ライフサイエンス

医療・再生・がん

ライフサイエンス

血管内皮幹細胞とLPA4アゴニストを用いた組織再生・新規治療法の開発
微生物病研究所教授

高倉

情報伝達分野伸幸

特徴・独自性LPA4‫׈‬੓ԿͶΓΖ༂ࡐૻୣ੓րવ

がん・炎症性疾患・網膜症・虚血性疾患などの病態部位に形成される血管は透過性の亢進した脆弱な構造であり、病変部には血液成分の過度な漏出が認められ、組織間質圧が亢進する。そのために血管から病態部への薬剤送達性が抑制され、例えばがん組
織への抗がん剤の送達、ウイルス感染部位への抗ウイルス薬の送達など、疾患特有の治療薬の効果を十分に発揮させることができていない。我々は、血管内皮細胞同士の接着性を高め、血管網の構築を促進
させると、病態部の間質圧を減弱させて薬剤の送達性を改善できることを証明してきた。このような「vascular promotion」という新しい概念の治療法を開発する。

cancer݄؇಼ൿࡋ๖

Takara et al. Cell Reports 2017, Eino et al. Cancer Research 2019

研究の先に見据えるビジョン
リゾホスファチジン酸受容体の活性化による血管透過性の制御（安定構造を有する血管の構築）と、既存の血管の中に存在する血管内皮幹細胞を利用する
ことによる、持続可能な成熟血管の形成という、新しい血管制御を利用して、様々な血管病に対する治療法を提供する。血管生物学の中にこれまでなかった幹細胞医学の重要性を広く啓発し、組織再生・がん治療全般における新規治療法の開発を推進する。

特許PCT/JP2018/042255、特許第6573329号など

論文

Takara et al. Cell Reports 2017, doi: 10.1016/j.celrep.2017.07.080.
Wakabayashi et al. Cell Stem Cell 2018, doi: 10.1016/j.stem.2018.01.010.
Naito et al. Nature Protocols 2020, doi: 10.1038/s41596-019-0276-x.

参考URL
キーワード

http://st.biken.osaka-u.ac.jp/
再生、血管、幹細胞、がん研究分野以外の関心分野・テーマ

移植用材料、細胞分取自動化

049

ライフサイエンス

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

腸内細菌由来代謝物による腸管恒常性の維持機構の解明
医学系研究科

教授

竹田

免疫制御学

潔

特徴・独自性
近年、腸内細菌が私たちの健康維持に重要な役割を担っていることが明らかになってきている。しかし、腸内細菌がいかなるメカニズムで私たちの健康維持に及ぼすのかについては、まだ不明な点が多く残されている。我々は、腸内細菌が作り出す代謝物の中で、乳酸とピルビン酸が腸管の免疫細胞に作用し、免疫系を強化することを見出した。腸管には、腸管に特有の免疫細胞が存在しており、その中でCX3CR1陽性の細胞は樹状突起を腸管腔内に伸ばし、腸管腔内の抗原を取り込み、免疫系を活性化させる。
この樹状突起伸長を、腸内細菌が作り出す乳酸とピルビン酸が GPR31 の受容体を介して誘導すること、
そしてこれにより病原性細菌による消化管感染症に対する抵抗性を高めることを明らかにした。

研究の先に見据えるビジョン
腸内細菌が作り出す乳酸とピルビン酸が GPR31
を介して免疫系を強化することが明らかになり、今後これらを応用した免疫強化剤の開発が期待される。

特

許

論

文

Morita N, Umemoto E, Fujita S, Hayashi A, Kikuta J, Kimura I, Haneda T, Imai T, Inoue A, Mimuro H, Maeda
Y, Kayama H, Okumura R, Aoki J, Okada N, Kida T, Ishii M, Nabeshima R, Takeda K: GPR31-dependent
dendrite protrusion of intestinal CX3CR1+ cells by bacterial metabolites. Nature 566,110-114 (2019).

参考URL
キーワード
050

腸内細菌、腸管免疫、感染症

研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス

創薬、医療・ヘルスケア

ライフサイエンス

核酸標的小分子リガンドを用いた
RNA高次構造と機能の制御
主税

特徴・独自性RNA標的小分子リガンドによるリボザイム高次構造と活性調節RNAᶆᶆⓗᑠศᏊ䝸䜺䞁䝗 (Z-NCTS)άᛶ໬䝸䝪䝄䜲䝮

୙άᛶ䝸䝪䝄䜲䝮

Z-NCTS 䛒䜚

Z-NCTS䛺䛺䛧
incubation time (min)HeLa細胞中における遺伝子発現制御

許

論

文

䝸䝪䝄䜲䝮䛺䛧
䝁䞁䝖䝻䞊䝹

mRNA
5’

gene

3’

ON

䝸䝪䝄䜲䝮
ไᚚᶵᵓ䛒䜚
0 PM

1.2

研究の先に見据えるビジョン

特Z-NCTS ⃰ᗘ (PM)RNA標的小分子リガンドによるリボザイム活性調節とZ-NCTS

RNA標的小分子リガンドを基盤とする戦略は、高次構造と機能を相関付けることのできる様々な機能性RNAへと展開可能である。モデル細胞構築など合成生物学的活用のほか、RNAを標的とした新しい創薬戦略の確立とその実用化を目指している。

䝸䝪䝄䜲䝮άᛶ
(Fraction cleaved)

ヒトゲノムの７割を超える領域はRNAへと転写されるが、そのうちタンパク質をコードしているRNAは５%にも満たない。タンパク質へ翻訳されない RNAも生体内で多様な機能を担っており、また新規機能の発見も相次いで報告されている。従来の生命現象の理 解と制御、創 薬 標 的の主役であったタンパク質、DNAに加えて、機能未知を含む膨大な機能性 RNA
群が今後重要となることは疑いない。我々は顕在化してきた機能性 RNAを標的とした小分子リガンドを創成し、細胞機能、生命現象の制御を目指している。
一本鎖であるRNAは多様な高次構造形成が可能であり、その構造は機能に深く関わる。本研究では、
高次構造形成により酵素活性を発現するRNAである
リボザイムに着目し、合成小分子リガンドによる活性調節に成功した。小分子リガンドが結合すること
により、リボザイムの高次構造変化が誘導され、酵素活性が制御される。本系をヒト培養細胞に組み込
むことにより、遺伝子発現制御にも成功しており、RNA標的小分子リガンドの効果を実証した。

1.0

┦ᑐⓎ⌧㔞

堂野

准教授

精密制御化学研究分野

䝸䝪䝄䜲䝮άᛶ
(Fraction cleaved)

産業科学研究所

0.6 PM

0.8
0.6
0.4

5’

gene

3’

OFF

Activation of ribozyme
Inactivation of gene expression

0.2
0

0

0.3
0.15 0.6 PM

0

0.3
0.15 0.6 PM

Z-NCTS ⃰ᗘ (PM)Restoration of Ribozyme Tertiary Contact and Function by Using a Molecular Glue for RNA. Dohno,C.; Kimura, M.; Nakatani, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 506-510, DOI: 10.1002/
anie.201709041.

参考URL

https://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/rbc/

キーワード

RNA、
リボザイム、核酸標的小分子、創薬、合成生物学

研究分野以外の関心分野・テーマ

ナノテクノロジー、AI051

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬、診断

ライフサイエンス

化学発光タンパク質を利用したイメージング技術の開発
産業科学研究所

教授

永井

生体分子機能科学研究分野

健治

特徴・独自性
様々な色の光を発する活性の高い化学発光タンパ
ク質（ナノ・ランタン）を開発し、さらに改変することで生理活性物質や細胞機能などを可視化検出でき
ナノ・ランタンが発光している様子
る発光バイオセンサーの開発研究を進めている（図１）。
LOTUS-V は細胞の膜電位変化に応じてその発光色が変化する発光バイオセンサーである。その特徴を利用して、ミリ秒単位で変化する脳・神経活動の計測が可能となった（図２）。
LOTUS-V の遺伝子を導入することで、マウスの脳に発現させ従来の計測法では困難であった、ワイ
ヤレスなライブ脳活動計測技術を開発し、世界で初LOTUS-Vの構造模式図とワイヤレス脳活動計測の概略
めて自由行動中の複数のマウスから、同時に脳活動を計測することに成功した（図３）。
この計測法を用いて実際にマウスが他のマウスと接触する際の脳活動を観察したところ、一次視覚野の神経活動が接触に応じて有意に上昇することを発見した。

研究の先に見据えるビジョン
本技術は、これまで研究が困難であった、複数動
物間のコミュニケーションなどの社会性行動を司る
脳機能の解明、そして関連する自閉症スペクトラムや対人恐怖症などの精神疾患の研究・治療への貢献が期待される。

052

特

許

論

文

4匹のマウスにおける一次視覚野の活動とマウスの移動速度

特許名称：光学顕微鏡および光学顕微鏡のオートフォーカス装置 登録番号 第6044941号 9632303（米）2924487（独）特許名称：生体試料を生存状態で観察する顕微鏡および方法 登録番号 特許第6764469号 3435135（独）
Saito K, Chang Yu-Fen, Horikawa K, Hatsugai N, Higuchi Y, Hashida M, Yoshida Y, Matsuda T, Arai Y, Nagai T.
Luminescent protein for high-speed single-cell and whole-body imaging. Nature Communications, 3, 1262, 2012
Suzuki K, Kimura T, Shinoda H, Bai G, Daniels M, Arai Y, Nakano M, and Nagai T. Five color variants ofbright luminescent protein for real-time multicolor bioimaging. Nature Communications, 7, 13718, 2016
Inagaki S, Tsutsui H, Suzuki K, Agetsuma M, Arai Y, Jinno Y, Bai G,J. Daniels M, Okamura Y, Matsuda T, and Nagai T. Geneticallyencoded bioluminescent voltage indicator for multi-purpose use in wide range of bioimaging. Scientiﬁc Reports, 7, 42398, 2017
Inagaki S, Agetsuma M, Ohara S, Iijima T, Yokota H, Wazawa T, Arai Y and Nagai T. Imaging local brain
activity of multiple freely moving mice sharing the same environment. Scientiﬁc Reports, 9, 7460, 2019

参考URL

https://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bse/index.html

キーワード

化学発光タンパク質、
バイオイメージング、脳活動計測、社会性行動研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス（健康・医療）、情報通信、AIライフサイエンス

食料、医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

藻類および植物の葉緑体タンパク質輸送機構の研究の応用展開
蛋白質研究所

蛋白質化学研究部門

中井

准教授

正人

特徴・独自性
植物や藻類の葉緑体が光合成やそれに伴う窒素同化や硫黄同化により生み出す有機物は、地球上の多くの生命活動の源となっている。これら葉緑体の複雑な機能は、2000 種類を超える葉緑体蛋白質が葉緑体に正しく運ばれてはじめて発揮される。我々は2013 年に、タンパク質を葉緑体に運び入れる新奇な輸送チャネル複合体を、2018 年には、このチャネルを通してATPの加水分解エネルギー依存的にタンパク質を引き込む新奇な輸送モーター複合体の同定に成功した。また、これらの輸送装置が、植物の起源となった緑藻の段階で既に確立されていた事も最近明らかにし、葉緑体タンパク質輸送の分子機構解明に大きく寄与してきた。

図１ 地球上のほぼ全ての藻類や植物の葉緑体は、10億年ほど昔に、光合成を営むシアノバクテリアの細胞内共生が偶然成立したことに由来する。その後、内共生体の遺伝子の多くが核へと転移すると同時に、葉緑体へタンパク質を輸送する機構が進化してきた。

研究の先に見据えるビジョン
葉緑体タンパク質輸送（膜透過）機構の解明によりもたらされる知見により、本来植物や藻類が持っていない有用な人工蛋白質や酵素等を様々な植物や藻類の葉緑体へ効率よく蓄積させ機能させる事が可能となる。特に光エネルギーを利用した葉緑体代謝工学と連携させることで、葉緑体を、サプリメント生
産、人工抗体や食べるワクチン生産など、植物工場として利用する葉緑体工学の分野への広い応用が期
待される。

特

許

論

文

参考URL

キーワード

図２ 葉緑体形成や光合成の仕組みを解明する基礎研
究は、葉緑体の優れた能力を利用する応用研究へと繋がっている。

Science 2013, 339, 571-574. Plant Cell 2018, 30, 2677-2703. PNAS 2020, 117, 32739-32749.
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20201207̲1
http://www.protein.osaka-u.ac.jp/enzymology

葉緑体、植物、藻類、代謝工学

研究分野以外の関心分野・テーマ

材料、エネルギー053

生体内の老化細胞を除去する
新規治療ワクチン
医学系研究科 健康発達医学寄附講座

医学系研究科 老年・総合内科学

寄附講座教授

医員

啓徳

吉田

翔太

特徴・独自性඙ၲὁἁἓὅỉἅὅἍἩἚὉ೅ႎ၌ध

ኺӝᕤẦỤὁἁἓὅỆЏụஆả

၌
ध
᣻
ၐ
ࡇ

ᵭᶐᵿᶊ
ᶂᶐᶓᶅ

ᵴᵿᶁᶁᶇᶌᶃᴾᶇᶌᶂᶓᶁᶒᶇᶍᶌ

ᵴᵿᶁᶁᶇᶌᶃᴾᶋᵿᶇᶌᶒᶃᶌᵿᶌᶁᶃ

ၶὉᩊ၏ί৴˳Ҕᕤỉˊஆ඙ၲὸ
၌
ध
᣻
ၐ
ࡇ

৴˳ҔᕤẦỤ
ὁἁἓὅỆЏụஆảᵟᶌᶒᶇᶀᶍᶂᶗᴾ ᶒᶆᶃᶐᵿᶎᶗ
ᵟᶌᶒᶇᶀᶍᶂᶗᴾ ᶒᶆᶃᶐᵿᶎᶗ

ᵴᵿᶁᶁᶇᶌᶃᴾᶋᵿᶇᶌᶒᶃᶌᵿᶌᶁᶃ

ᵴᵿᶁᶁᶇᶌᶃᴾᶇᶌᶂᶓᶁᶒᶇᶍᶌ

ʖ᧸Ὁଔ஖ʼλ၌ध᣻ ᵴᵿᶁᶁᶇᶌᶃᴾᶇᶌᶂᶓᶁᶒᶇᶍᶌ
ၐࡇᎊ҄ኬᏘᨊӊὉᢡˡࣱ၌धᵴᵿᶁᶁᶇᶌᶃᴾᶋᵿᶇᶌᶒᶃᶌᵿᶌᶁᶃ

⪁໬⣽⬊㝖ཤ䝽䜽䝏䞁ᎊ҄⁆ኬᏘ⇁೅ႎ↗ↆ↎‵≧‣‧‥∕⇕⇧∙
Yoshida, Nakagami, et al.
Nat. Commun. 2020;11(1):2482.

