
column with (A) low-dispersion turns and (B)techniques.
－361－
目次へ

Department of Chemistry and Chemical Biology
Laboratory of Cancer Biology and Molecular Immunology
Tatsuro Irimura, (Ph.D., University of Tokyo, 1977), Professor
Nobuaki Higashi, (Ph.D., University of Tokyo, 1991), Associate Professor
Yoshihiro Hayakawa, (Ph.D., Toyama University, 2001), Project Instructor
Kaori Denda-Nagai, (Ph.D., University of Tokyo, 1997), Assistant Professor
Mika Kamata-Sakurai, (Ph.D., University of Tokyo, 2003), Assistant Professor

Research Outlines.
Our long-term goal is to provide new vistas in immunity and pathogenesis through theglycosciences and develop new diagnostic and therapeutic tools for currently incurable diseases. The
subjects cover cancer, immunological disordrs, and infection. Our particular focus has been molecularfunctions of lectins (carbohydrate binding proteins), mucins (glycoproteins with abundance ofglycosylation), and glycosidases (enzymes capable of hydrolyzing glycoside linkages). Despite theadvances in genome sciences, more questions were unsolved than answered in the area of immunityand pathogenesis.

Our novel approaches are expected to contribute to provide solutions to unmet

medical problems. The major specific areas of our researches include: roles of MUC21/epiglycannin
in immunity and cancer; regulation of tissue inflammation, immunity, and infection by MGL/CD301,
and role of heparanase in the behavior of leukocytes and malignant cells. Additional important areas
as described below, particularly antibody and lectin engineering, are also covered. Our laboratory is
widely acknowledged as a leading research group tackling difficult problems in the field of
immunology and pathology through a very unique approach using fundamental concepts andtechnologies of glycosciences.
1. Discovery and medical application of MUC21: Mucins are highly O-glycosylated
epithelial glycoproteins with unique tandem repeats rich in threonine and serine residues.
Epiglycanin was reported in 1975 to be the first carcinoma-associated mucin by Codington, Irimura,Osawa and others.

Although many reports were published to implicate the immune suppressivefunction of carcinoma cells with epiglycanin, its molecular identity remained obscure for more than
30 years.

We cloned epiglycanin andidentified the human counterpart anddesignated as MUC21 in 2004.

Its

structure and function have rapidly being
explored since then.

Both mouse andhuman MUC21 have a transmembrane
domain, tandem repeats of 15 amino acidresidues, and characterized to havegreater content of serine and threonine

Fig. 1: MUC21, a squamous epithelial mucin.

－362－
目次へ

than any other protein ever reported. Our endeavor to develop tools, such as glycoform-specificantibodies, means to knockdown the expression, and recombinant glycoforms, to eventually define
the biological and immunological functions of MUC21 has been making a significant progress. Oneof the organs with virtually no expression of MUC21 under normal condition but high levels inmalignant epithelia was identified to be the thyroid.

We prepared antibodies specific for thecytoplasmic tail of human MUC21 and revealed that the antibody is useful to identify and toimmunohistochemically localize MUC21, and demonstrated the potentials of MUC21 as a tool fortissue and serum diagnosis.
2.

Discovery and immunobiology of MGL/CD301, a C-type lectin expressed on

macrophages and dendritic cells: There are many unsolved mysteries in the complex immune
system, and we are particularly interested in the biology of macrophages and dendritic cells, that are
professional antigen presenting cells playing critical roles in the host defense against pathogens byinitiating inflammation and immunity. We identified and cloned the gene encoding macrophagegalactose-type calcium-type lectin (MGL/CD301) in humans and mice exclusively expressed on
macrophages and dendritic cells. It is well known worldwide that our group initiated, developed andhave been providing the driving force to the entire field of the immunology of MGL/CD301. We
have demonstrated the roles of MGL1/CD301a in pathogenesis of Ebola virus infection,
inflammatory bowel diseases, andinflammatory tissue formation in theskin. The progress strongly supports
our

idea

that

the

biologicalmanipulation of MGL/CD301 opens
a new therapeutic approach against
infectious diseases and pathologic
conditions.

