Institute for Integrated Cell-Material SciencesVol.

92020 March

京都大学アイセムス（物質—細胞統合システム拠点）

contents

02

特集
幹細胞研究とアイセムス

07

連載
フロントランナーのまなざし
工学と生物学との融合で、生体の組織構造を模倣する
亀井謙一郎 准教授

10

アイセムスの一翼
パブリックエンゲージメントユニット
科学コミュニケーター
髙宮泉水 特定助教
微細加工技術を駆使した生体
外ヒトモデル 「ボディ・オン・
チップ」。 同一人物に由来す
る組織の間を極小の流路でつなぐことで、 ヒトの生 理 反 応
を生体外で模倣することが可能に。（詳細は 7 ページ参照）

11

iCeMS の動き

特集

幹細胞研究とアイセムス

いつも体内にいる幹細胞（成体幹細胞）

受精卵

約 10億年前、単細胞生物が細胞分裂を繰り返して、自分のコピーを作り続けていた世界のなかに、偶然にも多細胞生物が誕生しました。
多細胞生物は、一つの細胞から多様な働きをもつ細胞を生み出す能力をそなえた「幹細胞」を編み出しました。私たちアイセムスの研究者は、
2007年の設立時から幹細胞の基礎研究に挑戦し、その能力を解きあかしたり、制御したりするために、さまざまな角度からアプローチしています。
この特集では「幹細胞」をキーワードにして、
アイセムスの研究活動をご紹介します。

神経幹細胞

2細胞

種類の細胞のもとをたどると、たった一つの細胞、受精卵にたどりつきます。お母さんのお腹のなかで受精卵は分裂を繰り返しながら、体を構成する臓器のもととなる
「幹細胞」
を生み出し
ます。さらにその幹細胞から様々な種類の細胞が生み出され、私たちの体はできあがります。
体内のさまざまな臓器がそれぞれの役割を果たすことで、私たちの生命は維持されています。
それらの臓器ごとに必要とされる細胞の種類が異なります。それを生み出すのも「幹細胞」の働きです。私たちの生命活動の要ともいえる幹を生む造血幹細胞や神経細胞をつくる神経幹細胞など、さ工的な道具」のようなものとして認識している人が多いか

まざまな種類があります。分化した細胞が集まった組織のもしれません。じつは、私たちの生体内にも、生まれたときなかに存在し、その組織を維持したり修復したりするためのからもっている幹細胞があります。それが「成体幹細胞」
あ細胞を生み出します。たとえば、転んでひざを擦りむいて傷

るいは「組織幹細胞」といわれる細胞です。

ができても、数週間後には治癒します。これは表皮幹細胞

成体幹細胞には、赤血球や白血球、血小板など血液の細胞によって新たな皮膚の細胞が生み出されるからです。

体のさまざまな細胞を生み出せる幹細胞

胚盤胞

上皮幹細胞

（多能性幹細胞 ES/iPS細胞）

いろいろな種類の細胞を生み出せることを「多能性」といいます。

私たちの体は約37兆個の細胞からできています。その種類はなんと200種以上。膨大な数と幹細胞は再生医療などの最先端の医療に用いられる「人「iPS 細胞」と「ES 細胞」
は成体幹細胞とは異なり、多種多様な細胞に分化できることから「多能性幹細胞」とよばれています。

はせがわ・こういち 1972年に熊本県に生まれる。1995年に広島大学 理 学 部 生 物 学 科 を 卒 業。
2000年に関西学院大学大学
院理学研究科化学専攻を修了。京都大学再生医科学研究所研究員、
南カリフォルニア大学 細胞・
神経科学研究科助教授などをへて、・ES 細胞（胚性幹細胞）

生殖幹細胞

われる胚盤胞から細胞を取り出し、それを培養することで年にわたるES 細胞研究による多能性幹細胞に関するデー得られる細胞です。1981年にマウスES 細胞の樹立に成タの蓄積が、その後の iPS 細胞研究にもつながりました。

造血幹細胞

ループ講師、インドNCBS・inStem
助教授、2014年からメルボルン大定的に培養が可能となり、医特定拠点講師幹細胞の特徴は、①自分の「コピー」と、②自分とは「異なる細胞」の両方を生み出せるこ

幹細胞は細胞分裂によって自分と同じ性質をもつ幹細胞を無限にコピーできます。この能力を「自己複製」と言います。複製された幹細胞は、その親の細胞と同等の自己複製の能力が与えられます。

