SPring-8 理研構造ゲノムビームラインの自動運転
上野

剛1，廣瀬雷太2，井田孝3，神田浩幸4，熊坂

1 理化学研究所播磨研究所放射光科学総合研究センター

要旨

崇1,5，山本雅貴1〒6795148 兵庫県佐用郡佐用町光都 111

2 ファルマアクセス株式会社〒6781205 兵庫県赤穂郡上郡町光都 311

3 北里大学理学部生物科学科〒2288555 神奈川県相模原市北里 1151

4 株式会社リガク〒1968666 東京都昭島市松原町 3912

5 東京工業大学大学院生命理工学研究科〒2268501 神奈川県横浜市緑区長津田町4259

理研構造ゲノムビームライン I & II (SPring-8 BL26B1 & BL26B2) では，構造ゲノム研究を対象とした膨大な数のタンパク質結晶試料を迅速に処理するために，ビームラインの自動運転を行っている。クライアントサーバ型の制御システムの構築により，ビームライン光学系および実験ステーション機器の一括管理を行い， X 線の波長設定からデータ収集まで，一貫した自動運転を可能とした。また結晶試料の自動交換のため，試料の位置再現性を保証する独自のサンプルチェンジャーを開発し，試料交換を伴う連続自動データ収集を実現した。2003年の自動運転開始よりこれまで 2年間に渡り安定した運転を継続して行っている。

1. はじめにする必要があるため，実験室での結晶準備からビームライ
ンへの輸送，回折強度データ収集および測定後のデータ保

生物の細胞ひとつひとつに存在する遺伝情報（ゲノム）存までを含めた大量サンプル管理システムを構築した5)。

は，生命を維持していくために必要なあらゆる情報を蓄え

実際のビームライン運用は，2 モード運転と名付けた方ている。実際の生命現象すなわち生体内で起こるさまざま法で実行する。前半のモードでは持ち込まれた全ての試料な化学反応の担い手であり，多種多様な機能と構造を持つに対するスクリーニング実験を行う。全試料の中から，構タンパク質はゲノムに記録された設計図を元に作り出され造解析可能なデータが取得できる良質な結晶を選び出したている。現在世界的に進められている構造ゲノム研究プロ

上で，残りのビームタイムの効率的な利用を考慮して回折

ジェクトは，多くのタンパク質について立体構造情報の蓄

データ収集のスケジュールを立てるためである。後半の積を進めることにより，タンパク質の機能発現機構を明ら

データ収集モードでは，上記のサンプルチェンジャーやサかにし生命現象に対する理解をより深めることを目的としンプル管理システムを活用することにより，実験者の介入ている13)。

を一切必要とせずスケジュールに従って連続実験を行うこ

SPring-8 の 理 研 構 造 ゲ ノ ム ビ ー ム ラ イ ン I & IIとができる。先に全ての試料をスクリーニングすることに(BL26B1 & BL26B2) は膨大な数のタンパク質結晶に対より，必ず最良の結晶を使用した回折データが取得でき，

し ， 構 造 決 定 に 最 も 有 効 な 多 波 長 異 常 分 散 法 （ MAD,

またそれ以外の試料の為にデータ収集の時間を費やす必要

Multiple-wavelength Anomalous DiŠraction）のデータ収もなくなる。このように理研構造ゲノムビームライン自動集を迅速に行い，構造ゲノム研究へ貢献することを目的に化の技術開発は，従来人手で行ってきた作業の単なる自動建設した専用ビームラインである4) 。実験迅速化のため化ではなく，限られたビームタイムを最大限に利用できるに，まず大量のタンパク結晶試料を自動交換するサンプル

迅速実験手法の実現を目指したものである。

チェンジャーロボット，SPACE (SPring-8 Precise Auto-

理研構造ゲノムビームラインは建設，立ち上げ調整を経

matic Cryo-sample Exchanger) を開発し人手による試料て 2002 年秋より BL26B1 にて通常のユーザ運転を開始，交換を不要とした5)。さらにコンピュータネットワークを

続いて 2003 年秋より BL26B2 においてサンプルチェンジ

介してビームラインの全機器を集中管理するソフトウェア

ャーを使用した自動データ収集を開始，現在まで安定したBSS (Beamline Scheduling Software) を開発することによ

運転を継続して行っている。本稿ではビームラインの自動り， X 線の波長変更から回折データ収集に至るまで一連化を実現するために行った技術開発の詳細と，現在の運転の作業を実験者が介入することなく実行できる環境を作り状況について紹介する。