Senolysisʤ࿟Կࡋ๖ঈ‫ྏ࣑ڊ‬ʥ

CD4

CD62L

ψ΢ʖϔ
㼀ࡋ๖

㼀㼔㻝ࡋ๖

㻵㻺㻲㻙䃒

䝬䜴䝇 㻵㼓㻳㻝

許

特許複数出願済論

文https://www.nature.com/articles/s41467-020-16347-w

キーワード
054

http://www.cgt.med.osaka-u.ac.jp/vme/index.html

老化T細胞、SASP、ワクチン

研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、医療経済㻵㻸㻙㻠஦࿪‫׈‬੓

߇ରՃ IgGγϔέϧη

ึର͗߇ରͶ݃߻͢ɼ
ຜ৷ऽ෵߻ର
Ν‫ܙ‬
੔ͤΖ

CpGΠζϣώϱφΝ༽͏ͪ
CD153ϭέοϱͲࡋ๖উ֒੓
Th1‫(ܗ‬IgG2)߶ࢹ๳ৱෝ՛ϜΤηࢹ๳Ͳ͹մੵ% of PD-1+ CD153+ cells
in CD4+ CD44hi CD62Llo cells

CDCΠρι΢ʤLPS࢙ܻRAW264.7ࡋ๖ʥ

Th2‫ܗ‬(IgG1)

ࡋ๖উ֒‫׈‬੓

㻮ࡋ๖

㼀㼔㻞ࡋ๖

⪁໬⣽⬊㝖ཤ䝽䜽䝏䞁߇ର͗ඬదࡋ๖͹
ࡋ๖න໚߇‫ݬ‬Ͷ݃߻ͤΖ䝬䜴䝇 㻵㼓㻳㻞

㻮ࡋ๖࿟Կ7ࡋ๖Νඬదͳͪ͢&̛ϭέοϱ

特

参考URL

CD153

㻯 㼜 㻳 䜰 䝆 䝳 䝞 䞁䝖 㻯㻰 㻝 㻡 㻟 䝽 䜽 䝏 䞁 䛷䠥䡃䠣䠎ୖ᪼䠄㼀㼔㻝㻕᰾㓟䜰䝆䝳䝞䞁䝖
䠄䠟䡌䠣䠖㻰㻺㻭㻘㻌㻾㻺㻭㻕

研究の先に見据えるビジョン

3-month-old
spleen3.8⪁໬㛵㐃ศἪ⌧㇟䠄㻿㻭㻿㻼䠅⪁໬䛧䛯⣽⬊䛛䜙⅖⑕ᛶ≀㉁䜢ศἪ䛧䚸࿘ᅖ䛾⣽⬊⪁໬䜢ಁ㐍䜰䝷䝮䠄䜰䝹䝭䝙䜴䝮䠅䝣䝻䜲䞁䝖䜰䝆䝳䝞䞁䝖

本研究は世界中で開発が進む老化細胞除去治療(Senolysis)の治療ツールとして、ワクチンを用いた世界初の研究成果であり、これまで感染症予防やがん治療に主として用いられてきたワクチンの新しい適応の可能性を示したものです。がん細胞や細菌・ウイルスに対して老化細胞の数はそれほど多くなく、しかも慢性的な進行である
ため、研究グループのコンセプトである抗体を主とした産生誘導により、ゆっくりと持続的な効果を目指す治療標的としては最適であると考えられます。今後、様々な加齢関連疾患への新しい治療法となる可能性を秘めています。

࿟ԿTࡋ๖
(SA-T cells)

CD44hi CD62Llo

PD-1細胞に様々なストレスがかかりDNA損傷が蓄積することによって、細胞老化（Cellular Senescence）が促進されることが知られています。近年、この老化細胞から炎症性サイトカインなどが多量に分泌され、周辺の細胞に悪影響を及ぼし組織老化を促進する現象、SASP(senescence-associated secretary phenotype：
老化関連分泌現象) が報告されています。遺伝子改変
マウスでこの老化細胞を生体から除去した結果、寿命の延長と加齢に伴う様々な症状が抑制できたことから、
老 化 細 胞 を 除 去 することによる抗 老 化 治 療 の 概 念（senolysis）が提唱されています。
本研究グループは、生活習慣病・難治性疾患を標的とした抗体産生誘導を主眼とした新しいタイプの治療ワクチンの研究開発を元に。今回老化T細胞除去ワクチンの開発に成功しました。

ဃ෇፼ॹ၏ί᭗ᘉ‫ן‬ὉᏢឋီࠝၐὉᛐჷၐὸ

CD44

中神

SSC-A

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

*

*

40

᎑ኄᏡ
ોծ

30
20

ᎊ҄ᵲኬᏘ
‫ف‬ь৮С

10
0

ND

HFD

KLH CD153
CpG CpGライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬、品種改良

ライフサイエンス

高精度遺伝子修正法の開発
高等共創研究院／医学系研究科

教授

中田

慎一郎

細胞応答制御学

特徴・独自性ॊཔ͹ΰόϞฦॄ๑'1$ຌ࠱઀இཤ༽Ϩηέ֐པ੓'1$ཤ༽ϨηέΨϱνʖΰρφΨϓνʖΰρφ
CRISPR/Cas システムの発見は、ゲノム操作技術รҡ
Cas 9に革命的な進歩をもたらした。ゲノム上の狙った場'1$ຌ࠱઀இ
所に DNA2 本鎖切断を発生させ、鋳型 DNA を用い
֐པ੓DNAඉ૮ಋ຦୼݃߻
ſƅŨƆŹŚƅūŠƆƂŘŤŖƅ
て計画通りにゲノム配列を書き換えることができる。
LQGHO
LQGHO
この技術は遺伝性疾患の変異遺伝子修正に有用であ໪ద֐รҡ൅ਫ਼
ͪͳ͓࣮‫׳‬รҡ͗り、新たな遺伝子治療法として期待されている。
रਜ਼͠Ηͱ΍..
LQGHO
遺伝性難治疾患の治療に本技術を応用した場合、indelʁૢ೘ܿࣨรҡ
遺伝子操作を行った細胞は生涯にわたり体の一部を従来のゲノム編集法では目的外変異発生のリスクが高い形成することになる。目的外の遺伝子変異の発生は、発がんや細胞機能異常の潜在的なリスクとなるため、 ໲ୌ఼մ݀घஊ &DVΨϱνʖΰρφLQGHO
遺伝子操作の正確性はゲノム編集技術を医療応用すᶅ ຌ࠱઀இΝ༽͏͵͏
&DVΨϓνʖΰρφLQGHOる際の重要ポイントとなる。
本研究では、既存のゲノム編集法のツールであり、 ֐པ੓'1$ϧϱξϞ΢ϱτήϪʖεϥϱ ᶆ ֐པ੓'1$Ν࢘Κ͵͏
かつ、目的外変異発生源である「DNA2 本鎖切断」
&DVҐ֐͹߮ોͶΓΖ໪ద֐รҡᶇ &DVҐ֐࢘Κ͵͏
ʤ%DVH(GLWRU3ULPH(GLWRUʥ
「外来性DNAドナー」「Cas以外のDNA修飾酵素」を一切利用しない新しい遺伝子修正法を開発している。
ᶅᶇΝຮͪͤ߶੠ౕҪఽࢢฦॄ๑ʁ71๑ʀ61*'๑
本手法を用いた、ゲノム操作により、目的外変異のᶅᶆᶇΝຮͪͤ߶੠ౕҪఽࢢरਜ਼๑ʁ1,+5๑Ν֋൅ͪ͢発生を顕著に抑制できることが実証されてきている。 既存手法の問題点を解決した高精度遺伝子編集・修正法

研究の先に見据えるビジョン
疾患遺伝子修正技術は、根本治療法が存在しない遺伝性難治疾患に対して新しい治療法を提供できる魅力的なツールである。既存法と較べて安全性が飛躍的に上昇し、リスクが低く効果の高い治療法として本遺伝子修正技術を提案し、多様な遺伝性疾患の治療に役立たせていきたい。また、農産物の品種改良への応用なども模索したい。
特

許

論

文

参考URL
キーワード

PCT/JP2019/031117：ゲノム編集された細胞を製造する方法
特願2016-141482：ゲノム編集方法
Nakajima K, Zhou Y, Tomita A, Hirade Y, Gurumurthy C.B, Nakada .S. Precise and eﬃcient
nucleotide substitution near genomic nick via noncanonical homology-directed repair. Genome
Research, 28(2) 223-230, 2018
http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp/
遺伝子治療、遺伝子修正、ゲノム編集、CRISPR/Cas

研究分野以外の関心分野・テーマ

農作物における品種改良055

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

骨配向化用医療材料の開発
工学研究科 マテリアル生産科学専攻

教授

中野

貴由

助教

松垣

あいら

特徴・独自性
骨本来の配向化構造（コラーゲン／アパタイト微細構造）の回復が骨の機能化には必須であり、もはや既存の骨疾患治療デバイスや治療薬では骨機能回復を促すことは難しい。本成果では骨配向化の概念に基づく、まったく新しい骨疾患治療を実現するための、骨配向化用医療材料を開発した。レーザ照射により
図１：筆者らは，材料工学的立場から骨研究に取り組むことで，コラー
特定の溝幅を有するナノ配向溝構造を形成することで、 ゲン線維／アパタイト結晶からなる骨組織が示す特有の3次元配向化
細 胞は溝方向に平 行に、一方で骨は、常識を覆し、 構造が，必要な方位に特異的な力学機能の発揮を可能とする重要な骨質因子のひとつであることを見出している。骨は解剖学的部位に応
骨芽細胞伸展方向に垂直に配列する。さらにはマイクじて異なる配向化構造を示すことで、力学的機能発現を可能とする。
ロアレイ法により、約３万５千個の遺伝子の中から、㦵ⱆ⣽⬊Ϩ‫ܗ‬αϧʖΰϱ[ȝm]F-actin/vinculin/nuclei
200
骨芽細胞が骨配向化を決定する遺伝子を発見した。
ᑐ↷⩌
0

研究の先に見据えるビジョン

5

5
10 [ȝm][ȝm]䝘䝜 200㓄ྥ⁁ 0100 ȝm100 ȝmϨ‫ܗ‬αϧʖΰϱF-actin/vinculin/nuclei
㦵
㓄
⣽⬊㓄ิ
ྥ
䝘䝜㓄ྥ⁁ 100 ȝm 䝘䝜㓄ྥ⁁ 100 ȝm

㦵ⱆ⣽⬊
5

5
人工関節等の表面にナノ配向溝構造を与えること
10 [ȝm]
で、人工関節周囲に形成する新生骨組織の微細構造
図２：金属材料表面へのナノ配向溝構造形成により、骨芽細胞は溝方向に沿って配列化する一方で、従来のまでを健全化できる可能性を示しており、遺伝子レ
科学的常識を覆し、骨は細胞に垂直に配向化する。
ベルから骨配向性を自由にコントロールできる可能䜲䞁䝥䝷䞁䝖䛾⾲㠃ຍᕤ䛻
性を示した。再生医療においても、ナノ配向溝を利㦵ⱆ⣽⬊ 䜰䝟䝍䜲䝖ᛂ⏝ྍ⬟
䝘䝜
用し、再生された配向構造を持つ骨組織を生体内に䝺䞊䝄䝘䝜䜸䞊䝎䞊䛾㓄ྥ⁁ᇶᯈ↷ᑕ࿘ᮇᵓ㐀䜢ᑟධ
᥋╔ᩬ
戻すことで、早期に健全な骨（配向化骨）の再生を可䝁䝷䞊䝀䞁 䠄Tspan11㑇ఏᏊ䠅
能とするような、再生医療への応用も見込まれる。
㦵ⱆ⣽⬊䛿⁁䛻ἢ䛳䛶㓄ิேᕤ㛵⠇
将来的には骨密度医療から骨質（骨微細構造）医療へ㦵䛿⣽⬊䛻ᆶ┤᪉ྥ䛻ᙧᡂ䜲䞁䝥䝷䞁䝖࿘ᅖ㦵䛾ᚤ⣽ᵓ㐀೺඲໬䟿の転換をも実現可能と期待される。

図３：ナノ配向溝による特異な垂直配向化は、Tspan11遺伝子のはたらきにより制御される。インプラント表面制御により、遺伝子レベルから早期に配向化した健全化骨を誘導できる可能性を示した。
特許中野貴由、松垣あいら、沢田博司、川原公介: インプラント、特願2019-236174、出願年月日：2019年12月26日

論文

Y. Nakanishi, A. Matsugaki, K. Kawahara, T. Ninomiya, H. Sawada, T. Nakano*: Unique arrangementof bone matrix orthogonal to osteoblast alignment controlled by Tspan11-mediated focal adhesion
assembly, Biomaterials, 209, 103-110 (2019).
A. Matsugaki, G. Aramoto, T. Ninomiya, H. Sawada, S. Hata and T. Nakano*: Abnormal arrangementof a collagen/apatite extracellular matrix orthogonal to osteoblast alignment is constructed by ananoscale periodic surface structure, Biomaterials, 37, 134-143(2015).