Fig. 2: MGLs involved in pathogenesis and immunity.

3. Discovery and biological role of heparanase:

Heparanase, endo--gluclonidase

specific for heparan sulfate, was discovered by Nakajima, Irimura, Nicolson, and others in early
1980s as an extracellular matrix degradation enzyme associated with metastatic phenotype ofmalignant melanoma cells.

We developed a series of monoclonal antibodies specific for mouseheparanase using recombinant
proteins

anddistribution.
expression

investigated
The

of

its

strongheparanaseinconnective tissue-resident typemast cells and neutrophils were
demonstrated.

We discoveredthat heparanase is essential for

Fig. 3: Characteristics and biological roles of heparanase.

－363－
目次へ

neutrophils to migrate through the vessel wall during the inflammatory response as measured in vitro
and in vivo. The results represent the unique regulatory roles of heparanase in the cells in the
immune system.
4. Tumor microenvironment in cancer progression and metastasis: Cancer metastasis is
the major problem against effective therapy. Properties of cancer cells and organ microenvironments
determine the organ-selective nature of metastasis and efficacy of immunological intervention ofcancer metastasis. Contributions of organ specific molecules such as hepatic asialoglycoprotein
receptor in organ selective growth and invasion of gastrointestinal carcinomas were becoming clear.
We also explore possible use of MUC1 as a vaccine to eradicate hepatic metastasis of colon cancer.
The vaccination of MUC1 DNA could induce CD4 helper T cell-dependent anti-tumor immune
response, through organ-specific effector mechanisms. Interestingly, the death receptor pathway
through Fas was dominated in the inhibition of tumor growth at the primary site (in colon) whereas
TNF- critically involved in suppressing liver metastasis. These results highlight the differences inthe effector arms of immune cells in primary sites and metastases, which should be important forestablishing effective immunotherapy through the vaccine strategy.

Animal models to study
carcinogenesis,
progression and metastasis
Fig. 4: Cancer biology and cancer immunotherapy focusing on organ microenvironment.

5. Engineering and use of lectin and antibody libraries: We have been the world leader
in the field of technology of plant lectins.

Libraries of mutated recombinant Maackia amurensis

hemagglutinin were developed and their use as a library to characterize complex arrays of cellsurface glycans and glycoforms of mucins was conducted. As the result a novel method to identify
mesenchymal stem cell subpopulations
was developed for cell therapy. A system
for serum biomarker analysis for IgA
nephropathy was developed. A similar
approach was taken to prepare libraries
of human IgG. New assay methods were
designed to screen useful combinations

Fig. 5: A library of mutated Maackia amurensis hemagglutinin.

of human antibodies.

－364－
目次へ

Laboratory of Genetics
MIURA, Masayuki. Professor, Molecular Genetics of Cell Death
KURANAGA, Erina. Associate Professor, Molecular Genetics of Development
CHIHARA, Takahiro. Assistant Professor, Molecular Genetics of Neural Development
YAMAGUCHI, Yoshifumi. Assistant Professor, Molecular Genetics of Development
Research Subjects:
Our research interests are cell fate decision, cell specification, cell behavior and cellcommunications in multicellular organisms. Our main research topics are physiologicalroles of cell death and degeneration during development, aging and pathological conditions,stress responses mediated by cell death signaling, and establishment of neural cell polarity.
1. Cell death
Programmed cell death (or apoptosis) is widely observed during development, where it
plays crucial roles in morphogenesis as well as in the formation and establishment ofmulticellular community. Our research goal is to reveal the physiological roles and basic
mechanisms of cell death using molecular, genetic and bioimaging approaches. We could
identify novel aspects of the evolutionarily conserved pathways of cell death by taking
advantage of the powerful genetics available in both mice and Drosophila model organisms.
(1) Apoptosis controls the speed of looping morphogenesis
During animal development, dynamic cell behaviors are precisely orchestrated toaccurately complete morphogenesis. Programmed cell death or apoptosis is a process bywhich cells are selected for death at set times in development, allowing for the sculpting oftissue, and is used in an adult organism to maintain homeostasis by eliminating cells thathave developed abnormalities. Perturbations in apoptotic signaling can thus affect anorganism’s physiological stability, and result in developmental defects, tumorigenesis, orneurodegenerative diseases. Apoptosis plays an important role in maintaining the cellularsociety not only by eliminating unneeded cells at given sites and stages, but also by otherfunctions such as regulating the proliferation and migration of neighboring cells. These
cellular behaviors give rise to cell networks capable of organizing into tissues, the study ofwhich requires experimental approaches that provide spatiotemporal information in living
systems, for example, through real-time live imaging of biological phenomena. Our aim is
to elucidate the physiological roles of apoptosis and the basic mechanisms for regulatingorganogenesis using molecular, genetic and bioimaging approaches.
Apoptosis mechanisms are highly conserved throughout evolution, and caspase activation
plays central roles in execution of apoptosis. We previously developed a geneticallyencoded indicator for caspase activation using FRET system (SCAT3), which enables us toperform a spatiotemporal analysis of caspase activation in living animals. We have chosen
－365－
目次へ