②自分とは異なる細胞を生み出す = 分化細胞を取り出して培養

京都大学の中辻憲夫教授（アイセムス設立拠点長）
らによっ
その後の技術開発によって安

長谷川光一

受精卵

分裂

幹細胞
コピー

分化

分化途中の細胞コピー

分化

分化が終了し、臓器のもととなる細胞に➡これ以上の分化はしない

骨格筋幹細胞

分裂

2細胞

・iPS 細胞（人工多能性幹細胞）

幹細胞のすごい能力 「自己複製」と「分化」①自分のコピーをつくれる＝自己複製学や生物学の分野で利用されるようになりました。この長て最初に樹立・報告されました。

細胞。その秘密をのぞいてみましょう。

とです。

受精卵が体をつくるまでのあいだの、ほんの一時期にあら功すると、1998年にはヒトES 細胞も報告され、日本でも2011 年 か ら 京 都 大 学 iCeMS
NCBS-inStem サテライトラボ グ

学医歯学部上級研究員も兼任し、2017年から現職。ベンチャー企業の技術顧問も勤めている。

肝幹細胞

胚盤胞

培養

ES 細胞

2006年に京都大学の山中伸弥教授らが、マウスからiPS

難病の患者さんの体細胞からiPS 細胞を作り、病気の組織細胞を樹立したことを発表しました。私たちの体の皮膚やの細胞に分化させることもできます。患者さんの細胞と健血液などの体細胞に、ES 細胞で働いている因子を導入し、康の方の細胞との比較をすることで、病気の原因の解明や、これを培養することで iPS 細胞を作製できます。iPS 細胞を新しい薬の発見につながるかもしれません。山中伸弥教授

用いれば、患者さん自身の細胞からiPS 細胞をつくり、病気は、アイセムスの設立当時からのメンバーであり、2010年

や事故で失った神経、心筋など組織の細胞に分化させてにiPS 細胞研究所を立ち上げた後も、2016年度まではア

移植することで治療が可能になると考えられています。また、

イセムスの連携主任研究者として研究に携わりました。
多能性誘導因子間葉系幹細胞

幹細胞はまた、自分とは違う細胞に変化することができます。この能力を「分化」といいます。例えば受精卵は、細胞分裂を繰り返しながら、皮膚の細胞、神経の細胞、肝臓の細胞などの役割をもった細胞に変化していきます。

2

体細胞（皮膚や血液の細胞）培養

iPS 細胞3

特集

幹細胞研究とアイセムス

幹細胞でつながる研究者たち
異分野の研究者たちが協力しながら、ユニークな視点で研究に取り組む姿勢は、
アイセムスの文化です。若手やベテランを問わず、異分野の研究者が気軽に声をかけあいながら共同研究に取り組んでいます。

アイセムスの幹細胞研究
亀井謙一郎

？

体内で幹細胞は未分化の状態を維持した

准教授をはじめ異分野の研究者と組み、幹細胞を提供したり、ほかの研究者からまま、自らのコピーを増やしたり（自己複製）、

情報をもらったりするなどサポートしあっています。

心臓や血液などの組織のもとになる特定？

らの情報が細胞内に伝わることでコントロー

例えば、マウス胎児の心筋細胞の一つひとつをバラバラにし、それぞれの１細胞の中で働く約2万個の遺伝子の量を測定し解析することで、それぞれの細胞の個性を下の図のような二次元のマップで表せます（下図：UMAP 解析法）
。点の一
つひとつが細胞を表しています。これまで認識できなかった、わずかな細胞どうしの性質の違いが見いだせるようになりました。今後、マウスの心臓発生時の細胞を単細胞レベルで経時的に調べることで、心ダニエル・
パックウッド 講師

筋細胞が幹細胞からどのように分化しているなど、細胞どうしの関係性やつながりがみ

設立拠点長は、
ES細胞研究の先駆者！
アイセムスの中辻憲夫設立拠点長は、日本で初めてサなど、その功績は計りしれません。
アイセムス創設当初の2007年

-5

7

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-15

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10
-10

4

5

4

繊維芽細胞

0

心筋細胞
血管内皮細胞

-5

0

UMAP1

5

10

設立拠点長

UMAP2

0

12

？

？

？

化学者が、
ユニークな物質や材料を創っているのを知ると、それらをツールとして積極的に取りこみ、細胞や組織の働きの制御や、病態を培養下で再現する方法、生物のしくみを解き明かす手がかりを模索していました。