参考URL
キーワード
056

http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/
骨疾患、骨配向性、
インプラント、骨治療薬、遺伝子、タンパク質、骨芽細胞、接着斑研究分野以外の関心分野・テーマ

情報通信、AI、材料

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬、省エネルギーデバイス

ライフサイエンス

医学・生命科学や創薬に革新をもたらす
クライオ電子顕微鏡
生命機能研究科 日本電子YOKOGUSHI協働研究所

特任教授

難波

啓一

特徴・独自性
生命の仕組みは生体を構成するタンパク質や核酸など数多くの生体分子の膨大で動的な相互作用による情報・エネルギー・物質のやり取りで支えられているため、生体分子やその複合体の立体構造情報は医学･生命科学の基盤情報であり創薬等のイノベーションの中核をなす。本協働研究所では、近年急速な進歩を遂げて生体分子構造解析の基幹技術となったク
ライオ電子顕微鏡法に一層の革新をもたらすことを目指して装置システムの高度化技術開発を進めている。
タンパク質のアミノ酸を解像できる近原子分解能（～3Å）の解析に必要な数千枚の電子顕微鏡像の撮影には最近まで数日を要したが、日本電子株式会社と約10年をかけて共同開発したクライオ電子顕微鏡 CRYO
ARMでは、わずか10 数時間のデータ収集で原子分
解能（1.2 Å台）の解析が可能になった。

JEOL CRYO ARM 300

研究の先に見据えるビジョン
クライオ電子顕微鏡法ではＸ線結晶解析法に必要な試料の結晶化という困難で時間のかかる過程が不要で、しかもわずか数マイクログラムの水溶液試料で解析可能である。この構造解析法の高スループッ
ト化と高分解能化は、医学・生命科学が必要とする
何百万何千万にもおよぶ膨大な数の生体分子複合体の立体構造情報の取得に貢献してその急速な発展を推進し、立体構造ベースの創薬スクリーニングの高速化も実現するものである。
特

許

論

文

クライオ電顕像7,500枚の解析で得られた1.29 Å分解
能のapoferritin立体密度マップ

Yamada, Y., Namba, K., Fujii, T. Cardiac muscle thin ﬁlament structures reveal calcium regulatory
mechanism. Nature Commun. 11, 153 (2020)
Kato, T., Makino, F., Miyata, T., Horváth, P., Namba, K. Structure of the native supercoiled ﬂagellar
hook as a universal joint. Nature Commun. 10, 5229 (2019)
Kato, T. et al. CryoTEM with a cold ﬁeld emission gun that moves structural biology into a newstage. Microsc. Microanal. 25 (Supple 2), 998-999 (2019)

参考URL
キーワード

クライオ電子顕微鏡、生体分子立体構造、最先端技術開発、原子分解能、高スループット

研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、材料、エネルギー057

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

眼疾患に対する再生医療の研究開発
医学系研究科

教授

西田

眼科学

幸二

特徴・独自性
当研究室は、再生医療の開発では日本におけるトップランナーの一つであり、ヒトiPS細胞の眼疾患への応用を推進している。近年我々は、ヒトiPS細胞から発生期の眼の原基（角膜上皮、網膜、水晶体上皮等の主要細胞群）を含んだ2次元オルガノイド培養の技術開発に世界で初めて成功した。SEAM(self-formd ectodermal autonomous
multi-zone)と称する本2次元オルガノイドは、同心円状の4つの帯状構造からなり、3番目の帯状構造中に角膜上皮前駆細胞が存在する（図 1）。さらに本研究を発展させ、角膜上皮前駆細胞の単離による、ヒトに応用可能なヒト
iPS細胞由来角膜上皮細胞シートの作製に成功し、臨床応用へつなげた。また失明患者の視覚機能を回復させる人
工 視 覚 の 研 究 も 行っており、 3 度 の 臨 床 研 究を経 て 、
2021年から企業主導治験を開始予定である。

図１

SEAMには目全体の各部分の細胞が誘導される研究の先に見据えるビジョン
当研究室は、2019 年 7 月にヒトiPS 細胞由来の角膜上皮細胞シートを角膜上皮幹細胞疲弊症の患者に他家移植するFirst-in-Human臨床研究を世界で初めて実施した（図2）。
現在進行中の臨床研究では全 4 例の移植を予定している。
今後は治験につなげ、5年前後に標準医療への発展を目指している。本法は、既存治療法における問題点、特にドナー不足や拒絶反応などの課題を克服できることから、革新的な治療法として世界中で角膜疾患のため失明状態にある多くの患者の視力回復に貢献することが期待される。

ヒトiPS細胞由来の角膜上皮細胞シート移植

特許WO2018/131491 角膜上皮細胞集団の製造方法、他多数

論文

Hayashi R et al. Co-ordinated ocular development from human iPS cells and recovery of corneal
function. Nature, 531:376-380, 2016
Hayashi R et al. Coordinated generation of multiple ocular-like cell lineages and fabrication offunctional corneal epithelial cell sheets from human iPS cells. Nature Protocols, 12,683-696, 2017
Nishida K et al. Corneal reconstruction with tissue-engineered cell sheets composed of autologous
oral mucosal epithelium. N Engl J Med, 351:1187-1196, 2004

参考URL
キーワード
058

図２

https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181205̲2https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20200416̲1
再生医療、角膜、
ヒトiPS細胞、培養角膜上皮細胞シート移植

研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス（健康・医療）、AIライフサイエンス

創薬

ライフサイエンス

オートファジーを抑制する漢方薬・
四逆散の作用機序の解明
歯学研究科

教授

口腔科学フロンティアセンター

野田

健司

特任研究員

碇

純子

特徴・独自性ड़‫ॺش‬ই॓४‫ش‬ऋঢ়ॎॊে৶ਃચ‫؞‬ႈ୰धခ্ఇभঢ়બ

漢方薬はその薬効にもとづき長い歴史をへて体系化されてきたが、その有効成分の同定や、作用機序などの解明は十分でないのが現状である。今回私達は、漢方薬の一つ四逆散が細胞内の分解機構である
オートファジーに影響を与える事を明らかにした。
近年オートファジーは、種々の生理現象や疾患 (がん 神経変性疾患 生活習慣病 等 ) に関与していることが明らかとされ、研究が進んでいる。
この研究の成果により、四逆散の細胞への作用の一つがオートファジーの抑制であることが明らかになり、オートファジー関連疾病に対する治療へと繋がる可能性が示唆される。特に、オートファジー阻害効果を示すクロロキンが膵臓がんの腫瘍細胞の増殖を抑えることが報告されているが、様々な副作用が問題になっている。四逆散が、安全なオートファ
ジー阻害剤として利用されることが期待される。

ड़‫ॺش‬ই॓४‫ش‬ሤણऋ॒भੜ༢ ᷈༇ऩन‫׿‬๏༂ड़‫ॺش‬ই॓४‫ش‬೪਑ઋ৽૗ਙႈ೩ েણಆຯ୰
ഠ৲ऩन

WI/&১पेॊड़‫ॺش‬ই॓४‫ش‬ણਙभ೾৒
tf-LC3(Tandem Fluorescent LC3)

GFP

RFP

近年新薬開発費の高騰に伴い、既承認薬を別の疾患の治療に繋げる「ドラッグリポジショニング」が注目されており、医療用漢方薬はすでに医療現場で利用されていることから、臨床応用へと直結する事が期待される。

特

許

論

文

参考URL
キーワード

LC3

জ९९‫ش‬঒

+
LC3

LC3
LC3

LC3
LC3

LC3

LC3

LC3

+
LC3
ड़‫ॺش‬ই॓०९‫ش‬঒ᐩᰤ㣴

研究の先に見据えるビジョンਫ਼ର߅৙੓Νฯͯ஛ಗങभ੿৷ਃ๰भঔॹঝ௕
ᰤ㣴Ḟஈ䠇ᅄ㏫ᩓᰤ㣴Ḟஈ
mTORC1mTORC1mTORC1
TFEB

TFEB

⣽⬊㉁

TFEB

䜹 䝹䝅

P

P
䜹 䝹䝅

䝙䝳 䞊䝸 䞁䝙䝳 䞊䝸 䞁

TFEB

P

2+

Ca
TFEB

2+

ᅄ㏫ᩓ

Ca

ᑠ⬊య
᰾

TFEB

䜸䞊䝖 䝣 䜯 䝆 䞊㛵㐃㑇ఏᏊ㌿෗ㄏᑟ

Starvation-induced autophagy via calcium-dependent TFEB dephosphorylation is suppressedby Shigyakusan. Sumiko Ikari,Shiou-Ling Lu,Feike Hao,Kenta Imai,Yasuhiro Araki,Yo-hei Yamamoto,ChaoYuan Tsai,Yumi Nishiyama,Nobukazu Shitan,Tamotsu Yoshimori,Takanobu Otomo,Takeshi Noda (2020)
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0230156
オートファジー、漢方薬研究分野以外の関心分野・テーマ

AI

059

腸内細菌叢を介した前立腺癌予防及び
治療の開発
野々村

祝夫

招聘准教授

藤田

和利

特徴・独自性

Discovery cohort

1.0

1.0

0.8

0.8

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

o+
G
S6

ቅऩखٔ଩பਙ২ቅ

ৈபਙ২ቅ

0.0

ቅऩखٔ଩பਙ২ቅ

ৈபਙ২ቅ

¾ 18झྪ͹ࡋۗͶΓΖௐ಼ࡋۗ૕ηαΠͲ߶ѳ੓ౕ઴ཱིધ‫ؠ‬Ν߶੠ౕͲ༩଎Ն೵Ͳ͍ͮͪ

֐దགྷҾͶΓΖௐ಼ࡋۗ૕͹รԿ༹͗ʓ͵࣮‫׳‬ͶӪ‫ڻ‬Ν‫ͤ·ٶ‬֐దགྷҾΠϩςύ΢Ϝʖබʤৱࣆɼ༂ࡐ͵ʹʥ

ௐ಼ࡋۗ૕
͹รԿ

‫ؖ‬ઇϨΤϜο

ࡋۗେःࢊ෼
͹รԿ

౸೚බ
ѳ੓ञ 

،ࡋ๖‫ؠ‬

୉ௐ‫ؠ‬઴ཱིધ‫ؠ‬

ᶅʁ઴ཱིધ‫ؠ‬ϜΤηϠυϩΝ༽͏ͪ઴ཱིધ‫ؠ‬Ͷ‫ؖ‬༫ͤΖࡋۗɼେःࢊ෼͹‫ݗ‬౾߶ࢹ๳ৱɼ߇ਫ਼ࡐϜΤη͹สɼ઴ཱིધɼ݄ӹΝࡀख‫ؠ‬ϠυϩϜΤη

16S rRNAҪఽࢢεʖέΦϱηͶΓΖௐ಼ࡋۗ૕մੵ

ϜΤη઴ཱིધ‫ؠ‬͹਒ఴͶ‫ؖ‬༫ͤΖۗझΏେःࢊ෼Νಋఈ

LC/MS/MSͶΓΖสɼ݄ӹ઴ཱིધ͹ϟνϚϫʖϞմੵ

ᶆʁϐφ‫ݗ‬ରΝ༽͏ͪ઴ཱིધ‫ؠ‬Ͷ‫ؖ‬༫ͤΖࡋۗɼେःࢊ෼͹‫ݗ‬౾ଡࢬઅͲ઴ཱིધ
ਫ਼‫͖ं׳ݗ‬Δสͳ݄ӹΝࡀख
‫ؠ‬ཇ੓

‫ؠ‬ӆ੓

ௐ಼ࡋۗ૕մੵ
ʶϟνϚϫʖϞմੵ‫ؠ‬ཇ੓‫ं׳‬Ͷಝ௅ద͵ۗझɼେःࢊ෼Νಋఈ
઴ཱིધ‫ؠ‬Ϩηέ༩଎ϜʖΩʖͳ͢ͱ͹༙༽੓Ν‫ݗ‬౾

特

許

特許出願済

論

文

Application of Anti-Inﬂammatory Agents in Prostate Cancer. J Clin Med. 2020 Aug 18;9(8):E2680. doi: 10.3390/jcm9082680.
Inﬂuence of Diet and Nutrition on Prostate Cancer. Int J Mol Sci. 2020 Feb 20;21(4). pii: E1447
Obesity, Inﬂammation, and Prostate Cancer. J. Clin. Med. 2019, 8(2), 201
Metformin inhibits prostate cancer growth induced by a high-fat diet in Pten-deﬁcient model mice. Int J Urol. 2019 Feb;26(2):307-309.
High-Fat Diet-Induced Inﬂammation Accelerates Prostate Cancer Growth via IL6 Signaling. Clin Cancer Res. 2018 Sep 1;24(17):4309-4318.

参考URL
キーワード
060

P=0.0011

0.2

0.0

研究の先に見据えるビジョン
個人の遺伝的素因や生活習慣により腸内細菌叢は変化し、前立腺癌の発症進展の一因となると考える。
腸内細菌叢および代謝産物を調べることにより、前立腺癌診断のバイオマーカーとしての可能性だけでなく、前立腺癌をまだ発症していない人において前立腺癌発症進展のリスクが明らかになり、個人の食生活や腸内細菌叢に応じた生活習慣の改善やプレバ
イオティクス・プロバイオティクスによる介入を行い前立腺癌の個別化医療として予防法の創出を目指す。腸内細菌叢の差異により前立腺癌薬物治療の反応性の差がでる可能性もあり、個人毎の腸内細菌叢
プロファイルに応じて治療法を選択する個別化医療の開発も目指す。

Test cohort
1.2

P<0.0001

N

前立腺癌は食生活と密接に関連する癌であり、日本における近年の罹患率上昇は欧米型食生活の普及が一因であるといわれている。これまでに我々は高脂肪食投与により前立腺癌が炎症細胞を介して増殖することを示してきたが、新たに高脂肪食により腸内細菌叢が変化し、その代謝産物を介して前立腺癌が増殖進展することを世界で初めてマウスでの実験で明らかにした（論文投稿中)。またヒトの腸内細菌叢の解析により、ハイリスク前立腺癌患者にも特徴的な腸内細菌叢があることを見出した（特許出願済）。現在更なるメ
カニズムの解明およびヒトで検討をすすめている。

ௐ಼ࡋۗ૕ηαΠ

1.2

8

教授

器官制御外科学（泌尿器科）

6

医学系研究科G
S7+8

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア

ライフサイエンス

http://www.osaka-urology.jp/
腸内細菌、高脂肪食、前立腺癌研究分野以外の関心分野・テーマ

AI,

農学（食品）

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

細胞老化の制御による健康寿命の延伸
微生物病研究所英二

特徴・独自性ARV825 䠄⪁໬⣽⬊㝖ཤ⸆䠅
G0M

研究の先に見据えるビジョン

G2

BRD4
䠄⪁໬⣽⬊㝖ཤ⸆䠅

p16

53BP1 XRCC4⅖⑕ᛶ䝃䜲䝖䜹䜲䞁಍ཝఢ਋ॳख़ॵॡএॖথॺ

S

Senescence-Associated Secretary Phenotypes

p16

SASP

಍ཝഠ৲

॔এॺ‫ش‬३५

E

Autophagy
gene
expression

䜿䝰䜹䜲䞁
NHEJ
䝁䝷䝀䝘䞊䝊

G1

DNA
DamageቑṪᅉᏊDSBs

⅖⑕ᛶ䝃䜲䝖䜹䜲䞁 (IL-6, IL-1, IFNE
E etc.)
䜿䝰䜹䜲䞁 (IL-8, CXCL, etc.)䝁䝷䝀䝘䞊䝊 (MMP-1 etc.)ቑṪᅉᏊ (GM-CSF)ਂ૭ಗ৓಍ཝఢ਋೿ૃ

Ⓨࡀࢇ࣭㐍ᒎ

Autophagy
Caspase-3

ཿਙ༇ඪ

๪స⏝

๪స⏝

⪁໬⣽⬊Ṛ

細胞老化による発がん制御機構 ARV825による老化細胞の細胞死誘導機構
Day

0

7

8

Re-plating

Chemical library(47,000)11ʛʛ

私たちの身体を構成する細胞は、異常が起こると細胞分裂を停止する安全装置を備えている。細胞老化はこの安全装置の一つであり、細胞の異常増殖を防ぐ癌抑制機構として働いている。しかしその一方で、細胞老化には炎症性サイトカインなどの炎症性物質を分泌する SASP と呼ばれる現象を起こすこと
で炎症を惹起し、生体機能の低下や、癌を含めた様々な炎症性疾患の発症を促進する副作用があることも明らかになりつつある。このため、加齢や肥満など様々な原因で体内に蓄積した細胞老化を起こした細胞（老化細胞）を除去することで癌を含めた炎症性疾患の発症を抑えられる可能性が高い。本研究ではハイスループットスクリーニングにより 47000
個の低分子化合物の中から老化細胞を特異的に死滅させる化合物を同定し、更にその作用機序としてオートファジー制御が関与していることを明らかにした点に特徴がある。

Evaluation of cell number decreaseusing CellTiter-Glo

⪁໬⣽⬊Ṛ

࿟Կࡋ๖

原

ඉ࿟Կࡋ๖

࿟Կࡋ๖

Caspase-Glo3/7
assay

Hit compounds

ඉ࿟Կࡋ๖

ヒト正常繊維芽細胞を用いた老化細胞除去薬のハイスループットスクリーニング
HFD
DMBA
0

Eut

㸩ARV825

16 17+Vehicle

19 20 22 23
Weeks

25 26

28 29 30

+ARV825
Average tumour number
per tissue

教授

遺伝子生物学分野

>6mm
3~6mm
1~3mm

8

現在使われている抗癌剤の多くや放射線治療によっ4ても老化細胞が出現し、治療効果を阻害していること
0が明らかになりつつある。このため、抗癌剤治療の支持療法としての老化細胞除去薬の可能性が期待される。
ARV825による肥満誘発性肝がん発症の抑制効果（マウス）
更に老化細胞除去薬には疾患のみならず、SASPが関与する加齢に伴う機能低下の抑制（予防）効果も期待され、健康寿命の延伸につながることが期待される。
10 mm

p<0.0001

特許ＢＥＴ阻害剤及びその作用機序を利用した老化細胞除去論

文

Wakita, M., Takahashi, A., Sano, O., Loo, T. M., Imai, Y., Narukawa, M., Iwata, H., Matsudaira, T.,
Kawamoto, S., Ohtani, N., Yoshimori, T. & Hara, E.
A BET family protein degrader provokes senolysis by targeting NHEJ and autophagy in senescentcells. Nature Commun., 11:1935 doi: 10.1038/s41467-020-15719-6 (2020).