Drosophila melanogaster as our primary research model, taking advantage of its utility indevelopmental studies and the wealth of genetic data available, to study the coordination oforganogenesis through live imaging and genetic screening. In Drosophila, the orientation
defect of adult male terminalia has been observed in mutants of apoptotic pathway including
drICE (Drosophila homolog of caspase-3), and dronc (Drosophila homolog of caspase-9).
However, the physiological roles of apoptosis in the looping morphogenesis of maleterminalia have been unclear. Here we show the role of apoptosis in the organogenesis ofmale terminalia using time-lapse imaging.
In normal flies, genitalia rotation accelerated as development proceeded, and completed afull 360˚ rotation. This acceleration was impaired when the activity of caspases or JNK or
PVF/PVR signaling was reduced. Acceleration was induced by two distinct sub-compartmentsof the A8 segment that formed a ring shape and surrounded the male genitalia: the inner ringrotated with genitalia, and the outer ring rotated later, functioning as a “moving walkway” toaccelerate the inner ring rotation. A quantitative analysis combining the use of a
FRET-based indicator for caspase activation with single-cell tracking showed that the timing
and degree of apoptosis correlated with the movement of the outer ring, and up-regulation of
the apoptotic signal increased the speed of genital rotation. Therefore, apoptosis coordinates
the outer ring movement that drives the acceleration of genitalia rotation, thereby enabling
the complete morphogenesis of male genitalia within a limited developmental time frame.
(2) Tol2 transposon mediated gene transfer system to study the mouse brain development
In utero electroporation is widely used to study neuronal development and function byintroducing plasmid DNA into neural progenitors during embryogenesis. This is an effective
and convenient method of introducing plasmid DNA into neural precursors and is suitable
for manipulating gene expression in cells of the CNS. However, the applicability of thistechnique is relatively limited to neuronal research, as the plasmid DNA introduced into
neural progenitors during embryogenesis is diluted by cell proliferation and is not stably
maintained in glial cells generated around and after birth. To overcome this limitation, weapplied the Tol2 transposon system, which integrates a transgene into the genome of thehost cell, to in utero electroporation. With this system, we confirmed that the transgene was
effectively maintained in the progeny of embryonic neural precursors, astrocytes andoligodendrocytes. Using the glial promoters GFAP and S100β, targeted and stable
expression of transgenes in glia were obtained, which enabled the expression of different
transgenes simultaneously in neurons and glia. Glia-targeted expression of the transgenethat causes neuronal migration defect was achieved without the defect. Thus, use of the Tol2transposon system in combination with in utero electroporation is a powerful method forstudying glia-neuron interactions in vivo.