自己複製
これが解明できれば……

どんな情報が細胞内へ伝達され、細胞を幹細胞を自在に制御できるはず制御しているのかを研究しています。この……

制御メカニズムをあきらかにすることで、シーン

特定の化合物を用いて意図的に未分化の状態を保ったり、特定の組織への分化を促

欲しい組織へと自在に分化させる

進することができるはずです。

意図的に未分化状態を保つ

こうした基礎研究を続けることで、幹細胞ました。その技術を通して、国内の産学連携に貢献する

中辻憲夫

5

血球
（マクロファージ）特定拠点講師療や薬品開発に向けた技術の研究開発などに尽力された幹細胞の制御」
。異分野の

15

長谷川光一

究の先駆者として、ヒトの多能性幹細胞を用いた細胞治ていたのは「マテリアルを用い
11

？ ？
？
？

しかし、
このメカニズムはわかっていないるために、細胞の外からどんなプロセスでな培養システムを築き上げました。これまでに幹細胞研

ごろ、中辻設立拠点長が挑戦し

1

？
？
？

分化

ようにコントロールされているかを解明す

ルとヒトの ES 細胞を樹立し、ヒトES 細胞のスタンダード

えてくることを期待しています。

1
2
3
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8
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11
マウス胎児の心臓に含まれる
12細胞を単細胞レベルで
UMAP
13
14
解析してプロッ
トすると、16種
15の細胞に分けられることが一
16
目でわかる
17

？

私たちは幹細胞の自己複製と分化がどの

C O L U M N

値やデータから、一つの結論を導き出すには、データ解析をしなくてはなりません。
こういった場面で、お互いの専門性を生かして協力しあっています。

？

じつはよくわかっていないのです。

数学者のダニエル・パックウッド講師と、心臓の発生を研究する中野敦客員教授
も幹細胞を切り口に共同研究をしています。生物学の実験で得られた大量の数？

ルされています。しかし、そのメカニズムは？

？

？
？ 細胞外部からの情報？ ？
なんらかの情報が細胞内に伝わり、？ ？ ？？ ？
？？？ ？
自己複製と分化をコントロールしている。

己複製と分化という現象は、細胞の外側か

ダニエル・パックウッド講師と中野敦客員教授（兼 米国UCLA教授）

平滑筋？

の細胞に変わったり（分化）します。この自共同研究の一例

3

3名の研究者を紹介します。

幹細胞の謎にせまる どうして未分化状態が保たれる？

准教授

幹細胞研究も例外ではありません。長谷川講師も幹細胞研究を軸に、亀井謙一郎

10

幹細胞を用いた研究に取り組む研究者のなかから、を用いた新たな治療法や新薬の開発などの応用研究につながる可能性があります。

応用研究の一例！

低価格のiPS／ES細胞の培養方法の開発

これまでの培養方法（培養液1ℓ/5〜7万円）

長谷川講師らが開発した培養方法（培養液1ℓ/8千円）

高価な成長因子タンパク質

安価な化合物（3種）

iPS ／ ES 細胞の作製や利用には、大量の培地が必要です。培地の製造費用はとても高価なので、iPS 細胞を利用した再生医療や創薬の研究にはこれまで膨大なコストがかかっていました。費用を抑えられ
れば、多能性幹細胞を導入しやすくなり、研究にかかわる人の手間も減るはずです。こうしたニーズに応えようと、私たちは人工的に合成細胞の作製 or 培養

した化合物を用いた合成培地を開発しました。材料費をこれまでの20％から10％ていどまでに抑え、従来と同様に多能性幹細胞を増やし、iPS 細胞を作製できます。

ヒトiPS 細胞や ES 細胞5

特集

幹細胞研究とアイセムス

連載

教授

准教授

工学と生物学との融合で、生体の組織構造を模倣する

ニューロン移動のダイナミクス制御
神経幹細胞の分化

生体外で生体内の相互作用を再現

脳は、約100億個のニューロンが整然と並んで構成される精緻な回路で、人間の意識・無意識のすべての行動をコントロールしています。脳のなかにあるニューロンの動きはとてもダ

iPS細胞が開いた無限の可能性

准教授

亀井謙一郎 Kenichiro Kamei

イナミックで、脳内を移動することで神経回路がつくられるのです。さらに、

私たちが取り組んでいるのは、「ボディ・オン・チップ」という極小のデバイス

複雑に分岐した樹状突起と軸索を伸ばすことによって特定の相手とシナプの開発です。小さなチップのなかに肝臓や心臓などの組織を組みこむことで、「先日、3週間ほどアメリカのサンディエ

因不明の病気にかかり、つぎつぎと命をス結合します。

ヒトの体を生体外で再現できます。この研究にもiPS 細胞は欠かせません。

私たちは脳が作り上げられていく過程を直接的に観察し、その原理をあきら

自己複製の能力をもつ iPS 細胞を利用することで、同一人物に由来する心臓

ゴ動物園で共同研究をさせてもらいまし

落とし、数を減らす種も少なくない。
しかし、かにしようとしています。胎児期の脳には幹細胞が並んだ分裂層があり、そや肝臓などの組織をつくることが可能になり、必要な量の組織・細胞を無限た。研究対象は、園内にいる世界に2頭個体の数が少ないために、安易に動物