参考URL
キーワード

特願 2019-232148

http://www.biken.osaka-u.ac.jp/lab/molmicro/
細胞老化、老化、健康寿命、がん研究分野以外の関心分野・テーマ

AI

061

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

脂肪性肝疾患における病態形成機構の解明
医学系研究科助教

疋田

消化器内科学

隼人

教授

竹原

徹郎

特徴・独自性研究の先に見据えるビジョン

本邦では過栄養を背景とする非アルコール性脂肪
NAFLD/NASH病態形成機構を分子レベル性肝疾患（Non-alcoholic fatty liver disease: NAFLD） で詳細に解明することで、NAFLD/NASH進が増加している。NAFLD 患者の約 10% は肝硬変、 展を予防・改善する新規治療法の開発につな
肝癌へと進展する非アルコール性脂肪肝炎（Nonがることが期待される。
alcoholic steatohepatitis: NASH）であるが、有効な治療法は確立していない。NAFLD/NASHの肝臓ṇᖖ⫢では肝細胞死を散見する。我々の研究室は、肝細胞⫢◳ኚ死が持続するだけで肝線維化進展や肝発癌が誘導されることを明らかにしており、肝細胞死を起点とし⫢⒴
たNAFLD/NASH病態形成機構の解明に取り組んで⫢⣽⬊Ṛ䛾ᣢ⥆いる。
これまでに、脂肪性肝疾患の肝細胞ではRubiconᅗ䠍䠖⬡⫫⫢䛻䛚䛡䜛⬡⫫⁲⵳✚䛸⣽⬊Ṛㄏᑟ
タンパクの発現が増強することにより、細胞内分解機構の 1 つであるオートファジーが抑制され、肝細⬡⫫⫢胞の脂肪滴蓄積を増加させるとともに、アポトーシṇᖖ⫢⬡⫫⵳✚
ス刺激を増強させて肝細胞アポトーシスを惹起する䜸䞊䝖䝣䜯䝆䞊ᢚไ
Rubicon
ことを明らかにした。一方、アポトーシス刺激はミ䜶䝛䝹䜼䞊㐣๫⫢⣽⬊䜰䝫䝖䞊䝅䝇่⃭ቑ኱ 䜰䝫䝖䞊䝅䝇
トコンドリアからミトコンドリアDNA(mtDNA)を
mtDNAศ
ศゎపୗ
DNaseά
άᛶ
放出させるが、アポトーシスに陥らなかった肝細胞ṇᖖ⫢⣽⬊㠀䜰䝫䝖䞊䝅䝇ᆺ
では、放出された mtDNA は DNA 分解酵素である⫢⣽⬊Ṛᅗ䠎䠖⬡⫫⫢䛻䛚䛡䜛⬡⫫⁲⵳✚䛸⣽⬊Ṛㄏᑟ
DNase IIによって分解される。このDNase IIの活性は脂肪性肝疾患の肝細胞で低下しており、このた
め mtDNA が蓄積して TLR9 を介した非アポトーシ
ス型の細胞死を惹起することも明らかにした。
⬡⫫⁲

特

許

論

文

参考URL
キーワード
062

Hikita H, Kodama T, Shimizu S, Li W, Shigekawa M, Tanaka S, Hosui A, Miyagi T, Tatsumi T, Kanto T, Hiramatsu N, Morii E, Hayashi
N, Takehara T. Bak deﬁciency inhibits liver carcinogenesis: a causal link between apoptosis and carcinogenesis. J Hepatol. 2012
Jul;57(1):92-100. doi: 10.1016/j.jhep.2012.01.027.
Rubicon inhibits autophagy and accelerates hepatocyte apoptosis and lipid accumulation in nonalcoholic fatty liver disease in mice.
Tanaka S, Hikita H, Tatsumi T, Sakamori R, Nozaki Y, Sakane S, Shiode Y, Nakabori T, Saito Y, Hiramatsu N, Tabata K, Kawabata T,
Hamasaki M, Eguchi H, Nagano H, Yoshimori T, Takehara T. Hepatology. 2016 Dec;64(6):1994-2014. doi: 10.1002/hep.28820.
DNase II activated by the mitochondrial apoptotic pathway regulates RIP1-dependent non-apoptotic hepatocyte death via the TLR9/IFN-β
signaling pathway. Saito Y, Hikita H, Nozaki Y, Kai Y, Makino Y, Nakabori T, Tanaka S, Yamada R, Shigekawa M, Kodama T, Sakamori R,
Tatsumi T, Takehara T. Cell Death Diﬀer. 2019 Mar;26(3):470-486. doi: 10.1038/s41418-018-0131-6. Epub 2018 May 31. PMID: 29855540
https://www.amed.go.jp/news/release̲20160913-02.html
細胞死、アポトーシス、
オートファジー、肝線維化、肝発癌研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、倫理、情報通信ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

細胞分裂に伴うゲノム伝達の仕組み
生命機能研究科教授

深川

染色体生物学研究室

竜郎

特徴・独自性生命の設計図であるゲノムがどのように次世代の細胞に伝達・継承されるのかについての研究をしています。ゲノムの不正確な伝達は、染色体の不安定性を引き起こし、細胞の癌化に関与します。したがって、ゲノム伝達の研究は、基礎生物学的にだけでなく、医科学的にも極めて重要な研究と言えます。
私たちは、世界に先駆けてゲノムの伝達に関与する
図１ 染色体分配の模式図。S期で複製された染色体は、細胞分裂期に正確に娘細胞へ分配される。
動原体を構成するタンパク質を 20 種類以上同定しています。私たちが、これらのタンパク質を同定した後に、多くのグループがこの分野に参入してきました。しかし、私たちは、これらのタンパク質の複雑な制御機構に注目して独自の研究をしているために、後発のグループに対して多くのアドバンテージを持っています。この優位性を生かして、動原体に関する機能・構造研究を展開し、日本発のオリジナ
ルな成果をあげています。

研究の先に見据えるビジョン
図２ 染色体分配装置である動原体の構成因子。各種タンパ

ゲノム伝達を含む染色体の分配に関する基礎研究は、 ク質複合体がさらに集合して超分子複合体を形成している。
染色体不安性が原因でおこる癌の治療に重要な知識を提供できます。私たちの見つけたタンパク質も、癌細胞で発現が亢進しており、抗がん剤のターゲットになりえます。医療応用に関心のあるパートナーとの密接な連携で癌の標的阻害剤の開発を狙えると考えています。
特許特許第4787960号
発明者：深川竜郎/堀 哲也/岡田聖裕、発明の名称：セントロメア局在タンパク質遺伝子のコンディショナルノックアウト細胞
特許第4820995号
発明者：深川竜郎/堀 哲也/岡田聖裕、発明の名称：セントロメア局在タンパク質遺伝子のノックアウト細胞論

文CDK1-mediated CENP-C phosphorylation modulates CENP-A binding and mitotic kinetochore localization.
Watanabe R, Hara M, Okumura EI, Hervé S, Fachinetti D, Ariyoshi M, Fukagawa T.
J Cell Biol. 2019 Dec 2;218(12):4042-4062. doi: 10.1083/jcb.201907006. Epub 2019 Nov 1.
Multiple phosphorylations control recruitment of the KMN network onto kinetochores.
Hara M, Ariyoshi M, Okumura EI, Hori T, Fukagawa T.
Nature Cell Biol. 2018 Dec;20(12):1378-1388. doi: 10.1038/s41556-018-0230-0. Epub 2018 Nov 12.

参考URL
キーワード

https://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/fukagawa/research̲j.html
染色体、細胞分裂、
セントロメア、動原体、癌研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス（健康・医療）063

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

複合化をカギとする免疫制御分子の開発
理学研究科

教授

化学専攻

深瀬

浩一

特徴・独自性
分子を複合化した多機能性の生物機能制御分子は、新たな医薬品候補化合物として注目を集めている。
我々は糖鎖の生物活性、特に免疫制御にかかわる活性に着目し、“複合化”をキーワードとして、新たな生物機能制御分子を創製した。例えば、超急性拒絶反応を引き起こす糖鎖であるα-galをがん抗体と複合化することで、がん細胞に対して激しい免疫反応を誘導することができる。また、“がんの顔”として知られるtriSTnという糖鎖に免疫制御分子を複合化することで、がん細胞に対する抗体産生を効果的に誘導できる革新的なワクチンを報告した。

++

Angew. Chem. Int. Ed. 2020,
59, 17705

OH
O

O
HO
P O
HO
O
O
O

HO
O

O

O
HO
O

HN

O

O

HO
O

O
O
HN O P OH
OH

OH OH
O

HO

O

HO

C14

OH

OH
O
OH

C14
C12

HO
O

C14 C10

O
HO

OH
O
AcHN

OH

-gal

TLR2
C14

研究の先に見据えるビジョン
α-galとがん抗の複合化は、抗体の薬効を劇的に高めることから、抗体投与量の削減や、十分な活性を示さない抗体の再開発につながり得る。また、複合化ワクチンは抗原特異的な免疫反応を誘起し、副作用なく、高い効果を示す理想的なワクチンの設計法を提唱できた。糖鎖は核酸やタンパク質に続く第三の生命鎖として注目されているが、その機能解明
は十分には進んでおらず、未開拓の創薬シーズ化合物である。本研究において、我々は、糖鎖を利用した有効な生体機能制御の手法を提案し、糖鎖医薬実
現の可能性を示すことができた。

特

許

論

文

参考URL
キーワード
064

Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 8219

-gal

Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4574

Sianturi, J.; Manabe, Y.; Li, H-S.; Chiu, L-T.; Chang, T-C.; Tokunaga, K.; Kabayama, K.; Tanemura, M.; Takamatsu, S.;
Miyoshi, E.; Hung, S-C.; Fukase, K. Development of α-Gal Antibody Conjugates to Increase Immune Response by
Recruiting Natural Antibodies. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4574-4578.
Chang, T.-C.; Manabe, Y.; Fujimoto, Y.; Ohshima, S.; Kametani, Y.; Kabayama, K.; Nimura, Y.; Lin, C.-C.; Fukase, K.
Syntheses and Immunological Evaluation of Self-Adjuvanting Clustered N-Acetyl and N-Propionyl Sialyl-Tn Combinedwith A Thelper Cell Epitope as Antitumor Vaccine Candidates. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 8219-8224.
http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/fukase/
ワクチン、抗体医薬、糖鎖、
アジュバント、複合化研究分野以外の関心分野・テーマ

ナノテクノロジー・材料、ものづくり技術

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、園芸

ライフサイエンス

前がん細胞の拡大から花の形の多様性にいたる
生命の理を数理モデルから予測する
生物科学専攻仰一

私達は、一見大きく異なる現象の背後に共通する数理を探しています。例えば、根の先端の輪郭が多くの生物種で共通して、橋などの建築物に見られるカテナリー
曲線と一致することを明らかにしました（上図）。また、石鹸の泡や細胞が共通して示す多角形の形に注目し、腫瘍の元となる前がん細胞が多細胞の組織内で拡大する仕組みを研究しています。その仕組みを数理モデルから予測し、生きたショウジョウバエの上皮組織のライブ
観察を通じて検証してきました。その結果、前がん細胞が、周囲の正常細胞との隣接関係を変化させることで、選択的に面積を拡大することを発見しました（中図）。
また、花びらの枚数は、ランなど単子葉類の多くの
種は３、アブラナやサクラなど双子葉類の多くは４や５です。加えて、花びらの配置も種ごとに多様です。私達は、花の発生過程の数理モデリングを通じて、花びらの数と配置の多様性を生み出す遺伝子による制御の仕組みを予測しています（下図）。さらに、花の発生の数理モデルを、イソギンチャクやクラゲの発生に応用して、動物が多様な形を生み出す仕組みを調べています。

と数理の融合研究を、多様な生物資源と社会が共存する産業の持続性へ役立てたいです。
ؐᶞࢀ८ᶟҢᶘ੽ᶈᶐᲪ

Пϡᶞԋᶛࡐ௮܏᷂৆ᵸᶏҒড়ࡅ᷂ᶲᶏᶹᶉ௮൛᷂ଷՓ

⇲∡∖∕∣∍∞∍⇘ ⇳∛∔⇘ ∀∟∡∓∍∣∍⇘ ∑∠ ∍∘⇚ ⇰∑∢∑∘∛∜∙∑√∠ ⇔⇞⇜⇞⇝⇕

ࢦᵼ᷃‫ైؽ‬ᵼ᳕ඊঁֳ᳖᷂ᶂᶻʤ඼ᶞ‫ࢾڇ‬ᶯ௰඲ंੇᵼʛᵶ
ࢦᵼ᷃‫ైؽ‬ࢦᵼ᷃‫ైؽ‬ై ࡍߋ‫ైؽ‬
ࡍ
ై
ඕࡴᶉᶻ
ࡍߋ
ߋ‫ైؽ‬
‫ైؽ‬
ᶟ‫ؽ‬৉ᵴԋᶛ許論文ᷚḊ᷉ᷛḊ᷉ᷳ᷋߁ୱࢾߟ⇚⇌‫ైؽ‬ಎ⇔⇱⇙∏∍∐∔∑∞∕√⇕
ࢦ᷏Ḗ‫߆͕∜∍∅⇛∕∗∅⇔ ైؽ‬ଷե⇕͊ᶞПϡᶞ࠮ᶘଅঈᶞओഫࡅᶟᶙᵶࡐᶮᶼᶻᲩ͊Пϡᶞ࠮ᶘଅঈ ඟ
ॣ‫ڔ‬