上げた6)。またシステム運営上膨大な数の結晶試料を管理

放射光 March 2006 Vol.19 No.2 ● 83

(C) 2006 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research2. ビームライン 2 モード運転によるタンパ
ク結晶回折データの迅速測定法
通常ビームラインにおけるタンパク結晶の回折実験において最も時間と手間のかかる作業は，持ち込んだ結晶試料の交換作業である。タンパク結晶試料は放射線による損傷を軽減するために，液体窒素温度に近い温度で瞬時に凍結した状態でビームラインに持ち込み，吹付低温装置で冷却した状態で回折実験を行う。凍結保存しているデュワーから取り出した試料をゴニオメータにマウントする際に，試料の温度が上昇すると結晶性の低下が起こり，回折像に悪影響がでるため慎重な作業が必要とされる。タンパク結晶の場合，たとえ実験室で X 線発生装置を使ってスクリーニングをしても，試料の輸送や交換作業のミスなど種々の原因により，実際にビームラインで回折像を取得してみる
までは構造解析が可能なデータが得られるか判別が出来ず，場合によってはデータ収集を開始するまで何度も試料交換を行い，より良い結晶を探し当てる作業が必要とされる。実験ハッチのインターロック操作や扉の開閉まで含めFig. 1

The two-mode operation of RIKEN Structural Genomics
Beamlines.

ると，これらの作業にかかる時間の積算は無視できないものとなる。そこで複数（50～100個程度）のタンパク結晶をまとめて設置でき，ハッチの開閉をすること無くすばやひとつの試料を何度マウントしても結晶センタリングに必

く試料交換ができるサンプルチェンジャーを開発すること要なゴニオヘッドの並進量は常に同一となる。したがって

により，試料操作の精度を改善するとともに実験時間の大ビームラインに持ち込んだ各試料に対して 1 度だけ実験

幅な短縮を実現することが出来る。

者の手で結晶センタリングを行い，必要なゴニオヘッドの一般的に使用されているゴニオヘッドのマグネットベー

並進量をデータベースに記録しておけば，2 回目以降マウス に 着 脱 す る サ ン プ ル ピ ン （ 例 え ば HAMPTON

ントする際には自動並進操作によって実験者による作業を

RESEARCH 社製 CryoCap Magnetic ）を扱うサンプルチ

省略することが出来る。

ェンジャーは， ALS や SSRL の研究グループを先駆けと以上の様なサンプルチェンジャー SPACE の特長を利用してこれまでに数多く開発されてきた7,8) 。一方我々は従し，理研構造ゲノムビームラインの自動運転はビームタイ

来のサンプルピンをあえて使用せず，ネジを利用した着脱ムを前半の結晶スクリーニングモードと後半の連続自動回を行う独自 のサンプル ピンとサン プルチェン ジャー，

折データ収集モードの 2 モードに分けて行っている（ 2SPACE を開発した。詳細については 3.2 節で述べるが，

モ ード 運転）。具体 的な 例と して Fig. 1 に朝 10 時から ス

この方式の最大の特長は，マウント動作を繰り返し行ったタートする 1 日（ 24 時間）のビームライン運転の様子を場合に結晶試料の位置が再現するという点である。ビーム示す。ビームタイム開始後，実験者が持ち込んだ全試料にラインにおいて X 線回折実験を行う際には結晶が確実に対して結晶スクリーニングのための予備的実験を行う。実入射 X 線に当たるように，ゴニオヘッドの並進操作によ験者が各々の試料に対しゴニオヘッドの遠隔操作によってって試料位置の微調整（結晶センタリング）を慎重に行う

結晶センタリングを行った後，結晶評価のために数枚の回必要がある。一般に結晶観察用の CCD 顕微鏡画像と電動折像を測定する。MAD 測定用の試料に対してはデータ収

ステージによって，センタリングを実験ハッチ外より遠隔集の波長を決めるために，含まれる重原子の吸収端近傍で操作で行うことはできるが，画像から結晶位置を自動的に

XAFS (X-ray Absorption Fine Structure) プロファイルを検出することが困難であるため，結晶センタリングの自動測定する。結晶センタリングに必要なゴニオヘッドの並進化技術は現在のところ実用化されていない。したがって，