こで幹細胞が活発に分裂して数を増やし、移動能のある神経前駆細胞になに準備できます。

ると分裂層を離れます。さらにニューロンへと分化すると、組織内を細胞移動しか生存していない白サイです。絶滅

実験はできない。ボディ・オン・チップ
で絶滅危惧種の生体外モデルを作り、ヒトの体内モデルを小さなチップに再現できるため、生命現象の理解や創薬危惧種の動物の保護も、私の重要な研し、秩序正しく積み上がって脳の皮質をつくります。

の臨床試験への利用が期待されます。たとえば、患者さん由来の iPS 細胞かニューロン移動の異常は、てんかんや精神遅滞、運動失調などさまざまな神らボディ・オン・チップを作れば、その疾患メカニズムがわかり、予防法の検討

究テーマです」。柔和な笑顔で、亀井

難病治療の糸口をさぐることが亀井准

経疾患を引き起こします。脳が発生する過程のニューロン移動をガラス基板や治療法の開発につながるかもしれません。

准教授はやさしく語る。動物学のフィー教授のねらいだ。

ルドワーカーや生態学者の言葉のようの上で再現し、そのダイナミックな動きを制御するしくみを解析しています。
組織のもととなる細胞に分化ニューロン移動による皮質形成（大脳皮質の例）

脳室直下の分裂層で自己増殖する神経幹細胞（赤）は、最終分裂後にニューロン（緑）に分化すると順次表層にむかって細胞移動し、皮質を形成する

12だが、研究のベースは工学だ。
開発を進めているのは「ボディ・オン・

体細胞から
iPS 細胞を作成

チップ」。小さなマイクロチップのなかに、
iPS細胞に由来する心臓や肝臓の組織

iPS 細胞を入れて、ヒトの生理反応や病気の状態

患者さん

3

を体の外で再現する。新しい薬剤開発

4
MZ

5

CP
PP

SP

6

IZ

white matter
preplate stage

26

10

私たちの生活のまわりにある医薬品は、 世に出る前に多額の費用と長い年月をかけて開発されている。ヒトでの臨床試験を実施する前に、マウスをはじめとする動物を用いて薬効を評価する。動物とヒトとでは異なる反応を示すことが多いため、薬の毒性評価が難しいことにくわえて、動物愛護の観点からも動物実験の是非について問題が提起されている。その解決策を模索するべく、 亀井謙一郎准教授は「ボディ・オン・チップ（Body on a Chip）」を開発。iPS 細胞とマイクロ流体デバイ
スを用いて薬効を生体外で再現できることから、 個別化医療の実現が期待されている

亀井謙一郎

見学美根子

フロントランナーのまなざし

early cortical plate stage

late cortical plate stage

adult

流路で
組織をつなぐ

薬を投入して、薬効を調べる

かめい・けんいちろう
1975 年に東京都に生まれる。2003 年に東京工業大学大学院生命理工学研究科生命情報専攻博士課程修了。カリフォルニア大学ロサンゼルス校分子医学
薬理学専攻研究員、カリフォルニア・ナノシステム
研究所研究員をへて、2010 年に iCeMS 助教に。
2015 年より現職。

への貢献をはじめ幅広い分野への応用が可能だが、亀井准教授はこのデバイスを用いた動物保全にも取り組んでいる。
現在、絶滅の危機に瀕している動物
は3,000種を超えるといわれている。原

チップの大きさは縦75ミリ×横25ミリ。独自に開発したフォ
トリソグラフィを応用した立体加工技術により、高性能なバルブとマイクロポンプをチップ内に集積化することに成功

37

いまもむかしも、ものづくりに熱狂に。当時の夢は、ロケットを飛ばす宇宙

分で自由に発想して計画を練るほうが基礎の基礎から生物を学び始めること

開発技術者や、F1で爆走するレーシン

性に合っていた。

に不安を抱くことも。
しかし、吸収すること

そうして合成した化合物が細胞内には多かった。遺伝子組み換えに必要な取り込まれるかを検証するには、工学と「私はとにかく、ものづくりが大好き。
そのグカーを造るメカニックだった。
ものづく