ളග ⇟⇮
⇭∜∛∜∠∛∠∕∏⇌∏∑∘∘∟⇡⇭

ࣆ‫ڔ‬ളග
᷐᷒ග特ࢦᵼ᷃‫ైؽ‬ᶞ৊ਮ࠮ࢦᵼᵼ᷃᷃‫ైؽ‬ᶞ৊ਮ࠮
࠮ᶘೌࡩࡩᵼࢠॆਘᶛࣳऻᶉᶻ∀∟∡∎∛∕⇘ ∑∠ ∍∘⇚ ⇯∡∞∞⇚ ⇮∕∛∘⇚ ⇔⇞⇜⇝⇤⇕ᷳḌග

今後も、生命の進化や病気の背後に共通する数理
を、数理モデルを通じて予測し、実験を通じて検証を進めます。また、多細胞組織が適切に機能するためにカギとなる条件は、小規模な農林水産業が持続する条件に類似すると、私達は感じています。生命ࢦᵼ᷃‫ైؽ‬ᵼ
ඊঁࢂഋ

‫ڢైؽ‬
‫ڢ‬ᶗ
ᶗᶟ
ᶟᲢ
ඕࡴЈԂᶞక̱ᶞు֦ᶛ
ᷳ᷇᷅ᷜᵼᵻᵻᶻٍ͊ᵿߜ௮⇔୷‫ߜڔ‬௮⇕

研究の先に見据えるビジョン‫ڢ‬ᶜࡍߋ‫ైؽ‬

࠮൛ḅᷪḎ

‫܅‬ᵴ

特徴・独自性

ଂࣺ

௦ࣺ ḌḖ
ଂࣺᶞ
഼ࡁʰ‫ڔ‬

ᷜḂḏ

‫۔܇‬

⇡⇮
⇠⇭
⇠⇮

ḁḄ

᷹᷅Ḍᷭ̾

᷸᷇ᷯᷱᷓḍ

⇡⇭᷐Ḗ᷑Ḋᷠ᷉

௦ࣺᶞ഼ࡁ

藤本

准教授

қᵴ

理学研究科

͊
௦ࣺᶞ
഼ࡁʰ‫ڔ‬

қᵴ
⇲

⇱

ଂࣺᶞ഼ࡁ
⇳

‫܅‬ᵴ

ࡆ̀Ყ ͊ᶞଂ⇛௦ࣺᶗ੻ᵿʰ‫ڔ‬ᶞ഼ࡁқੇᶛ̔ᶈᶖᲢ͊Пϡ࠮ᶘଅঈᶞओഫࡅ᷂‫ت‬եᶇᶏओഫᶚ͊ᶞԋᶨࠄ̱ᶉᶻ‫ف‬ᶛࡐᶈᶏଷࡐࡁ֎ᶞక̱᷂੫ʤਘഛऀ
⇺∍∗∍∓∍∣∍⇘ ⇷∕∠∍∦∍∣∍⇘ ⇲∡∖∕∙∛∠∛⇚ ⇰∑∢∑∘∛∜∙∑√∠ ⇔⇞⇜⇞⇜⇕

Tissue growth constrains root organ outlines into an isometrically scalable shape. Development (2021) doi:10.1242/dev.196253;
A Design Principle for Floral Organ Number and Arrangement in Flowers with Bilateral Symmetry. Development (2020) doi:
10.1242/dev.182907 ; Competition for Space Is Controlled by Apoptosis-Induced Change of Local Epithelial Topology. Curr. Biol.
(2018) doi.org/10.1016/j.cub.2018.05.029

参考URL

http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/˜fujimoto/

キーワード

多様性、進化、かたちづくり、数理モデル、
ネットワーク

研究分野以外の関心分野・テーマ

貧困、格差、自然や社会環境と調和した産業

065

ライフサイエンス

医療（特に眼科分野）、創薬

ライフサイエンス

失明を防ぐ新たな網膜保護法の開発
蛋白質研究所教授

古川

蛋白質高次機能学研究部門

貴久

特徴・独自性LED light

加齢黄斑変性や網膜色素変性症などの網膜変性は、光の長期暴露による光障害が悪化要因の一つとして知られており、光による網膜のダメージを減弱する
ことは網膜保護や変性予防に有効と考えられる。また遺伝性網膜変性マウスにおいても、光受容感度を低下させることによって、網膜変性の進行を抑制できることが知られている。光受容感度を調節する機能は、明暗順応と呼ばれ、我々の視覚に重要な役割を果たしている。しかしながら、網膜の桿体視細胞
が外界の光の強度に応じて光受容感度を制御する分子メカニズムはよく分かっていなかった。我々は、網膜視細胞に特異的に発現するユビキチン化酵素を発見し、ノックアウトマウスを用いた実験などから、
明暗順応の一連の機能メカニズムを解明した。

ග㞀ᐖ䝇䜿䝆䝳䞊䝹ග㞀ᐖ䝇䜿䝆䝳䞊䝹ど⣽⬊ᒙ䛾ཌ䛥ど⣽⬊ᒙ䛾ཌ䛥㔝⏕ᆺ䝬䜴䝇
᫂ᬯ㡰ᛂ㓝⣲㻷㻻䝬䜴䝇

研究の先に見据えるビジョン
我が国を含む世界各国において、失明や重篤な視覚障害をきたす大きな原因として網膜変性が知られており、その克服は極めて重要な課題となっている。
我々が発見した明暗順応の仕組みを利用することによって、網膜視細胞の光受容感度を下げることで視細胞を光による長期的なダメージや老化から守り、網膜以外の組織に影響を与えることなく、明所視力は維持したまま、加齢黄斑変性や網膜色素変性症をはじめとする失明に至る網膜変性疾患の進行抑制薬
や予防薬の開発につながることが期待される。
特許特願2017-053811

論文

EMBO J. 38(23):e101409, 2019

参考URL

キーワード
066

ど⚄⤒䛛䜙䛾㊥㞳 㻔㼡㼙㻕ど ⚄ ⤒ 䛛 䜙 䛾 ㊥ 㞳 㻔㼡 㼙 㻕

光受容感度の抑制又は低減剤

https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2019/20191101̲1

失明、視覚、網膜、網膜色素変性症、加齢黄斑変性、ユビキチン化

研究分野以外の関心分野・テーマ

繊毛 (cilia)ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、センシングデバイス

ライフサイエンス

口腔顔面領域における触覚と運動の統合
歯学研究科

講師

口腔解剖学第二教室

古田貴寛

特徴・独自性
我々は食べ物を咀嚼するとき、なぜ舌を噛まずにいられるのだ
ろうか。一見、当たり前に感じられるこの能力も、我々の神経シ
ステムが精緻な触覚情報処理と運動制御を持ち、さらにそれらが密接に統合されているから実現するのである。こうした高度な統合機能はは口腔顔面の領域に限らず、全身を支配する神経系に広く存在するもので、神経システムの最も重要な機能の１つである。
我々はげっ歯類のヒゲシステムを題材として、感覚と運動の神経メカニズムを研究している。げっ歯類は探索行動の際、ヒゲ大きく前後に動かしながら周囲の物体にタッチし、環境の空間的な情報を得る。真っ暗闇の中を行動するげっ歯類にとって、このヒゲシステムは最も発達した情報システムであると言える。
我々の最近の成果では、ラットのヒゲ触覚受容器が触覚情報を神経活動に変換する際に、受容器の形態
的タイプごとに役割分担をしていることを明らかにした。
我々はヒゲ運動の制御システムの研究も行っており、上述の感覚情報処理メカニズムと合わせて、包括的な研究プロジェクトを進めることにより、感覚と運動を統合するメカニズムに迫ろうとしている。

研究の先に見据えるビジョン
老化とともに低下する神経機能、特に感覚と運動の統合について、その機能低下を軽減する方法を開発したり、傷病によって損なわれた感覚運動機能の回復を促進する治療法を考案することに貢献する。また、アクティブセンシング技術の発展にも寄与すると期待される。
特

許

論

文

参考URL
キーワード

Furuta T, Bush NE, Yang AET, Ebara S, Miyazaki N, Murata K, Hirai D, Shibata K, Hartmann MJZ. (2020) The Cellular and MechanicalBasis for Response Characteristics of Identiﬁed Primary Aﬀerents in the Rat Vibrissal System. Current Biology 30(5): 815-826.
Kaneshige M, Shibata K, Matsubayashi J, Mitani A, Furuta T. (2018) A Descending Circuit Derived
from the Superior Colliculus Modulates Vibrissal Movements. Frontiers in Neural Circuits. 12:100.
Shibata KI, Tanaka T, Hioki H, Furuta T. (2018) Projection Patterns of Corticofugal Neurons
Associated with Vibrissa Movement. eNeuro. 5:5
http://www.scholarpedia.org/article/Vibrissal̲mechanoreceptors
ヒゲ、三叉神経、
アクティブタッチ

研究分野以外の関心分野・テーマ

センシング技術、制御工学

067

ライフサイエンス

ライフサイエンス

医療、創薬

百日咳の症状に対応した発症予防法・原因療法の開発
微生物病研究所教授

堀口

分子細菌学分野

安彦

特徴・独自性百日咳は百日咳菌の感染によって起こる呼吸器系の伝染性疾患である。本症は基本的にワクチンによって予防できるが、一旦発症すると咳発作、気管支肺炎、肺高血圧症、脳症などの症状を呈して患者を苦しめる。
マクロライド系の抗生剤が本症の第一選択薬として処方されるが、菌の排除後も続く諸症状の発症機序は不明で、これらを緩和する治療方法は確立していない。
当研究室では百日咳の諸症状の発症機序の理解を目指して、本菌の感染成立機序を解析している。その結果、百日咳脳症の発症に本菌の壊死毒が強く関与する可能性を示すことができた。さらに、βラクタム剤の使用が壊死毒の遊離を促進するリスクファクターに成り得ることを示した。この成果により、壊死毒の作用を抑えることにより、百日咳患者の脳症を予防・治療する可能性が拓かれた。

研究の先に見据えるビジョン

百日咳菌壊死毒の脳内投与による神経症状
対照マウス（正常）

壊死毒投与マウス（後肢部分麻痺）

壊死毒投与マウス（尾下垂）壊死毒投与マウス（後肢完全麻痺）

百日咳菌壊死毒投与マウスの脳MRI画像
対照

壊死毒素

T2w画像

DTI画像

Bar, 5 mm

百日咳菌壊死毒による脳症

長年にわたって、細菌感染症への対処には細菌を殺滅する抗生剤が使用されてきた。その反面、細菌感
染で見られる諸症状の発症機序ヘの理解は乏しく、症状の緩和・回復を目指した原因療法はほとんど試されていない。さらに近年の薬剤耐性菌の出現の問題が重なり、対細菌感染症医療の状況が悪化することが懸念されている。当研究室のプロジェクトは、百日咳に限らぬ種々の細菌感染症の成立機序の基盤知見を収集し、それぞれの個別対処法の開発を目指している。

壊死毒素

βラクタム剤百日咳菌

特許特開2018-057322；特願2019- 87332

論文

Teruya, S., Hiramatsu, Y., Nakamura, K., Fukui-Miyazaki, A., Tsukamoto, K., Shinoda, N., Motooka, D., Nakamura, S., Ishigaki,K., Shinzawa, N., Nishida, T., Sugihara, F., Maeda, Y., Horiguchi, Y., 2020. Bordetella Dermonecrotic Toxin Is a Neurotropic
Virulence Factor That Uses CaV3.1 as the Cell Surface Receptor. mBio 11, P5.342. doi:10.1128/mBio.03146-19

参考URL
キーワード
068

不活化壊死毒素

https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20200324̲2
https://bactox1.biken.osaka-u.ac.jp
細菌感染症、百日咳、脳症

研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、AI

ライフサイエンス

Metabolic Tumor Volume（MTV）を用いた食道癌の新たな治療効果・予後予測法の開発
医学系研究科

消化器外科学

牧野

助教

知紀

教授

土岐

祐一郎

食道がんに限らず他がんにも応用できる内容であり、今後はAI (artiﬁcial intelligence)技術の応用
食道癌治療では術前化学療法 (NAC) が標準であるが、 などによりMTV測定の自動計測、自動診断を行う
その抗腫瘍効果の程度が術後の生存や再発リスクに直結など、テクノロジー領域とのコラボレーションでよするため、個別化医療の確立には術前に予め画像で治療
りよい医療の提供へとつながる可能性がある。
効果を正確に判定することが不可欠である。FDG-PET検ৱಕ‫ؠ‬Ͷ͕͜Ζ3(7&7Ν༽͏ͪ0HWDEROLF 7XPRU 9ROXPH 079 ͹଎ఈ
査ではSUV( Standardized uptake value)maxという指標が現在頻用されるが、領域内1点での計測のため腫瘍全体を反映せず治療効果判定の精度には限界があった。
Metabolic Tumor Volume (MTV)は腫瘍体積と代謝活性を同時に測定するPET/CT検査の新たな体積指標で、ある一定以上のSUV値を示す領域全体の体積で生物学的
図１
活性を加味した腫瘍体積 ( 単位 ml)を表す ( 図 1）。 今回、
NAC後に手術を施行した遠隔転移のない食道癌患者を対ॊཔ๑ 689PD[ $ ͳർ΄0HWDEROLF 7XPRU 9ROXPH 079 % ͺਜ਼֮͵༩‫ޛ‬༩଎͗Ն೵Ͷ
象としてNAC前後でPET/CT検査を施行し、SUVmaxと$%MTV の両者をソフトウェア (SYNAPSE VINCENT®
FJIFILM)により測定したところ、NAC 前後でMTV 減少率が大きい(60%以上)ケースは小さい(60%未満)ケースと比較して明らかに術後の生存率が良好であった。これは既存の SUVmaxやCTを用いた判定法と比べてより正確
図２で有用であったことから(図2A,B）、食道癌個別化治療確
0HWDEROLF 7XPRU 9ROXPH 079 ଎ఈΝ༽͏ͪৱಕ‫ݺؠ‬พԿҫྏ
立へのブレークスルーとなる可能性がある。