－366－
目次へ

(3) Roles of apoptotic signaling during mammalian neural development
While the apoptotic role of caspases has been largely understood, accumulating evidence
in Drosophila suggests that caspases also control other processes than apoptotic cell death.
However, how caspases contribute to the development of the mammalian nervous systemremains obscure. Here, we show the first evidence that Apaf-1/caspase-9-mediated caspasesignaling regulates the development of olfactory sensory neurons (OSNs), which includes
axonal projection, synapse formation, and maturation of these neurons. This caspasesignaling leads to a cleavage of Sema7A, a membrane-anchored semaphorin that is required
for the proper axonal projection. Mutant mice deficient for apaf-1 or caspase-9 exhibit
misrouted axons, impaired synaptic formation, and defects in the maturation of OSNs
without affecting the number of these cells. These findings suggest that Apaf-1/caspase-9-mediatednon-apoptotic caspase signaling is required for the proper neural network formation during
olfactory development.
(4) Molecular mechanism for establishing neural wiring
The wiring of functional neural network results from accurate synaptic matching enabledby precise targeting of axons and dendrites. During the development of Drosophila olfactory
system, the axon of sensory neuron (olfactory receptor neuron; ORN) and the dendrites ofsecond-order neuron (projection neuron; PN) target one of ~50 glomeruli in the antennal
lobe (AL), resulting in one-to-one specific connections of proper synaptic partners.
To elucidate the mechanism of dendrite targeting of PN, we performed MARCM-based
genetic screen and isolated a mutant, meigo (medial glomeruli). The dendrite targeting of
PN homozygous for meigo (meigo-/- PN) shifted to the medial side of the AL, however theaxonal trajectory and branching were largely normal. Interestingly, axon targeting of
meigo-/- ORNs was also medially shifted in the AL, which is similar to those seen in meigo-/PN dendrites. The responsible gene (meigo) encodes a nucleotide sugar transporter thatpossesses GDP-mannose transporter activity. All of neuronal targeting phenotypes were
fully rescued by the expression of meigo cDNA in meigo-/- PN or ORN clones. These results
suggest that Meigo is cell-autonomously required in synaptic partners for neuronal targetingalong the medio-lateral axis in the AL, probably by regulating the glycosylation and/or
folding of cell surface proteins. In order to identify cell surface proteins involved inneuronal targeting of PN and ORN, whose function is regulated by Meigo, we are currently
performing genetic modifier screen with meigo mutant.

－367－
目次へ

Laboratory of Protein Metabolism
MURATA, Shigeo. Professor, Molecular and Cell Biology
YASHIRODA, Hideki. Associate Professor, Molecular Biology and Yeast Genetics
KANEKO, Takeumi. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
HAMAZAKI, Jun. Assistant Professor, Molecular and Cell Biology
Research Subjects:
Protein degradation plays an important role in the control of a diverse array of basic cellular
activities by rapidly and unidirectionally catalyzing biological reactions. The degradation
machinery in eukaryotic cells consists of two main systems; one mediated by theproteasome and the other by autophagy. The proteasome, in collaboration with asophisticated ubiquitin system used for selection of target proteins, selectively degrades
short-lived regulatory proteins as well as abnormal proteins that must be eliminated fromthe cells (figure 1).
Pioneering work from the 1980s revealed that the active 26S proteasome with amolecular mass of 2.5 MDa is comprised of two subcomplexes: a catalytic core particle(CP; alias 20S proteasome) and one or two terminal 19S regulatory particles (RPs). The CP
forms a packed particle, resulting from axial stacking of two outer a rings and two inner αrings, which are made up of seven structurally similar α and β subunits, respectively; therings form an α1-7β1-7β1-7α1-7 structure. The β1, β2, and β5 catalytic subunits, as threonine
proteases, are associated with caspase-like, trypsin-like, and chymotrypsin-like activities,
respectively. In 1994, work in vertebrate proteasome led to the discovery of the"immunoproteasome" whose β1, β2, and β5 units are replaced by the structurally related andIFN-γ-induced β1i, β2i, and β5i, respectively, which emphasized their specialized functionsin immune responses (i.e., functioning as a professional antigen processing enzyme). Lately,
we identified another unique "thymoproteasome", which contains a novel catalytic subunit,
designated 5t, which is expressed exclusively in the thymus (Science 2007). We found that
5t-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). Furthermore, our recent discovery of two proteasome assembling
chaperones (PAC1/2 and PAC3/4 heterodimeric complexes) represents anotherbreakthrough 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 in 2009).
It is now clear that proteasome-mediated proteolysis controls various biologicallyimportant processes, such as cell-cycle control, immune responses, metabolic regulation anddevelopmental programs. On the other hand, the incidences of intractable diseases, such as
cancers, infectious diseases, and neurodegenerative diseases, have been increasing lately
especially in the elderly population. In this context, there is general agreement thatdysfunction of the intracellular proteolysis machinery is a common abnormality in those