欲求は仕事の枠におさまりきらず、プライ

りをとおして、世界中を「あっ」と驚かす

ベートの区別なく、いつもなにかを作って職業に憧れた。

います。新バージョンのボディ・オン・チッ

基礎的な生物学を取り込み、
さらなる工学の高みへ

大学の進路選択というだいじな時期、

博士課程修了後は、博士研究員としES細胞は、それまでにいちども触れたこ

生物学への深い理解が不可欠。細胞とはなかった。工学の領域にいるだけの扱いもマイクロ流路の設計も、高いクでは、得られない多くの知識や経験が盛

オリティを実現できる自信があった亀井

りだくさんだった。

准教授はこれまでの経験のすべてをこプを試験的に作るために必要なレーザー

自らの進路を迷う友人も多いなか、亀井てカリフォルニア大学ロサンゼルス校へ。

カッターも、自分で組み立てました。メー

青年は早い段階で工学部に的を定め、「私の人生で、大きな決断でした。
がらり転機となったのは、渡米 2年目に始動の一点に注ぎ込んだ。
「当時は研究でカーから部品を取り寄せて、休日を利用

東京工業大学の生命理工学部の道をと方向転換して基礎的な生物学のみにした共同研究。マイクロ流体デバイスの一定の成果を出そうとやっきでしたが、しての工作は至福の時でした（笑）
」。
その熱狂ぶりの片鱗は、小学 1年生選んだ。
「工学と生物の分野が混ざった

取り組む研究室に進みました。
それまでなかで自動で化学合成するしくみづくり

いま振り返ると、
この研究との出会いがとような学問です。人工物としての工学だ

も生物学にふれていましたが、研究の土に挑戦した。
「チームが取り組んでいたても大きかった。
それ以降、マイクロ流体のころから。
きっかけは親に買ってもらっ

けでなく、自然が作りだした生物の構造

台は工学です。研究の最終着地点がのは、がん検診で一般的なPET検査

デバイスと細胞とを掛けあわせた研究にたガンダムのプラモデルだ。説明書どおにも惹かれたのです。
『人間はどうして考工学だとしても、いちど専門的な生物学の実験でした。
これは、がん細胞に蓄積

焦点をあてることになりました」。

りに手を動かして完成させたものをいろえることができるのだろう。考えるときの脳の見地にも立ち寄ったほうがよいと思っされるブドウ糖に似た化合物を体内にいろな角度から観察し、達成感に酔いしのしくみはどうなっているのだろう』
と」
。

たのです。
理学的な考え方がわからない

投入することで、がん細胞の所在がひとれた。興味はラジコンの改造や、時計の研究に没頭するなかで、自分の頭でと、ハイレベルな工学は成り立ちません」。

めで確認できる検査です。化合物から2010年にアメリカから帰国してアイセ「工学」とは、社会に貢献すること研究と同じくらい、家族との時間もだいじ。休日は一人娘と旅行に出かけ、研究への英気を養う

分解へと拡がった。中学校、高校に進論を組み立てることに魅力を感じ、研究

慣れない環境でひたすら遺伝子を操放出される放射線が標識となるのですムスの一員に。海外で習得した技術を入れた改良版の開発をゆっくりと、着実

学しても熱は冷めず、説明書がないもの者を志す。会社員として企業から与えら作して、遺伝子組み換えマウスの世話が、合成時に人の手で放射線を扱うの応用し、2012年から挑み始めたボディ・に進めている。

を自分の発想で作りたいとさえ思うほどれたタスクをこなすよりも、目的も手法も自をする毎日。工学にはいっさい触れず、はとても危険なので、マイクロ流路のな

オン・チップの研究成果を2017年に発表。

かで自動的に合成させる必要があった

小さなチップ上に複数の組織をマイ

ボディ・オン・チップ（Body on a Chip）開発の背景

前臨床試験

〇

マウス、サルなどで動物実験。
薬効評価、毒性評価の試験を行う

・動物愛護・倫理的な観点からも問題が指摘される

臨床試験
じっさいに人に薬を投与して薬効や副作用などを評価

×

問題点

・マウスやサルはヒトと異なる
生体構造・生理反応を示す

8

のです」
。

予期していなかった効果が現れる

臨床試験の中止

問題解決には前臨床試験の改善が不可欠。
そこで開発したのが……

動脈

静脈

同一人物に由来する組織・循環器をチップのなかに搭載できる→体外でヒトの細胞を使って臨床試験ができれば、薬剤開発もスムーズに進み、動物も救えるはずクロ流路で接続し、世界で初めて組織井准教授。
あらゆる異分野に興味をもち、間の相互作用が確認できるデバイスをそれを自分の研究に取り入れる姿勢をだ開発した。
どんな組織にでもなれるiPS