特徴・独自性研究の先に見据えるビジョンԿָྏ๑઴‫ޛ‬Ͳ͹3(7&7‫ࠬݗ‬

MTV測定により術前に「治療効果なし」と判定したケースには別の化学療法や放射線療法、免疫療法を追加してから手術を行うなど、個々の患者に最適な個別化治療が可能となり治療成績の向上につながる(図3）。また今回の知見は
特

許

論

文

参考URL

キーワード

͗Ξର੷͹
Ҳఈ͹‫ݰ‬ঙ͍Ε
079‫ݰ‬ঙˀ͗Ξର੷͹Κ͖ͥ͵‫ݰ‬ঙ͹Ί
079‫ݰ‬ঙ

घढ़พ͹Կָྏ๑ɼ
๎ࣻત࣑ྏɼ
໖Ӻྏ๑ɼHWFघढ़

図３

Makino T (correspondence), Doki Y, et al. Metabolic tumor volume change predicts long-term survival and histologicalresponse to preoperative chemotherapy in locally-advanced esophageal cancer. Ann Surg. 2019 Dec;270(6):1090-1095.
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181226̲1
http://www.qlifepro.com/news/20190107/esophageal-cancer-mtv.html
https://bio.nikkeibp.co.jp/atcl/release/19/01/09/06628/
https://www.m3.com/clinical/news/651629
食道癌、化学療法、FDG-PET、metabolic tumor volume (MTV)研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、ライフサイエンス、情報通信

069

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬、農薬、培養肉

ライフサイエンス細胞の 場所 を制御した
複雑な生体組織モデルの創製
工学研究科

教授

応用化学専攻松﨑典弥

特徴・独自性Vol. 16 • No. 24 • June 18 • 2020www.small-journal.com

創薬分野では、ヒトの薬物応答を予測可能なヒト
外挿性の高い組織モデルの生体外構築が求められている。これまで様々な組織工学・再生医療技術が報告されてきた。生体の組織・臓器は一種類の細胞のみで構成されているわけではなく、複数種類の細胞がその場所や構造が制御されて存在している。しかし、これまで、複数種類の細胞のその三次元配置を
精密かつ安定に制御した研究は報告されていない。
我々は、生体の基底膜にインスパイアされた人工基底ナノ薄膜を生きた細胞表面に作製することで、細胞の場所が精密に制御された三次元組織モデルを創製した。生きた細胞表面におよそ50 nm程度の人
工基底膜を作製することで、上皮・内皮系の細胞と間葉系の細胞の局在を制御できることを見出した。
また、細胞表面の人工基底ナノ薄膜をin situ で架橋させることで、より長期間細胞の局在を維持できることが明らかとなった。本手法は、複数種類の細胞の局在を制御した生体組織モデルの創製を可能とする新しい組織工学技術になると期待される。

研究の先に見据えるビジョン
本研究の技術がもたらす効果として、再生医療技術
や創薬スクリーニングだけでなく培養肉の作製など、幅広い分野への応用が期待される。日本の新しい産業技術となり、健康社会の実現や社会問題の解決だけ
でなく、基礎学問の深化にも貢献すると考えられる。

070

特

許

論

文

Jinfeng Zeng et al. Fabrication of Artiﬁcial Nanobasement Membranes for Cell Compartmentalizationin 3D Tissues. Small Volume 16, Issue24 June 18,2020 1907434

参考URL

http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/˜matsusaki-lab/

キーワード

再生医療、組織工学、創薬スクリーニング、ナノ薄膜、細胞区画化研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、倫理、材料、エネルギーライフサイエンス

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

食中毒菌の毒素分泌クロストークによる病原性発揮メカニズムの解析
微生物病研究所

講師

松田

難治感染症対策研究センター重輝

特徴・独自性食中毒は世界保健機関の推計によると年間 6 億人
以上が罹患しているが、その原因の大半は細菌などの病原微生物である。本研究グループは、代表的な食中毒菌であり日本で発見された腸炎ビブリオをモデルとして、「食中毒菌がいかにして病気をおこすのか」という命題の分子メカニズムの理解を目指している。
一般に病原細菌の代表的な病原因子として、菌体から射出されたのち宿主細胞に作用する“外毒素（毒素）”とⅢ型分泌装置のような注射針様の分泌装置によって宿主細胞内に直接注入されて作用する“エフェクター”が挙げられる。本研究は腸炎ビブリオの外毒素である
TDHがⅢ型分泌装置に輸送されエフェクターとしても作用することで下痢症状を誘導することを見出した。
従来の常識では「外毒素はⅢ型分泌装置で輸送されない」とされてきたが、TDH の一部が本来の輸送経路
からⅢ型分泌装置に“混線”するような形でエフェク
ターとして輸送されるメカニズムを明らかにし、病原細菌の新たな病原性発揮メカニズムとして毒素の「分泌クロストーク（混線）」という概念を提唱している。

研究の先に見据えるビジョン

細菌の毒素とエフェクターの作用様式

腸炎ビブリオの毒素分泌クロストークによる病原性発揮機構

本研究で提唱する分泌クロストーク現象を鍵として、病原細菌の病原性発揮メカニズムの解明とその制御法の開発への展開を図っている。また毒素以外のタンパク質の潜在的な機能の探索など、細菌研究をつうじて未知の“生命現象”の発掘を模索している。
特

許

論

文

参考URL
キーワード

Matsuda S et al. Microbiol Immunol 64: 167–181 (2020)
Matsuda S et al. Nat Microbiol 4: 781–788 (2019)
Okada R, Matsuda S et al. PLOS ONE 12: e0187846 (2017)
Matsuda S et al. PLoS Pathog 8: e1002803 (2012)
http://bacinf.biken.osaka-u.ac.jp/
http://www.biken.osaka-u.ac.jp/achievement/research/2019/124
病原細菌、毒素、タンパク質分泌研究分野以外の関心分野・テーマ

071

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

細胞キラリティ〜細胞の利き手の謎を探る〜
理学研究科

教授

生物科学専攻

松野

健治

講師

稲木

美紀子

特徴・独自性
キラリティとは、3次元の物体や現象が、その鏡像と重ならない性質のことである。キラリティは、化学や物理学において、物質の性質を理解する上で有用な概念であった。細胞の構成成分であるタンパク質や糖はキラリティを示すが、細胞レベルのキラリティについては、最近まであまり考慮されてこなかった。
我々は、生体内の細胞が、形態や細胞内動態にキラリティを示すことを世界に先駆けて示し、これを細胞キラリティと命名した。その後、多くの研究グルー
プの成果によって、細胞キラリティは、ヒト培養細胞から細胞性粘菌にいたるまで進化的に保存された、真核細胞に普遍的な性質であることが明らかになった。
動物のからだは、その構造や機能に左右非対称性を示すことが多く、これは、正常な胚発生の必須要素である。我々は、細胞キラリティが、からだの左右非対称性の形成を誘発することを世界で初めて示した。

現在の我々の研究は、これらの疾患の治療法の開発において、鍵を握ることになると考えている。
ኬᏘƸǭȩȪȆǣǛᅆƢᲢኬᏘǭȩȪȆǣᲣဃ˳᭗Ў‫܇‬ƸǭȩȫኬᏘᭌ఍Ƹǭȩȫ
ኬᏘǋǭȩȫ
ᲢኬᏘȩȪȆǣᲣኬᏘǭȩȪȆǣƕෞ҄ሥǛ߼ӫ᩼‫ݣ‬ᆅƴƢǔෞ҄ሥƷ߼ӫ᩼‫ݣ‬ᆅƳ੆ơǕƷᛔႆ

研究の先に見据えるビジョン
ヒト細胞においても、細胞内の構造やその動態などに明瞭な細胞キラリティが認められる。しかし、現在のところ、細胞キラリティの異常と疾患の関連は報告されていない。一方、平面内細胞極性、頂端
基底極性などの細胞極性の異常は、多くの疾患の原因である。細胞キラリティも、細胞極性の一種であることから、細胞キラリティの異常と疾患の関連については、今後明らかにされるものと予測している。
特

許

論

文

参考URL
キーワード
072

ෞ҄ሥƷ੆ơǕЭƷǭȩȫƳኬᏘ

ෞ҄ሥƷ੆ơǕࢸƷ߼ӫ‫ݣ‬ᆅƳኬᏘ

Chiral cell sliding drives left-right asymmetric organ twisting
DOI:https://doi.org/10.7554/eLife.32506
Chirality in planar cell shape contributes to left-right asymmetric epithelial morphogenesis
DOI:10.1126/science.1200940
http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio̲web/lab̲page/matsuno/index.html
キラリティ、細胞キラリティ、細胞極性、左右非対称性

研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス（健康・医療）、材料、工学

ライフサイエンス

医療、歯学

ライフサイエンス

骨の形成過程の解明
歯学研究科

教授

口腔治療学教室

村上

伸也

助教

岩山

智明

特徴・独自性
骨の形成過程においては、骨を作る細胞から30300ナノメートルの基質小胞と呼ばれる骨の素となる微粒子が細胞外へと分泌されることが必須です。この基質小胞が初めて電子顕微鏡によって観察されたのは、1967年にさかのぼりますが、生きたままの細胞をnmオーダー（10 億分の1メートル）で観察をできる技術が存在せず、その形成・分泌過程についての詳細な解明が遅れていました。本研究では
「誘電率顕
微鏡」や
「超解像蛍光顕微鏡」といった最新の観察法と、組成分析、ラマン顕微鏡、ゲノム編集、といった様々な解析技術を組み合わせこの課題に取り組みました。その結果、生きた細胞の中で基質小胞を観察することに世界で初めて成功し、基質小胞がミトコン
ドリア近傍で形成され、リソソームによって運搬され、細胞外へと分泌されていることが明らかとなりました。
本研究成果より、細胞の老廃物を処理する細胞内小器官として知られるリソソームが、骨形成においても重要な役割を担っていることが明らかになりました。

走査電子誘電率顕微鏡
大型の小胞

基質小胞を形成する骨芽細胞

1 µm

500 nm

様々な形状の小胞

200 nm超解像蛍光顕微鏡基質小胞, リソソーム, ミトコンドリア

30秒毎の撮影

0s

30s

60s

90s

120s

150s

180s

210s

研究の先に見据えるビジョン
本研究成果により、骨や歯といった硬組織形成の基
本的なメカニズムに関する理解が深まり、骨粗鬆症や歯周病等の硬組織疾患の病態解明や治療法の開発につながることが期待されます。さらに、誘電率顕微鏡
は様々な微小物質を溶液中で直接観察することが可能であり、様々な分野での応用が期待されます。
特

許

論

文

参考URL

キーワード

細胞内で基質小胞（緑）がリソソーム（赤）によって運搬されている

Iwayama T, Okada T, Ueda T, Tomita K, Matsumoto S, Takedachi M, Wakisaka S, Noda T, Ogura T, Okano T, Fratzl P, Ogura
T*, Murakami S*. (2019) Osteoblastic lysosome plays a central role in mineralization. Science advances, 5(7) eaax0672.
https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaax0672
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2019/20190704̲1
http://www.jsbmr.jp/1st̲author/403̲iwayama̲murakami.html
骨芽細胞、骨、基質小胞、リソソーム、誘電率顕微鏡

研究分野以外の関心分野・テーマ

生体親和性材料、バイオテクノロジー、細胞外微粒子073

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

ブレインバンクを活用した、神経変性疾患のバイオマーカー探索及び治療薬開発
医学系研究科

教授

望月

神経内科学

秀樹

連合小児発達学研究科 附属子どもの心の分子制御機構研究センター
ブレインバンク・バイオリソース部門

特任教授

村山

繁雄

特徴・独自性
パーキンソン病を含む神経変性疾患を克服する為には、その疾患の発症機序解明が急務である。癌は、手術等で病変そのものを直接解析する事が出来るが、神経変性疾患病巣を直接取り出す事は出来ない。その為に、細胞や動物実験のみならず、患者剖検脳による疾患の病因解明が必須である。村山教授は、日本神経科学ブレインバンクネットワークの責任者であり、新たにブレインバンク大阪拠点を立ち上げた。
我々は、そのブレインバンクのパーキンソン病を含む変性疾患の剖検脳を Spring 8 の X 線回析により、異常たんぱく質の構造を直接解析し、プリオン様伝搬の重要性を証明した１）。その結果を元に、大阪大学薬学部小比賀教授らと新規核酸医薬 AmNASyn-ASO を開発した２）。治療効果判定には、大阪大学国際医工情報センター後藤教授らと開発した
HANdai Amyloid Burst Inducer（HANABI）を用いる予定である３）。

研究の先に見据えるビジョン
神経変性疾患を含む、神経・精神疾患は、原因がまだ十分に解明されていない。しかし、ブレインバ
ンクを活用することで、その全容解明はすぐ近くまで来ている。良く管理された剖検脳からSingle cell
RNA-seq解析が可能となり、bioinformaticsの進歩によりさらに治療に向けた研究が発展すると期待されている。多くの企業との共同研究が、進んでいる。

074঩মઋ৽ఐ৾ঈঞॖথংথॡॿॵॺড‫ش‬ॡ௓ਤৈೡ঻ঈঞॖথংথॡ

঩মઋ৽୰৶৾ভঈঞॖথংথॡ੻৩ভ

‫ূق‬਎੃௏೨শํୢ௜ӂӡӄҴ‫ك‬ৈೡ঻ঈঞॖথংথॡॿॵॺড‫ش‬ॡবয়শํୢ௜ଢ଼஢ӂӡӄҴূ਎প৾‫ؠ‬೉ਣপ৾‫ઁؠ‬ਣপ৾‫ূؠ‬਎ୢఐপ৾‫ؠ‬ਨ౔প৾‫ؠ‬๦਎প৾‫ؠ‬ಘਆপ৾‫ؠ‬বয়ব੠ୢ௜ଢ଼஢७থॱ‫ؠش‬বয়ূ਎‫ৣ؞‬ಂஸ‫ৼ؞‬ெਉ‫؞‬ᅻૉ୰੹‫ؠ‬ಯળथ॒ऊ॒ઋ৽ୢ௜७থॱ‫ઁ؞ش‬ਣਧୢ௜७থॱ‫ؠش‬ႊঀ୅‫؞‬૯ଘௌ಼‫؞‬นি‫؞‬-5ূ঩মঢ়ূ‫؞‬ূ਎ዅਦ‫੺؞‬஌୰੹৅୸௽૩‫؞‬ಖઋ‫؞‬ઋ৽ႈ೩ঈঞॖথংথॡ‫ق‬পଚপ৾‫ك‬ে৐‫؞‬ღਫ਼ৎ৊ਔ
൧૵‫؞‬ඪ୻ੲਾभఃஈ
জ९‫ش‬५৔ઍभఃஈ