－368－
目次へ

diseases. Under this theme, we have been developing a multipronged approach for the
analysis of intracellular proteolysis, focusing on the 20S and 26S proteasomes as the major
objective, specifically in mammal. We emphasize here that the aforementioned results
represent our own original work, which have been published in prestigious scientificpeer-reviewed journals, positioning our group as the world authority in this field. Similar toour previous fruitful work, we are confident that the proposed project will contribute to thecreation of new bioscientific field and the development of new therapies for the
aforementioned diseases. Notwithstanding the above achievements, there are still many
unanswered yet important questions in this field.
We will continue to gain further insights into the molecular mechanisms involvedin the structures, functions, and regulations of proteasomes. The following section describes
in a brief format of the main hypotheses and goals of our project.
1) Studies to determine the molecular mechanisms underlying the 26S proteasome assemblyby identifying intermediates produced by knock down of each proteasome subunit and as
yet unknown chaperones that are involved in the assembly of 19S RPs and 26S
proteasomes, analogous to PAC1-4 for 20S proteasomes2) Studies on the thymoproteasome designed to determine the mechanisms of its
thymus-specific expression and assembly. These studies will also identify antigenic
peptides generated by the β5t-containing thymoproteasome that govern positive selectionof CD8+ T cells.
3) Studies to analyze many uncharacterized PIPs (proteasome interacting proteins)
identified by using the LC-MS/MS system.
4) Studies designed to identify various novel factors involved in transcription, assembly,
activity, and localization of the proteasome by genome-wide RNAi screening and genetic
screening in Drosophila and yeast.
5) Studies to isolate new compounds responsible for up- or down-regulation of proteasome
activities that could be targeted for treatment of certain diseases.

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

－369－
目次へ

ENDOWED CHAIRSLaboratory of Chemical Biology for Drug Discovery
TAKENAKA, Toichi. Professor, Pharmacology and Drug Discovery
ISOGAI, Takao. Professor, Molecular Biology and Chemical Biology
WAKAMATSU, Ai. Assistant Professor, Molecular biology
Research Topics:
1. FLJ human cDNAs cloned focusing on mRNA variations and functional analysis
Human gene number was predicted to be about 20 thousand. But the number of themRNA was predicted to be several times of gene number. Those varieties were thought to becaused by variations of splicing and transcription start site (TSS). In our FLJ human cDNA
project, we sequenced 55,402 of human full-length cDNAs (FLJ cDNAs) and also obtained
about 1.5 million of 5'-end onepass sequences, about 500 base length, of full-length cDNAs
from about 100 kinds of cDNA libraries consist of human tissues and cells constructed byoligo-capping method. In those, 11,769 of full-length sequenced FLJ cDNAs, which were
specifically selected focusing on variations of mRNAs by splicing and TSS in each gene,
were obtained from our cDNA resources described above. Then we constructed FLJ Human
cDNA Database, http://flj.lifesciencedb.jp, using human genome mapped data of all our
cDNA sequences describer above, human cDNA sequences of KIAA, MGC, DKFZ etc.,
human RefSeq, human Ensembl gene transcripts and human EST sequences. We evaluatedeach cluster by estimated ORF regions in each cluster, and then predicted number of humanprotein coding genes to be 23,241 genes. Moreover, we analyzed diversity of mRNA
produced as a result of alternative splicing (AS) in order to evaluate gene function. First, wepredicted the number of human genes transcribed into protein-coding mRNAs using thesequence information described above. Next, we analyzed the mRNA diversity andconsequently sequenced, and then identified 11,769 human full-length cDNAs describedabove. Especially, 30% of the cDNAs we identified contained variation in TSS. Our analysis,
which particularly focused on multiple variable first exons (FEVs) formed due to thealternative utilization of TSSs, led to the identification of 263 FEVs, 156 genes, expressedin tissue-specific manner. From our result, it has been understood mechanisms that one geneproduces suitable protein coding transcripts responding to the situation and the environment.
2. mRNA diversity of genes by alternative splicing during neuronal differentiation of NT2
pluripotential human embryonal carcinoma cells by all-trans retinoic acid (RA)To elucidate cause of disease related to neuronal differentiation, we analyzed genes andthe protein-coding transcripts by AS using human NT2 teratocarcinoma cells which
differentiates toward a neuron by RA induction. Gene could produce multiple
protein-coding transcripts by AS. It was known that AS particularly occurs in the
－370－
目次へ