いじにするが、「あくまでも工学の研究

細胞の特徴と、小さいものを高精度で加者」だと言いきる。
「学生時代に『新しい工できるマイクロ・ナノ工学とを組み合ものをつくって社会貢献をする。
そこまでわせれば、より生体に近いモデルを作れが工学だ』という言葉を聞き、とても感銘るのではないか。試行錯誤の先にたどりを受けました。
それが私の研究ポリシー

着いた渾身の作だ。

ボディ・オン・チップ

サンディエゴ動物園の白サイと。京都大学野生動物研究センターと連携し、
シマウマ、
イヌワシな
どの絶滅危惧種の研究にも取り組んでいる

ものづくりをとおして社会の役に立つ。
そのモチベーションの高さを自負する亀になっています。気をつけているのは、

現時点のデバイスは、体の複雑な血「工学のための工学」に陥らないこと。
そ

管網をも再現できるクオリティの高さだが、の分野だけで活用され、ほかの分野に完成形ではない。亀井准教授が見据え応用できないものには魅力を感じません。

る頂は、まだまだ先にある。体内の環境

最終地点を『社会に貢献すること』に置により近いモデルを創造するべく、極小

いたうえで、研究のプロセスを踏むことがチップのなかにセンサーや電極を組み『工学』という意味なのだと思います」。

9

アイセムス の 一翼
パブリックエンゲージメントユニット 特定助教
科学コミュニケーター／イラストレーター

髙宮泉水（高宮ミンディ）さん

アイセムスの研究者が取り組む「基礎研究」は、人間の視力では確認できないほどの小さな世界で展開される。その深遠な魅力と研究の意義をアピー ルするには、複雑な情報をわかりやすく、心に届きやすい表現にすることが求められる。
「私たちの広報活動にはクリエイティビ
ティが不可欠です」。意欲的に語るのは、パブリックエンゲージメントユニットの髙宮泉水さん。
アイセムスの魅力や研究内容を、文章やイラストを通して日々 発信し続けている

仕 事 内 容科学にまつわるさまざまなイラストやアート作品を創作しながら、日本語と英語での国際的な広報コミュニケーションを行っています。たとえば ...
みなさんの手元に届ける報道を通して伝える

広報誌、PR グッズ等の企画・制作

・プレスリリース（研究成果をまとめた国内外の報道向けニュース文書）の作成・発信・報道機関向けの対応や企画

・本誌、概要パンフレット・研究内容をモチーフにしたクリアフォルダ、
ハンカチ など

ウェブサイトや SNS で発信

直接的なコミュニケーション

・イラスト、写真、映像等の企画・コンテンツ制作
・ニュースの発信やフォロワー
とのコミュニケーション

多くの人に親しみやすい
言葉とビジュアルをいまでこそサイエンス畑で研究内容

なじみがない人にも、その重要性やアイセムをもってもらう仕掛けも企画します。
また、学スの研究者たちの情熱を伝えたい。
「科学は術誌の表紙アートなど、研究者間コミュニ

近寄りがたい」という感覚を知っている私だ

ケーションのビジュアルも手掛けるようになりました。

を伝える側ですが、私は文系出身でからこそ、受け手の視点に寄り添った表現ができるはず。そう考えて、手書きのイラストで研究者のかたわらで働いて早 6年。多分界との表現の違いにとまどいました。理系の研究成果をわかりやすく紹介しはじめました。

野のサイエンスを深いレベルで理解できるよ

アートの広がりと、「通訳者」
としての使命したときの心に抱いた使命はいまも忘れてい

専 門 用 語や、3D グラフィックの細 胞ポスの表現は、素人の私にとっては難解であるとうになり、表現の幅も広くなりましたが、入所ません。研究者の伝えたいことも、一般の方

プレスリリースに掲載しているイラスが抱える疑問も理解できる私は、いわば二つ

私たちが伝えたい情報の受け手は、理系

トは、国内外からポジティブな反響をの言語と文化を行き来できる存在だと自負しの方ばかりではありません。研究成果を伝え得ています。いま、活動はさらに発展し、作品ています。両者の間で、サイエンスと人とをるプレスリリースは、専門外の方にも理解しの展示会や研究に関連するグッズの制作なつなぐ通訳者のような役割を担うのが私のやすい文章で伝えることが大事です。科学にど、ビジュアルからアイセムスの研究に興味