বয়ಖઋ‫؞‬ઋ৽ୢ௜ଢ଼஢ӂӡӄҴ

1+2ླஉ৛ୢ௜७থॱ‫ش‬஖ਉ੶୛୰੹

ੳ৒

1+2ূ൮௣୰੹

ඪ୻ॹ‫ॱش‬ଵ৶३५ॸ঒

ઇ୘ৱ౺‫؞‬ଢ଼஢ৱ౺भਁ৫

ଢ଼஢঻

ૣක੨୰੹

ଢ଼஢জ९‫ش‬५भॳঙॖ५
ॸ‫ش‬ছ‫ش‬ও‫ૄ্ॻش‬ધఐ੄ৗ৾୒

॥঍‫؞ॺش‬ে৬૥મ੍ରউছॵॺইज़‫ش‬঒

+$1GDL $P\ORLG %XUVW ,QGXFHU‫ق‬+$1$%,‫ك‬पेॊংॖड़ঐ‫ش‬ढ़‫ش‬৫৅

ৗ஑+$1$%,+$1$%,म‫ؚ‬ᅼૐ৬॑ੜ்घॊञीभதఠణසೝಎ઼धᅼૐ৬೾৒ஓ॑ੌा
়ॎचञਃ༊द‫ؚ‬জ॔ঝॱॖ঒प੗ਯभ૥મदᅼૐ৬ऋੜ்औोथःऎૌங
॑௴௄घॊऒधऋदऌऽघ‫؛‬঳২पञऎऔ॒भ೩঻औ॒भ౼Ꮲᇈั॑೾৒घ
ॊऒधऋदऌ‫ؚ‬ᅼૐ৬ऋੜ்औोॊசऔ‫ق‬ᅼૐણਙ‫ك‬ऊै଻‫ر‬भ೩঻औ॒भ
౼Ꮲᇈัরपோ૔घॊᅼૐ৬୤॑௓৒घॊऒधऋदऌऽघ‫؛‬̢३ॾॡঞॖথ॑ॱ‫ش‬।ॵॺखञ
ৗૠற෷ୢఇ

$&70೧ౕ ໚ં৻ࠬ$P1$ற෷

পଚপ৾ఇ৾৖৵ૻவც ৫৅̢३ॾॡঞॖথ೪਑ற෷‫ٮ‬‫॔ق‬থॳ७থ५ड़জ०ॾॡঞड़ॳॻ‫ك‬̢३ॾॡঞॖথP51$ ੥়̢३ॾॡঞॖথP51$ ীੰ̢३ॾॡঞॖথᐨஜସभ໮஋॑೪਑

• ୓ৗ৓ఇද৫৅ পଚপ৾ఇ৾৖ ৵ૻவცઇ౸
• *DSPHU஑$P1$࿌ൗ$62• ৈःఏ৓ற෷஡ਮਙ‫؞‬ীੰᇪಞິਙ‫؞‬ৈः਍৸ਙ‫ق‬ຩ෼ਙ଩੖৲‫ك‬
3&7-3‫ق‬পଚপ৾‫ك‬્ಅলൢੋ‫؟‬̢३ॾॡঞॖথ ৅ਠ೪਑‫્ق‬ൢ‫ك‬

特

許

特許４件

論

文

Parkinson's disease is a type of amyloidosis featuring accumulation of amyloid ﬁbrils of α-synuclein（PNAS 2019）
Amido-bridged nucleic acid(AmNA)-modiﬁed antisense oligonucleotides targeting α-synuclein as anovel therapy for Parkinson's disease（Scentiﬁc Reports 2019）
Ultrasonication-based rapid ampliﬁcation of α-synuclein aggregates in cerebrospinal ﬂuid（Scientiﬁc Reports 2019）

参考URL

http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/neurol/myweb6/index.html

キーワード

神経変性疾患、
パーキンソン病、
ブレインバンク、核酸医薬、バイオマーカー

研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、がん予防

ライフサイエンス

大腸がんの発症に関連する
腸内環境に関する研究
医学系研究科教授

がんゲノム情報学

谷内田

真一

特徴・独自性

Bile acids

㻭㼏㼠㼕㼚㼛㼙㼥㼏㼑㼟㼛㼐㼛㼚㼠㼛㼘㼥㼠㼕㼏㼡㼟Amino acids

㻭㼠㼛㼜㼛㼎㼕㼡㼙㻌㼜㼍㼞㼢㼕㼡㼙

大腸がんは胃がんを抜き、日本で一番罹患数の多いがん種となった。食事などの生活習慣の欧米化がその原因と考えられているが、そのメカニズムは明
らかではない。大腸がんは大腸ポリープ（腺腫：前がん病変）、粘膜内がんを経て進行がんへと進展す
AdenomaStage 0Stage I/II
Stage III/IV嵅嵒嵤崿‫ق‬Ꮳᇯ‫ك‬འჍ৔岶峽
6WDJH,,,6WDJH,,,,9る（多段階発がん）。これまで、進行した大腸がんと＜図１：がんの多段階発がんと腸内環境の変動＞
関連する腸内細菌はいくつか特定されてきたが、こポリープ（ 腺 腫 ）から粘 膜 内がん，比 較 的 早 期 のがん（Stage III/IV）へと進むについて，
れらは進行した大腸がんの存在により二次的に増減 （Stage I/II），進行がん増殖する細菌や代謝物質はダイナミックに変動する．
していた可能性が指摘されてきた。今回、我々はがんのステージによって便中に増減している腸内細菌
Atopobium parvulum
Actinomyces odontolyticus
や代謝物質が大きく異なることを明らかにした（図1）。 4eí04
8eí04
+++
+++
特に大腸がんの多段階発がん過程において、多発ポ
3eí04
with low-grade dysplasia(Intramucosal carcinoma)

Atopobium_parvulum

リープ（腺腫）や粘膜内がんの病期でのみ上昇している細菌として、Atopobium parvulum（アトポビウ
ム・パルブルム）や Actinomyces odontolyticus（アクチノマイセス・オドントリティカス）を特定し（図 2）、これらの細菌が大腸がんの発症初期に関連することが強く示唆された。

研究の先に見据えるビジョン
個々人の腸内細菌の違いに踏み込んでがんの予防、
リスク診断や先制医療を行う「Microbiome-Based
Precision Medicine」の時代が来ると考えている。
科学的根拠を踏まえた新たな疾病予防・治療、それに付随する産業（食品等）など、新たな需要の掘り起
こしと成長分野を生み出す潜在性がある。

Actinomyces_odontolyticus
Solobacterium_moorei

4eí04
6eí04

+++

2eí04

+ +

1eí04
0e+00

H

H

MP

MP

S0

S0

SI/II

SI/II

SIII/IV

SIII/IV

4eí04

+++
+ +++
+

+

2eí04
2eí04
0e+00

H

H

MP

MP

S0

S0

SI/II

SI/II

SIII/IV

SIII/IV＜図２：発がんの早期（腺腫や粘膜内がん）に増加し，がんの進行とともに減少する細菌（代表例）＞
Y軸は便中の細菌相対量を示している．
健常者（H）と比較した場合の有意差検定 ＋：P<0.05，＋＋：P<0.01，＋＋＋：P<0.005＜ 略 字 ＞ H：健常者，MP：多発ポリープ（腺腫），
S0：粘膜内がん、SI/II：Stage IとStage II、SIII/IV：
Stage IIIとStage IV

特

許

特許出願中

論

文

Metagenomic and metabolomic analyses reveal distinct stage-speciﬁc phenotypes of the gut microbiota in colorectal cancer. Nat Med 2019 25:968-976.
Metagenomic analysis of colorectal cancer datasets identiﬁes cross-cohort microbial diagnostic signatures and a link with choline
degradation. Nat Med 2019 25:667-678.
Meta-analysis of fecal metagenomes reveals global microbial signatures that are speciﬁc for colorectal cancer. Nat Med 2019 25:679-689.

参考URL
キーワード

http://www.cgi.med.osaka-u.ac.jp/index.html
大腸発がん、腸内細菌、
メタゲノム解析

研究分野以外の関心分野・テーマ

AI

075

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア

ライフサイエンス

Brain-Computer Interfaceによる
幻肢痛治療
高等共創研究院／医学系研究科

医学系研究科

教授

特任教授

栁澤

琢史

脳機能再生学齋藤洋一

特徴・独自性幻肢のイメージ

事故などで手や足を失った後に、失った手や足が未だあるように感じ、その幻の手足が、とても痛く感じることを幻肢痛と呼びます。幻肢痛は、失った手足に関連した脳活動の異常によって生じると考えられてきましたが、それを治療する有効な方法は確立されていませんでした。我々は非侵襲的に高精度の脳情報を得られる脳磁計に脳情報解読技術を適用することで、患者が幻肢運動を意図することで映像の幻肢が制御される Brain-Computer Interface（BCI）を開発しました（図１）。そして、BCI で幻肢の映像を操作する訓練を３日間行うことで、幻肢痛を低減できることを、世界で初めて明らかにしました（図２）。幻肢という見えない腕を脳情報として取り出し、それを動かす訓練をすることで、痛みを治療するBCIは我々独自の技術です。

患者“手を開く”運動である確率

脳磁計
脳情報解読

ᝈ⪅䛿ᗁ⫥䜢ື䛛䛩䛴䜒䜚䛷䝻䝪䝑䝖䜢㻝㻜ศ㛫᧯స䛧䠈᧯స䛻⩦⇍䛩䜛䜘䛖ᣦ♧䛥䜜䜛

図１ 幻肢痛を制御するBCI
脳磁計に入った幻肢痛患者さんは目の前のモニターで、ロボットや幻肢の映像を観察する。脳磁計は患者さんの脳活動をリアルタイムに、コンピュータの AI へ出力する。AI は脳活動から幻肢に関する脳情報を抽出し、これに基づいてロボットや幻肢の映像を制御する。患者さんは、自分の幻肢を動かすつもりで、ロボットや幻肢の映像をコントロールする訓練を行う。

研究の先に見据えるビジョン
幻肢痛以外にも、異常な脳活動に伴う痛みは多く、慢性腰痛や関節痛なども脳活動の異常が関与してい図２ ３日間のBCI訓練による幻肢痛の変化ると考えられています。今後、BCI を用いた脳活動
12 名の幻肢痛患者さんが３日間の BCI 訓練を行った際の痛みの強さをVisual Analogue Scaleにて評価した。
の修飾を介して、脳活動と痛みとの関係が明らかに
BCI 訓練（赤）と同じ映像をランダムに動かした偽訓練
なり、痛みを治療できるようになると期待されます。 （黒）とを比較すると BCI 訓練後、５日間は有意に痛みが低下することが示された。
また同様に、うつ病や認知症など脳活動状態の異常に伴う精神神経疾患への幅広い応用も期待されます。

特

許

論

文

参考URL
キーワード
076

栁澤琢史、福間良平、齋藤洋一、吉峰俊樹、神谷之康、脳活動訓練システム及び脳活動訓練方法、特開2017-127499、
公開日2017/7/27、出願日2016/1/20、特許第6755507号、出願番号2016-009279、登録日 2020/8/28
Takufumi Yanagisawa*, Ryohei Fukuma, Ben Seymour, Masataka Tanaka, Koichi Hosomi, Okito Yamashita, Haruhiko Kishima, Yukiyasu Kamitani, andYouichi Saitoh, BCI training to move a virtual hand reduces phantom limb pain, Neurology, 95(4):e417-e426, 2020., doi: 10.1212/WNL.00000000009858
T. Yanagisawa, R. Fukuma, B. Seymour, K. Hosomi, H. Kishima, T. Shimizu, H. Yokoi, M. Hirata, T. Yoshimine, Y. Kamitani, Y. Saitoh, Induced
sensorimotor brain plasticity controls pain in phantom limb patients, Nature Communications, 7, 13209 (2016) DOI;10.1038/NCOMMS13209
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20200717̲1
幻肢痛、Brain-Computer Interface、neurofeedback、脳磁計、神経可塑性研究分野以外の関心分野・テーマ

情報通信、AI、神経科学

ライフサイエンス

創薬、医療・ヘルスケア

ライフサイエンス

多剤耐性化に関わる薬剤排出タンパク質複合体の構造基盤
蛋白質研究所附属蛋白質次世代構造解析センター

山下

准教授

栄樹

特徴・独自性
グラム陰性耐性菌が発現する一つの原因として、菌体にとって毒物である抗菌剤を薬剤排出タンパク質複合体が菌体外に排出し抗菌剤を効かなくすることが挙げられる。薬剤排出タンパク質複合体は環境の異なる膜にある 2 種類の膜タンパク質と１種類のタンパク質から構成されている。これまでに、各構成タンパク質の構造は明らかにされていたが、菌体内で働いている形である複合体での構造が明らかにされていなかったので、これら 3 種類のタンパク質がどのように連携して複合体を形成し、菌体内に侵入してきた抗菌剤を排出しているのかが解明されていなかった。我々のグループは、菌体内で働いている形である薬剤排出タンパク質複合体の構造及び薬剤結合型の構造を決定し、決定した構造から複合体の構造形成に必須のアミノ酸残基や薬剤の排出過程の鍵となる動きを見出し、変異体解析により実証した。

研究の先に見据えるビジョン
本研究成果により、抗菌剤の菌体外への排出を抑える化合物の設計が容易になり、これまでにない新しい仕組みに基づく多剤耐性菌に対する抗菌剤の開発に繋がることが期待される。特に、今回の研究では、緑膿菌における薬剤排出の最も主となる複合体分子の構造を解明したので、この複合体の阻害剤ができれば、これまで排出されていた抗菌薬が菌体内で作用することになり、多剤耐性緑膿菌の特効薬となる可能性がある。
特

許

論

文

Tsutsumi K., Yonehara R., Ishizaka-Ikeda E., Miyazaki N., Maeda S., Iwasaki K., Nakagawa A. andYamashita E., Structures of the wild-type MexAB-OprM tripartite pump reveal its complex formationand drug eﬄux mechanism., Nat Commun.,10, 1521, 2019

参考URL

http://www.protein.osaka-u.ac.jp/rcsfp/supracryst/research/theme/

キーワード

構造生物学、X線結晶構造解析、電子顕微鏡解析、多剤耐性菌、薬剤排出タンパク質研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、材料、エネルギー077

ライフサイエンス

創薬、医療

ライフサイエンス

神経疾患による神経症状を改善する
抗体治療薬の開発
医学系研究科教授

山下

分子神経科学俊英

図１

特徴・独自性
様々な原因によって脳や脊髄が侵されると、神経回路が破綻することによって神経症状が現れるが、それらの症状を緩和する治療薬は存在しない。研究グループは、神経回路の修復を負に制御するタンパ
ク質 RGM を発見し、そのタンパク質の機能を抑制することで、神経回路の再生が促進されることを、複数の神経疾患動物モデルを用いて証明した。神経疾患病態下において、RGM が免疫制御や細胞生存作用を有することも見出し、RGM は複数の作用をもつタンパク質であることが明らかになった（図１）。
研究グループは 2005 年より製薬企業との共同研究を進め、RGMを標的とする抗体治療薬を開発した。

研究の先に見据えるビジョン
本治療薬は、脊髄損傷、多発性硬化症、脳梗塞など多くの神経疾患に適応されると考えられる。
2019 年より日本で健康成人を対象とする臨床試験
を、米国で脊髄損傷を対象とする治験を進めている（図２）。一方で米国のメガファーマも RGM をター
ゲットとした薬剤の開発に乗り出しており、国際開発競争になっている。臨床応用の実現により、様々な神経疾患による神経症状を緩和することが可能になると期待される。





















図２  ­ 








 
 



 


         

 

   
 ­  
 ­
 ¡¢£

特

許

多数

論

文

Siebold, C., et al. (2017) RGMs: Structural Insights, Molecular Regulation and Downstream Signaling.
Trends Cell Biol. 27, 365-378.
Muramatsu, R., et al. (2011) RGMa modulates T cell responses and is involved in autoimmune
encephalomyelitis. Nature Medicine 17, 488-494.
Hata, K., et al. a (2006) RGMa inhibition promotes axonal growth and recovery after spinal cord
injury. J. Cell Biol. 173, 47-58.