mammalian nervous system and plays an important role in neuronal differentiation in
generating biological and functional diversity. Using DNA microarray of NT2 cells after RA
induction at three time points (1, 2 and 7 days), 40, 106 and 340 probes, respectively, fromwhich the difference was detected at the expression level, were extracted on each time pointcompared with 0 day sample. To evaluate genome loci which extracted 423 probes targeted,
we identified 358 RA-responsive genes. By GO classification analysis, we found that ourselected 358 genes were related the alteration of cell properties and the mechanism oftranscription. To understand functions of RA-responsive genes accurately, it was necessary
to analyze the mRNA diversity of them. Using our FLJ Human cDNA Database, we
identified 274 genes which correspond to about 77% of our selected genes produced
multiple protein-coding transcripts by AS. Among these 274 genes, we chose 58 genes thatshowed AS of alternative N-terminus, alternative C-terminus and/or alternative
cassette-exon for further analysis. Using transcript-specific primers, we performed
quantitative real-time PCR analysis to examine the expression profiles of the protein-coding
transcripts using RA-simulated NT2 cells. Then we identified 42 genes which showed
different RA-induced changes in the expression of their protein-coding transcripts.
Furthermore, we analyzed the human mRNA diversity and consequently sequenced andidentified 11,769 human full-length cDNAs whose predicted ORFs were different fromother known full-length cDNAs at that point. Especially, about 30% of the cDNAs we
identified contained variation in the TSS using our FLJ Human cDNA Database. Our
analysis, which particularly focused on FEVs formed due to the alternative utilization of
TSSs, led to the identification of 263 FEVs, 156 genes, expressed in tissue-specific manner.
Among these 156 genes, we chose 51 genes that showed AS of alternative N-terminus forfurther analysis using RA-sitimulaed NT2 cellls as described above. Then we identified
about half of those genes, 26 genes, which showed different RA-induced changes in theexpression of their protein-coding transcripts.
As shown above the mRNA diversity of genes was occurred by not only genetic risk
factors, but also environmental risk factors. To clarify which risk factor caused their mRNA
diversity, it was important to analyze gene function and discover drug targets. Accumulating
findings on mRNA diversity of genes, we could obtain various finding on neuronaldifferentiation and discover novel target genes of new drugs for disease related to neuronaldifferentiation.

－371－
目次へ

Laboratory of Pharmaco-Business Innovation
KIMURA, Hiromichi, Professor
This course was established on September 1, 2002 and started the second 5-year
program on September 1, 2007, with an endowment from 10 companies: .Ain
Pharmaciez.INC, AstraZeneca K.K., Kyowa Hakko Co., Ltd., CAC Corporation, Daiichi
Sankyo Co., Ltd., Chugai Pharmaceutical Co., Ltd., Nichirei Foods, Inc., Nippon Flour Mills
Co., Ltd., Medtronic Japan Co., Ltd., Janssen Pharmaceutical K.K.
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

－372－
目次へ

PBI’S AIM AND PURPOSES• Development of multi-disciplinary
talents

Education
Participation in
intensive research
activities

Systematicdevelopmentof talent &resources forinnovation

Businessdevelopment

Research• Practical and industryoriented research

Education for entrepreneurs
and provision of opportunities
for innovative business &projects