大事な使命かなと思っています。

同時に、縁遠さを感じるものでした。

10
4・高校生や一般向けの
ラボツアーなどの企画
・国内外の研究者への拠点紹介

す。着任当初は、これまで自分が見てきた世ター。自然科学の専門家にとって当たり前

iCeMS の 動き
研究成果

体節形成には適切なシグナル伝達の遅れが大切
細胞どうしで遺伝子発現のタイミングをそろえるしくみ
影山龍一郎連携主任研究者の研究グループは、マウスの体節が形成される際にみられる細胞間で同期した遺伝子発現量の振動を生じさせるには、細胞間シグナル伝達時間の「適切な遅れ」が重要な役割を果たすことを明らかにしました。
本研究では、新規の黄色蛍光タンパク質 Achilles を用いたマウス胚のライブイメージング
により、Hes7 遺伝子の発現量を１細胞レベルで計測し、個々の細胞での振動の様子の可視化に成功しました。この系を用いて、糖転移酵素の一種である Lunatic fringe 遺伝子が、細胞間のシグナルの伝達に適切な遅れを生み出し、これが同期を促進することを明らかにしました。この成果は、先天性脊柱側弯症などの遺伝疾患の発生メカニズムや、ホタルの集団発光やメトロノームの同期現象などといった自然界に普遍的にみられるリズム現象の同期メカ
ニズムの理解につながると期待されます。

脊椎動物の背骨などにみられる節目構造を作るために重要な、細胞どうしの同期リズムを司るメカニズムの一端を解明。
（イ
ラスト：高宮ミンディ）
Kumiko Yoshioka-Kobayashi, Marina Matsumiya, Yusuke Niino, Akihiro
Isomura, Hiroshi Kori, Atsushi Miyawaki & Ryoichiro Kageyama (2020).
Coupling delay controls synchronized oscillation in the segmentation
clock. Nature

進化する遺伝子治療
遺伝子のスイッチを切り替えられる可能性を秘めた化合物

有機薄膜太陽電池をより高効率により簡便に新しい電子受容性材料の設計指針

ガネシュ・パンディアン・ナマ
シバヤム講師らの研究グループ
は、特定のDNA 配列に結合する分子に、遺伝子改変分子を結合して機能をもたせることのできる化合物（ePIP-Hogu）
を合成しました。
研究グループは、スイッチのように遺伝子情報の発現のオン・オフを切り替えられる薬剤をピロール-イミダゾールポリアミド 化学のアーミーナイフのごとく、新規（PIP）と結合することで、狙った DNA結合分子が複数のツールをまとめて（イラスト：
DNA配列に薬剤を運ぶことを目 1つの合成プラットフォームに。
高宮ミンディ）
指していました。その手法の一つとして、DNA と強力に結合し特定の遺伝子を標的として、その遺伝子をオン・オフに切り替えさせることができる、ホスト - ゲスト複合体（HoGu）
を PIP に組み合わせる方法を開発しています（PIP-HoGu）。今回開発した ePIP-Hoguは、主に DNA 結合のためのPIP、繋ぎの分子、エピジェネ
ティック調節分子の3つで構成されています。生物の研究や治療分野に応用されることが期待されます。

今堀博連携主任研
究者らの研究グループ
は、薄膜化した際に励起状態が長寿命化す
る電子受容性材料の開 発に成 功しました。
さらに、その材料を用いた有機薄膜太陽電池
は、10％程度の高いエネルギー変換効率を実今回開発された電子受容性材料TACICは、これま現しました。
での材料に比べ、約50倍も励起状態を長く保つこ
従来の有機薄膜太 とができる。（イラスト：高宮ミンディ）
陽電池では、発電層において電子受容性材料と電子供与性材料をナノメートルレベルで混合する必要があります。しかし、ナノレベルの混合を再現性よく実施すること
は、技術的に難しく、実用化を阻む障害の一つとなっていました。今回、開発した電子受容材料のように励起状態が長寿命化すれば、原理上ナノレベルの混合をする必要がなくなります。有機薄膜太陽電池の実用化に向けた大きな一歩となることが期待されます。

Zutao Yu, Mengting Ai, Soumen K. Samanta, Fumitaka Hashiya, Junichi Taniguchi, Sefan
Asamitsu, Shuji Ikeda, Kaori Hashiya, Toshikazu Bando, Ganesh N. Pandian, Lyle Isaacs, andHiroshi Sugiyama (2020) A synthetic transcription factor pair mimic for precise recruitmentof an epigenetic modifier to the targeted DNA locus.Chemical Communications

Tomokazu Umeyama, Kensho Igarashi, Daiki Sasada, Yasunari Tamai, Keiichi Ishida, Tomoyuki
Koganezawa, Shunsuke Ohtani, Kazuo Tanaka, Hideo Ohkita and Hiroshi Imahori(2020)
Efficient light-harvesting, energy migration, and charge transfer by nanographene-based
nonfullerene small-molecule acceptors exhibiting unusually long excited-state lifetime in thefilm state. Chemical Science