参考URL
キーワード
078



http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/molneu/index.html
神経疾患、神経再生、抗体治療薬

研究分野以外の関心分野・テーマ

医工学ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、エネルギー利用

ライフサイエンス

高機能光回復酵素の開発と光遺伝子治療への応用
基礎工学研究科

山元

准教授

物質創成専攻淳平

特徴・独自性
紫外線により化学構造が変化した DNA は突然変
異やがん化の一因となるため、生体はこれを除去・修復する機能を有する。この DNA 修復機能の遺伝的欠失は、生体に重篤な影響を及ぼし、色素性乾皮症などの遺伝性指定難病の原因となる。光回復酵素
は環境中の青色光により単一の酵素で紫外線損傷
DNA を修復することができるため、上記指定難病の遺伝子治療剤として検討されてきた。しかし、青色光は生体透過性が低く、生体への応用は限定的な効果しか得られていなかった。
我々の研究グループでは、光回復酵素による
DNA 修復の基礎研究およびそれに基づく応用研究を進めている。近年、光回復酵素を蛍光性分子で化学修飾することで、青色光受容能を増強し酵素のDNA修復能を人工的に向上させることに成功した。

研究の先に見据えるビジョン
酵素の DNA 修復能の人工的な向上に向けた分子設計指針が得られたので、遺伝子配列のみの調整で人工酵素の青色光受容能の向上が見込まれる。つまり、実用的な紫外線感受性の遺伝性疾患の遺伝子治療剤としての応用が考えられる。また、光回復酵素
は光合成のように光受容補酵素とアミノ酸間で光依存的かつ一方向の正孔移動を果たすことから、光エネルギーを化学エネルギーに変換できる可能性があ
る。
特

許

論

文

参考URL
キーワード

Terai et al., Coulomb and CH–π interactions in (6–4) photolyase–DNA complex dominate DNA
binding and repair abilities. Nucleic Acids Res., 2018, 46, 6761-6772.
Terai et al., Enhanced DNA repair by DNA photolyase bearing an artiﬁcial light-harvesting
chromophore. Nucleic Acids Res., 2020, 48, 10076-10086.
http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/bio/
DNA損傷、DNA修復、光回復研究分野以外の関心分野・テーマ

ライフサイエンス（健康・医療）、材料、エネルギー079

ライフサイエンス

感染症、医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

トキソプラズマ原虫の病原性を免疫学の視点から考える
微生物病研究所教授

山本

感染病態分野雅裕

基礎医学研究だけではなく、臨床医学や検査学、獣医畜産学などにも着目し、新しい作用機序の抗生物質やワクチンの開発、検査法の開発につなげていきたいです。

特徴・独自性

現在、新型コロナウイルスのパンデミックが毎日
ニュースになっていますが、世界人口の 3 分の 1 に感染している寄生虫トキソプラズマ原虫はとっくの
昔にパンデミックを成し遂げて、ウィズコロナならぬ、「ウィズトキソ」の状態です。この「ウィズトキソ」は、一見するとトキソプラズマ原虫の側もヒトの側も何事もなく静かな気がしますが、病気を起こそうとするトキソプラズマ原虫由来の病原性因子とそれを防ぐための我々宿主（ヒトを含む温血動物）の免疫系の間のダイナミックな均衡状態で成り立っています。しかし、たくさんある病原性因子がどの宿
主免疫系を抑制しているかはよく分かっていません。 宿主細胞の中のトキソプラズマの電子顕微鏡写真 (スケールバーは1µm)
そこで、私はトキソプラズマ原虫の病原性メカニズ
ム（宿主免疫系からどのようにして逃れ、また操っているのか）を微生物学的に深く研究しています。
特徴は、トキソプラズマ原虫の病原性メカニズムの研究をしているのに、結果としては、宿主免疫系に関連する新物質あるいは新原理、すなわち、免疫学の新しい発見につながっているという点です。

研究の先に見据えるビジョン
その時々で臨機応変に面白いことをやっているう
ちに、役立つことにつながるかもしれないという気がします。日本で最も問題の寄生虫による病気はト
キソプラズマ症だと思いますが、トキソプラズマの
特

許

論

文

参考URL
キーワード
080

マクロファージの中で宿主免疫系に攻撃されるトキソプラズマの写真（スケールバーは10µm)

https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2012/20120713_1
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2015/20151002_2
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2017/20170613_1
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2014/20140916_1
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2015/20150804_1
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181009_1
http://immpara.biken.osaka-u.ac.jp/research
トキソプラズマ、免疫学、病原性因子研究分野以外の関心分野・テーマ

AI、ビックデータ、植物学

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬

ライフサイエンス

口腔内スプリントでトゥレット症候群の治療に貢献し、関連する脳内神経機構を探る
歯学研究科 口腔解剖学第二教室

歯学部附属病院 障害者歯科治療部

教授

講師

吉田

篤

村上

旬平

特徴・独自性トゥレット症候群は音声チックや運動チックが一
年以上持続し、多くは前駆衝動などを伴う精神神経疾患です。薬物療法、認知行動療法、脳深部刺激療法などの治療が行われますが、新たなアプローチが望まれていました。我々の研究グループは、歯ぎしりや顎関節症などの歯科治療で使われる口腔内スプリント（マウスピース）を装着し咬合することで、チックが有意に減少し、その減少率はスプリント装着の開始年齢やチックの発症年齢が低いほど高いことを証明しました。さらに一部の患者さんでは前駆衝動も軽減されることを報告しました。口腔内スプリ
ントの効果は、その咬合によって賦活される咀嚼筋
筋紡錘感覚が関与していると考えています。我々の研究は、本症候群の今後の治療に口腔内スプリントが積極的に応用されるために必要な、（1）口腔内スプリ
ントの装着前後の患者さんの脳活動の変化のrs-fMRIを用いた解析と、(2）賦活される咀嚼筋筋紡錘感覚の脳内神経機構を解明する動物実験に繋がります。

Figure１

スプリント（マウスピース）とその装着

Figure２

スプリント（マウスピース）で症状軽減研究の先に見据えるビジョン
口腔内スプリントの咬合が、トゥレット症候群のチックや生きづらさを緩和させる治療法として広く応用されることが期待されます。加えて、口腔内スプリントの咬合の作用メカニズムの解明が、本症候群の発症のメカニズムの解明にも寄与すると期待されます。
特

許

論

文

参考URL
キーワード

Figure３

スプリント（マウスピース）の症状改善効果

Murakami J et al. (2019) Oral splint ameliorates tic symptoms in patients with Tourette syndrome.
Mov Disord 34 (10):1577-1578. doi:10.1002/mds.27819
Sato F et al. (2017) Thalamo-insular pathway conveying orofacial muscle proprioception in the rat.
Neuroscience. 365:158-178. doi:10.1016/j.neuroscience.2017.09.050.
https://www.dent.osaka-u.ac.jp/admission/admission̲000278.html
https://web.dent.osaka-u.ac.jp/disabl/
トゥレット症候群、
チック、
マウスピース、口腔内スプリント、筋紡錘感覚研究分野以外の関心分野・テーマ

異分野融合推進081

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬、食品

ライフサイエンス

細胞機能オートファジーの研究による
健康長寿社会の実現
生命機能研究科／医学系研究科
生化学・分子生物学講座（遺伝学） 高等共創研究院／生命機能研究科

修平

Յྺ

全ての細胞に備わる分解機能オートファジーは、細胞成分の新陳代謝や細胞内有害物の除去を通して細胞の恒常性維持に働いている。近年、発がん、神経変性疾患、生活習慣病、感染症、炎症性疾患など
様々な疾患を抑制していることが判ってきている。
吉森は、本分野の黎明期から一貫して世界的リーダー
として分野の発展に貢献してきた。最近には、加齢によりオートファジーが低下するメカニズムを明らかにし、その除去によって動物の寿命が延長し、かつ各種の加齢性疾患が抑制されることを見出している。これらのこれまでの実績と蓄積を社会実装すべく、2019年に大学発ベンチャーを起業した。

ΨʖφϓΟζʖ͹ෝ͹੏‫ޜ‬Ҿࢢ

5XELFRQଁՅ

5XELFRQ൅‫ݳ‬ཊ੏

थໍԈௗ તமɼεϥΤζϥΤώΦ

ΨʖφϓΟζʖఁԾೖ਼ՅྺͶ൒͑න‫ܧݳ‬͹րવ તமɼεϥΤζϥΤ
ώΦɼϜΤη

࿟Կ࿟ԿͶΓΖӣಊ‫ؽ‬೵ఁԾ͹րવਈ‫ܨ‬ร੓࣮‫׳‬͹‫ݬ‬Ҿͳ͵Ζ‫ॄڿ‬੓νϱϏέ࣯ட੷ఁԾ
࿟ԿͶΓΖਝଃ͹થңԿրવ HWF

加齢に伴うオートファジーが低下するしくみ
⥺⹸

࣐࢘ࢫ⭈⮚

RUB-1::EGFP
Rubiconactin

線虫やマウスの腎臓においてRubiconタンパク質は加齢に伴い増加する研究の先に見据えるビジョン
ࣨ᭶㱋

࣐࢘ࢫ⭈⮚
ࣨ᭶㱋

⥺⹸

ࢥ࣮ࣛࢤࣥI⥺⥔໬࣐࣮࣮࢝)(⥺オートファジーは、社会的に重要な疾患の予防治療のターゲットとなりうるため、世界的に製薬企業の注目を集めている。とりわけ我々の成果は、超高齢化社会の喫緊の問題である健康で長生きの実現にࣨ᭶㱋 ࣐࢘ࢫ⭈⮚WT
Rubicon ࣀࢵࢡ࢔࢘ࢺ
直結し、すべての人に健康と福祉を与えるための大きな一歩となりうる。オートファジーの応用は、命を守り繋ぎ育む全ての局面に有用である。さらに、創薬にとどまらない食品や化粧品開発を目指すこと
で、産業と技術革新の基盤作りにも貢献しうる。まRubicon抑制により線虫で寿命延長、マウス腎臓の線維化の軽減が見られる
た農業及び漁業への応用は飢饉の撲滅、海洋・農産
資源保護にも繋がる。

特許PCT/JP2019/029502、特願2019-003800、その他特許複数出願済

論文(1) Nakamura S, et al. LC3 lipidation is essential for TFEB activation during the lysosomal damage response to kidney injury. Nat Cell Biol. 2020
(2) Yamamuro T, et al. Age-dependent loss of adipose Rubicon promotes metabolic disorders via excess autophagy. Nat Commun. 2020
(3) Nakamura S, et al. Suppression of autophagic activity by Rubicon is a signature of aging. Nat Commun. 2019

参考URL
キーワード
082

https://yoshimori-lab.com/
https://autophagygo.com
細胞、
オートファジー、老化、創薬、食品研究分野以外の関心分野・テーマ

材料、化学

ࣨ᭶

ࢥ࣮ࣛࢤࣥ
⥺⥔໬࣐࣮࣮࢝

特徴・独自性

20ࣨ
ࣨ᭶㱋

中村

2ࣨ
ࣨ᭶㱋

准教授

ਫ਼ଚི

保

Day1

吉森

Day5

教授

ライフサイエンス

医療・ヘルスケア、創薬、加速器技術

ライフサイエンス

難治性甲状腺がんに対する
標的アルファ線核医学治療
医学系研究科

助教

渡部

核医学

直史

特徴・独自性
本研究では、大阪大学核物理研究センターの加速器を用いて、アスタチン（At-211）と呼ばれる放射性核種を製造し、多発転移を持つ甲状腺がん患者の治療を行うことを目標としている。これまでの甲状腺癌の治療においては、放射性ヨウ素 (I-131) を用いた治療が行われてきた。しかし、治療効果が十分でないことがあり、投与後は周囲への被ばくを避けるために専用の治療病室への入院が必要であった。
アスタチンはヨウ素に類似した性質を持つ一方で、アルファ線と呼ばれる飛程の短い放射線を放出する
ことから、周囲の被ばくがほとんどなく、外来治療が可能である。さらに従来の I-131 が放出するベータ線よりもがん細胞に対する DNA 傷害作用が強く、既存治療が奏功しない場合でも、治療効果が期待できる。

研究の先に見据えるビジョン
現在、大阪大学医学部附属病院において、AMEDの支援を受けて、医師主導治験の準備を進めている（2021 年度に開始予定）。将来的には国内に加速器を備えた供給拠点を整備し、各医療機関に配送することで全国の拠点病院で治療が実施できる体制を見込んでいる。さらに、I-131 の製造には医療用の原子炉が必要であり、100%輸入に頼っている状況であるが、将来的に加速器で製造できるアスタチンに切り替えることで、国内自給の達成を目指している。
特許特願2017-151632、特願2017-255109

論文

Watabe T, Kaneda-Nakashima K, Liu Y, Shirakami Y, Ooe K, Toyoshima A, Shimosegawa E, Fukuda M, Shinohara A, Hatazawa J. Enhancement of 211At
Uptake via the Sodium Iodide Symporter by the Addition of Ascorbic Acid in Targeted α-Therapy of Thyroid Cancer. J Nucl Med. 2019 Sep;60(9):1301-1307.
Liu Y, Watabe T, Kaneda-Nakashima K, Ooe K, Shirakami Y, Toyoshima A, Shimosegawa E, Nakano T, Shinohara A, Hatazawa J. Preclinical
Evaluation of Radiation-Induced Toxicity in Targeted Alpha Therapy Using [211At] NaAt in Mice: A Revisit. Transl Oncol. 2020 Apr;13(4):100757.

参考URL
キーワード

http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/tracer/about/research/nuclear̲01.html
核医学治療、
アスタチン、難治性がん、アルファ線、加速器研究分野以外の関心分野・テーマ

情報通信、AI、材料

083