量と評価用回折像， XAFS データはそれぞれ試料固有のサンプルチェンジャーによって試料交換作業を自動化する情報としてサンプル管理システムのデータベースに保存さことはできても，その後の結晶センタリングには必ず実験れる。

者の介入が必要であるため，試料交換を伴う連続実験の完
全自動化はこれまで実現されていなかった。

スクリーニング実験終了後，実験者は評価データを参照
して結晶の良否を判断しデータ収集に使用する試料の取捨

ところが繰り返しマウントに対する試料位置再現性を保選択を行い，回折データ収集のスケジュールを決定する。

証するネジ式のサンプルピンと SPACE を使用した場合，データ収集を行う順序や実験条件をビームラインのユーザ

84 ● 放射光 March 2006 Vol.19 No.2

トピックス ■ SPring-8 理研構造ゲノムビームラインの自動運転

インターフェース BSS（詳細は3.3節参照）に登録し，ビー

3. ビームライン機器構成と制御システム

ムタイム後半の自動運転による回折データ収集を開始する。データ収集実行中は試料交換，波長変更，検出器設定

前節で紹介したビームラインの 2 モード運転による迅などの各種操作は全て自動的に行われる。また結晶センタ

速データ収集を実現するためには，ビームラインの建設とリングはスクリーニング実験の結果が自動的に再現される

並行して，ソフトウェアを中心とした全自動制御システム

ため，データ収集開始後は実験者の介入を一切必要としなの構築およびサンプルチェンジャーロボットの新規開発がい。

必須であった。これらの技術開発についてビームラインの結晶スクリーニング実験に要する時間は 1 試料あたり機器構成から順を追って説明する。

10 分以内で，日中 8 時間でおよそ 50 個分のデータが取得できる。その後16時間あまりのデータ収集の間には MAD

3.1

ビームライン機器構成

データセット（回折像 180 枚× 3 波長）を 5 試料分収集すビームライン光学系には SPring-8 偏向電磁石ビームラることができる。データ収集開始後は実験者の介入が不要

インの標準的な輸送チャンネルの構成を採用した9)。光学

なため，必要に応じて数日間に渡り連続してデータ収集を

ハッチ内には定位置出射型 Si 二結晶分光器10) を配し，下行うことも可能である。

流に設置した集光ミラーによって二次元集光を行う（ Fig.

従来の様に実験者が人手による試料交換作業を行う場

2）。分光器の第一結晶には冷却効率に優れたフィンクーリ

合，一度マウントした結晶がある程度の回折性能を示せ

ング直接冷却型結晶を用いており，Top-Up 運転下においば，多くの場合一旦回収することなくデータ収集を開始すても安定度の高い X 線を試料に照射することが可能であることが常であった。しかし仮に次にマウントした結晶がる。集光ミラーは表面が Rh コーティングされた擬似トロ

さらに良質のものであった場合，もう一度データ収集をや

イダルミラーで，二結晶分光器で分光された X 線を実験

り直すことになり最初のデータ収集に費やした時間が無駄

ハッチ内の試料位置に集光することができる。実験条件になってしまう。理研構造ゲノムビームラインでの実験手（視斜角 3.7 mrad ）での試料位置におけるビーム形状は

法は持ち込んだすべての結晶をスクリーニングして一旦回

150 mm の半値幅をもつ円型となる（Fig. 3(a））。利用でき

収し，改めて最良の結晶を選び出して回折データ収集を行る X 線の光子エネルギー範囲は 6 ～17 KeV で，各種重原

うため，その様な時間の無駄を省くことができる。これは子の異常分散効果を用いた MAD 法による位相決定に対試料の交換をすばやく確実に，かつ 2 回目のマウント以応している。試料位置におけるフォトンフラックスの総量

降はセンタリングに人手の介入を必要としないサンプルチ

は12 keV の分光条件において 5×1010 photons/sec（Fig. 3ェンジャーと，試料個別の情報を整理する大量サンプル管(b）），エネルギー分解能は DE/E＝2×10－4 である。

理システムを開発することにより可能となったものであ実験ハッチ（ Fig. 4 ）の機器はすべて遠隔操作可能な自動ステージ上に配置し，実験者が試料をサンプルチェンジ

る。

ャーに設置しハッチから退出した後は，再び立ち入ること

Fig. 2

Schematic view of the RIKEN Structural Genomics Beamlines.