Industrialization ofacademic researchoutcomes• Medical, engineering & pharmaceuticalcollaboration• Infrastructure for translational research

－373－
目次へ

Laboratory of Drug Informatics
Staffs:SAWADA Yasufumi, Ph.D., Pharmacist, Professor(Research field: Drug Lifetime Management, Drug Informatics, Clinical
Biopharmaceutics)
HORI Satoko, Ph.D, Pharmacist, Associate Professor(Research field: Clinical Pharmacokinetics, Drug Informatics)
MIKI Akiko, Ph.D, Pharmacist, Lecturer(Research field: Pharmaceutical Care and Education)
SATOH Hiroki, M.S., Pharmacist, Assistant Professor(Research field: Pharmacokinetics and Pharmacodynamics)
Research Topics:
Adverse drug reactions, ineffective drug treatment and withdrawal from sale of introduced
drugs all could be reduced by (1) effective surveillance of the usage of drugs (i.e. risk
management and "proper use of drugs") and (2) post-marketing studies on novel dosage
regimens, extension of indications, unexpected adverse reactions and their mechanisms andpreventive measures, etc. (i.e., "product evolution"). These actions should not only
decrease the frequency of adverse drug reactions and help to provide optimum
pharmacotherapy, but also extend the life-cycle of pharmaceutical products and lead to thedevelopment of novel products or formulations (i.e., life-cycle management ofpharmaceutical products). We designate all of the above post-marketing processes as"Drug Lifetime Management (DLM)" and aim to promote it.
Research issues of our laboratory are as follows:
1) Quantitative prediction of the effects and adverse reactions of drugs by pharmacokinetic/
pharmacodynamic (PK/PD) approaches
2) Development of novel computer-aided prescription- and inspection-support system
3) Development of novel methods and systems for thorough processing of drug information,i.e. collection, compilation and analysis, and efficient delivery/distribution of appropriate
drug information to clinical staffs
4) Investigation of the permeation of xenobiotics across the placenta and into fetus
Research includes the investigation of i) the kinetics of transplacental transfer of drugs(e.g. salicylate, diclofenac, paroxetine) using human perfused placenta, ii) expression,
localization and function of drug transporters such as P-gp, MRP1, BCRP (ABCG2),OATPs and iii) uptake of drugs into isolated human trophoblast cells.
Educational Activities:
1) Lectures
－374－
目次へ

- Drug Informatics (Faculty of Pharmaceutical Sciences)- Applied Computer Science Course IV (Interdisciplinary Information Studies)2) Education of students assigned to our laboratory
We have one postgraduate student on PhD course, two postgraduate students on MSci
course from Graduate School of Pharmaceutical Sciences, and three Undergraduate(senior) students from Faculty of Pharmaceutical Sciences.
3) Social Affairs3-1) Management of “i-Phiss” (internet-based pharmacist's information sharing system)"i-Phiss" is an internet-based system for practical training of pharmacists.
"i-Phiss" is developed by us and now operated in cooperation with NPO) Drug
Lifetime Management Center† to 1) gather instructive clinical cases (such as near miss),
append educational commentaries by us, and share them between pharmacists, 2) provide
weekly e-mail magazines with headline news on the top, 3) provide consulting corner for
drug-interactions and dosage optimization, 4) carry out questionnaires, 5) provide thebulletin board system, for registered pharmacists (more than 13,000 registrants).
Similar system for medical doctors (i-Mediss) has also come into operation and has
enrolled more than 5,600 registrants.
† a non-profit organization established in 2006 by a group of professors belonging to
Graduate School of Pharmaceutical Sciences3-2) IKUYAKU (drug evolution) SEMINARIKUYAKU SEMINAR ADVANCE is operated to educate clinical pharmacists incooperation with NPO) Drug Lifetime Management Center and is approved by theCouncil on Pharmacists Credentials, Japan. It is held twice per month in Tokyo,
Fukuoka and Karatsu using H.323 internet TV conference system and also provided via
the internet (video-on-demand e-learning system). IKUYAKU SEMINAR BASIC is
also provided via the internet to retrain pharmacists, under the support by a grant from the
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology.