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ニュース

iCeMS の 動き

詳しくはホームページにて（www.icems.kyoto-u.ac.jp）

ツァイス・アイセムス イノベーションコア開所記念式典を開催

iCeMSキャラバンを中国瀋陽の高校で開催

アイセムスはカールツァイス
マイクロスコピー社とともに、共同技術開発拠点「ツァイス・アイセムス イノベーショ
ンコア」を設立し、2019年
10月28日に開所記念シンポジウムおよび調印記念式典を開催。同拠点では、開発途上の顕微鏡機器を用いて研究し、同時に機器の性能評価を行うことで、世界最先端の生細胞イメージング技術を開発します。参加者らは、イメージング技術と生命科学の今後の発展について、意見交換を行いました。

1月9日に、アクティブラーニング
型の体験授業「iCeMS キャラバン」
を、中国瀋陽市の東北育才学
校で行いました。日本から沖縄県
立球陽高等学校と京都学園高等学校の学生も加わり、計 34名の高校生らが一緒に受講しました。学生らは終始、積極的に意見を交わしながら発表の準備を進め、発表が終わると安堵の笑顔がこぼれました。学生からは「中国という国のイメージがとても変わった」、「一年後に京都大学に入学し、物理学を学びたい」など、さまざまな感想が寄せられました。

栄誉◦ウィーン大学一行がアイセムスを訪問（10/24-25）◦北川進拠点長が高被引用論文著者に選出（2019/11/20）◦アイセムス サイエンスフェスティバルを開催（11/8）◦北川進拠点長が日本学士院会員に選出（12/12）◦杉村薫特定拠点准教授が第12回京都大学たちばな賞を受賞（2020/2/4）
活動◦アイセムス キャラバンを北海道北見北斗高校で開催（11/30）◦NCKU-iCeMS-ASHBiジョイントミーティングを開催（12/16）◦台湾中央研究院と学術交流協定を結び、シンポジウムを開催（12/18）◦プレスの方との懇談会を開催（2019/9/19）◦金沢大学NanoLSIとのジョイントシンポジウムを開催（2020/1/23-24）◦アブドラ王立科学技術大学と学術交流協定を締結（10/23）◦ナレッジキャピタル超学校「インクを使わず亀裂で印刷！」を開催（2/1）

iCeMS基金へのご支援のお願い
iCeMS（アイセムス）
では、国内外から集まった研究者たちが昼夜を問わず研究に打ち込んでいます。
研究の成果は応用研究につながり、不治の病に苦しむ人の命を救ったり、100年後の地球環境の改善に役立ったりするかもしれません。いっぽうで、すぐには人びとに理解されず「価値のないもの」と見なされるかもしれません。私たちの挑戦の先に広がる景色は、まったく予想ができません。
しかし、科学を着実に進歩させる研究だと確信しています。
世界としのぎを削る分野で、iCeMSの研究者たちが歩みを止めずに活動を続けるには、安定した財政基盤の構築が不可欠です。iCeMSの活動と精神を何卒ご理解いただき、iCeMS基金を通してご支援を賜りますようお願い申しあげます。

お問い合わせ先
京都大学アイセムス 研究支援部門
Tel：075-753-9749 メール：innovpe@mail2.adm.kyoto-u.ac.jp
WEB フォーム：u.kyoto-u.jp/form

iCeMS
Our World, Your Future
Vol.9
2020 March

制作

編集後記
今号の特集は、拠点の設立時からの代表的な研究分野の一つ、「幹細胞」がテーマです。長谷川光一講師が案
内人となり、幹細胞のもつ深い謎を解きあかすアイセムスの基礎研究が、応用研究へとつながる事例をご紹介します。
「フロントランナーのまなざし」では、亀井謙一郎准教授が登場。薬剤開発の貢献だけでなく、絶滅危惧種の動物をも救う可能性を秘めたボディ・オン・チップを開発されました。社会に貢献する工学に打ち込む姿に注目です。
最後に、基礎研究をわかりやすく紹介する広報に奮闘する、高宮泉水助教が「アイセムスの一翼」に登場します。
ポップなイラストの描写、グッズ制作など、精力的に研究成果を発信する姿は、春のつむじ風のよう。今後、どんな作品が生まれるのか、ワクワクします。
（遠山真理）

京都大学アイセムス（物質ー細胞統合システム拠点）
研究支援部門パブリックエンゲージメントユニット 遠山真理・髙宮泉水〒 606-8501 京都市左京区吉田牛ノ宮町 tel：075-753-9749
メール：info@icems.kyoto-u.ac.jp ホームページ：www.icems.kyoto-u.ac.jp
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制作協力 京都通信社

デザイン 中曽根デザイン（中村美喜子）