放射光 March 2006 Vol.19 No.2 ● 85

Speciˆcations of area detectors installed in the RIKEN
Structural Genomics Beamlines, SPring-8

Table 1

Detector

CCD

Product

Jupiter 210 (Rigaku co.) RAXIS V (Rigaku co.)Aperture

210×210 mm2

400×400 mm2

Pixel
dimensions

4096×4096

4000×4000

Pixel size

51.3 mm

100 mmReadout rate 300 images/hourIP

60 images/hour

なく連続実験を行う事ができる仕様になっている。ステー
ジ上にはスリット，シャッタ等の光学ユニットの他，自動交換アッテネータ，試料用 k ゴニオメータ，サンプルチェンジャー SPACE ， 2 次元検出器が設置されている。試料用ゴニオヘッドは電動 XYZ ステージで駆動され，結晶
センタリングは放射光同軸 CCD 顕微鏡の画像を参照しながら遠隔操作で行うことができる。回折像を記録する検出器は， 2 × 2 モザイク CCD11) と大型イメージングプレー
ト12) の 2 機種を設置した（ Table 1 ）。 2 台の検出器は実験
スケジュールに応じて自動ステージにより交換可能である。

3.2

サンプルチェンジャーと大量サンプル管理システ
ム

試料位置の再現性を保証するために新規開発したサンプ
ルピンの写真を Fig. 5(a)に示す。両サイドに右ネジと左ネ
Fig. 3(a) Beam proˆle at the sample position. (b) Photon ‰ux atthe sample position.

ジを配した全長 25 mm ，直径 7 mm のコンパクトなデザ
インで，材質はプラスチック（poly oxy methylene ）である。サンプルピンの左ネジ側，右ネジ側をそれぞれサンプ
ルチェンジャー SPACE ，ゴニオメータヘッドに固定する。左右逆ネジの構造によりサンプルピンを一方向に回転させることによってゴニオメータへの付け外しができる。
左ネジ側の先端に結晶試料を掬い取って凍結するクライオ
ループと金属製のマイクロチューブを装着する。 SPACE
によるマウント動作中は左ネジ側が試料ごとホルダーのネジ穴に密封され，試料は温度上昇および大気中の湿気から保護される。サンプルピンのネジは ISO 規格（M4）に基づいて設計している。規格上のネジのあそびは10 mm であり，繰り返しマウントを行った際の試料位置のばらつきも同範囲内に抑えられる。
サンプトレイは面積 75 mm × 75 mm および高さ 50 mm

Fig. 4

Experimental hutch of the RIKEN Structural Genomics
Beamlines.

のアルミニウム製ブロックで，サンプルピンを収納するためのネジ穴を 52 個配したデザインとなっている（ Fig. 5(b））。市販のドライシッパーにて運搬や長期保管が可能である。サンプルトレイにはバーコードのステッカーを貼り個体をサンプル管理システムのデータベースにより管理している。各々の結晶試料の識別管理は，このトレイ ID と

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トピックス ■ SPring-8 理研構造ゲノムビームラインの自動運転

Fig. 5(a) Sample pin. (b) Sample tray.

Fig. 6SPACE installed at the end station of the BL26B2 at SPring8, and a schematic diagram of hardware movement.

トレイ内の穴番号によって行う。

SPACE 本体はサンプルピン輸送のための 3 軸ロボット
アームと試料ストレージ用の XY ステージで構成されている（ Fig. 6 ）。ロボットアームの先端はサンプルピンを固定するために左ネジタップを切った試料ホルダーロッド
で，材質は SUS である。ロボットアームの 3 軸はそれぞれホルダーの回転，並進，方向転換を行う。試料ストレー
ジ内部は液体窒素溜めになっており，内部にサンプルトレ
イを 2 個まで設置できる。ストレージを XY ステージで駆動することによりサンプルトレイ内の任意の位置から結晶試料を拾い上げることが出来る。デュワー内の液体窒素
は自動供給システムにより随時補給される。また実験室にて結晶試料を凍結しサンプルトレイへ充填する作業を効率化するために，実験室用 SPACE システム（SPACE 本体
はビームライン用と互換）やトレイ用の専用トングなど，

Fig. 7

Concept of the sample management system.