－375－
目次へ

◆ Global COE (CMSI) 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 projects are, 1)high resolution and efficient separation methods for nano-scale materials, and 2)
photocontrol method of biological compound using light.
1) Development of assay methods of single-walled carbon nanotubes
The field of nanotechnology currently is expanding dramatically in many research
fields, and many different kinds of nanoscale compounds have been developed recently.
These nanomaterials receive much attention owing to their excellent functions, as well as
their risk to the environment and health, because it is believed that even a single
nanostructure can cause the strong effects.
In this study, we paid attention to nanomaterials with fibrous structures (nanofibers).

AU

Recently, many nanoscale fibrous compounds including -amyloid and single-walledcarbon nanotubes (SWNTs) have received considerable attention. SWNTs are now widelyused in many fields, and while many analytical methods for SWNTs have been reported,
there are few practical analytical methods that combine the necessary levels of selectivity
and sensitivity. We have developed a highly
sensitive separation method for fluorescencederivatized SWNTs by means of conventional CE
with laser induced fluorescence (LIF). Firstly,b) UV
SWNTs were dispersed using a triphenylene
derivative into the water, and the excess dispersant
was removed by nitric acid treatment. The
dispersed SWNTs were then derivatized with afluorescence reagent, 4-aminofluorescene. Finally,a) LIFthe derivatized SWNTs were analyzed using a0
1020
Time(min)conventional apparatus CE-LIF detection. The
Figure 1 Electropherograms of
SWNTs migrated within 20 minutes. The detection
fluorescencederivatized SWNTs
sensitivity of SWNTs was improved by about 170
－376－
目次へ

times with LIF detection as compared to UV detection.
2) Photocontrol of enzymes activity by means of a hydrogel
Essential for biological function and high catalytic activity, enzymes are importantand useful biomolecule, however, it is hard to control enzymatic activities whenever andwherever required. We have developed a function control method of various proteins bylight using the mesh structure of the photodegradable hydrogel and named “PARCEL
method”. However, the control becomes difficult when enzyme size becomes smaller,
because the possibility of the enzyme leakage from the gel before the irradiation rises. We
developed a photodegradable gel that has small mesh size (about 3.6 nm）, and used it for
the function control of enzymes and small molecules. The new gel reduced the leakage of 25
kDa enzymes (trypsin, chymotrypsin, and elastase)from the gel before irradiation and we could precise
control the function of these enzymes by light. The
tryptic activity of the trypsin encapsulated gel wasincreased about 78 times by the irradiation. In addition,
this new gel succeeded in the encapsulation and therelease of small fluorescence probe, 4',6-diamidino-2phenylindole (DAPI), that molecular weight is about Figure 2 A schematic image of function
control of enzyme using PARCEL
few hundreds by light. The DAPI encapsulated gel
showed strong fluorescence by the addition of DNA and light. By reducing the mesh size ofthe gel, the gel can encapsulate a variety of molecules, not only proteins but also small
molecules, in inactive state and release and activate encapsulated molecule by light. It isthough that this method can applicable for the control of a variety of molecules and mightalso be useful in practical or clinical applications, such as sensor, drug carrier, and catalysts.
a)

b)
O
Me

O

O

N O2
O

Me

ca. 10 nm

NO 2

O
O

O
n

O
N
H

O

O

n

n

O

O
O

O

O

N
H

n

O

O

MeO

H
N

O

O

H
N

MeO

O
MeO

OMe

N O2

O 2N

Me
O

Released molecule (arbitrary)

1 st linker

Me

n=28

O

O
O

O
HN

new linker

O
N
H

NH

NH

H
N

1000
800
600
400
200
0

O

ca. 1.5 nm

HN

Fluorescein
3 89

OFigure 3 a) Chemical structures of monomers

Dextranfluore sce in
4K

Dextranfluorescein
20 K

Dextran fluo rescein
70 K(b) Comparison of released molecule from the gel by light.

－377－
目次へ

東京大学大学院薬学系研究科

研 究 ・ 教 育 年 報
第 １５ 巻
平成 24 年４月 3 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

目次へ