実験室からビームラインへ試料を輸送するためのツール類もあわせて開発した。
大量の試料情報はビームラインと実験室をネットワーク

同時にオンライン化された制御ソフトウェアとデータベーで結ぶサンプル管理システムにより管理している（ Fig.

スの連動により，対応するトレイ ID と穴番号の情報が随7 ）。実験室とビームラインは Web ブラウザで閲覧できる

時登録されていく。Fig. 8 はデータベースで管理する試料

試料データベースとネットワークを介して結ばれ，試料情情報とビームラインおよび実験室との関係を示す概略図で報の登録，取得がそれぞれの場所から可能となっている。

ある。サンプルトレイは液体窒素デュワーまたはドライシ

実験室には実験室用 SPACE を導入し，結晶の凍結やトレッパーによって保存されビームラインへ運搬される。トレイへの充填作業を効率良く行うことが出来る。充填動作とイに対するビームラインでの実験スケジュール，すなわち

放射光 March 2006 Vol.19 No.2 ● 87

Fig. 8

Schematic diagram of the sample database system.White andblack arrows in the diagram represent upload and downloadof the information, respectively.

Fig. 9

Network and hardware conˆguration of the RIKEN Structural Genomics Beamlines.

充填された複数試料の一連の実験条件は，実験者が Web
ブラウザを介して直接データベースに登録し，ビームタイ
ム開始まで自由に編集することができる。実験室で登録した試料情報および実験スケジュールはビームラインにおいてトレイ ID を元にデータベースより取り出され，スケジ
ュールに基づいて回折データ収集が行われる。測定データ
はネットワークを介して再びデータベースに登録され，実験者は任意の場所からダウンロードすることが出来る。

3.3

ビームライン制御ソフトウェア

光学ハッチおよび実験ハッチ内のすべての機器は，コン
ピュータネットワークを介したクライアントサーバ型のFig. 10

BSS main window. The schedule tab is activated.

制御システムを構築することにより一つの端末より集中管理を可能とし， X 線の波長設定から試料交換，検出器や回折計の制御まで一貫した自動運転を実現した13) 。 Fig. 9る。

に理研構造ゲノムビームラインの制御システム図を示す。

BSS 画面は機能別に分類したタブ構成になっているた

分光器，結晶ゴニオメータ，二次元検出器，サンプルチェ

め，必要に応じて画面を切り替えて実験を進めることが出ンジャー等の機器は各々に対するコマンドを受け付ける

来る。Fig. 11 は結晶センタリング用の画面で，作業中は別

サーバプログラムによって分散制御を行っている。これら

ウィンドウに結晶観察用 CCD カメラからの画像が表示さ

サーバプログラムは全てネットワークを介してビームライ

れ，画面内の結晶位置をクリックする事によって結晶センンのユーザインターフェース BSS からアクセス可能とな

タリングを遠隔操作で行うことが出来る。またクライオっている。 BSS は理研構造ゲノムビームラインの制御用

ループの外形を画像処理により自動認識し，自動的にルーに新規開発した GUI (Graphical User Interface) ベースのプセンタリングを行う機能も備えている。Fig. 12 は MAD

クライアントソフトウェアで，実験者の画面操作に応じてデータ収集の波長決定のために行う XAFS 測定のプロッビームライン機器サーバへコマンドを発行し機器を制御すト画面で，画面クリックによる波長の表示や，プロファイる。

ル解析による吸収端および吸収極大の波長計算機能を備え

BSS のもう一つの重要な機能は，実験のスケジュールている。

管理である。 Fig. 10 に BSS のメイン画面である実験スケ

大量サンプル管理システムを利用した自動運転では，

ジュールリストを示す。リストの各行はひとつの試料に対データベースとの連動によりネットワークを介して実験ス

する結晶評価用回折像測定や Native 結晶の回折データ収

ケジュールが BSS のリストに登録され，即座に実行可能

集 ， MAD デ ー タ 収 集 ， あ る い は XAFS 測 定 に 対 応 すな状態となる。連続自動データ収集開始後はスケジュール

る。各試料の実験条件やリスト内の順序を編集することにに応じて試料交換，検出器設定，波長設定および回折デー

より柔軟な実験スケジュールを作成することが可能であタ収集を， BSS とサーバプログラムの間で順次コマンド

88 ● 放射光 March 2006 Vol.19 No.2

トピックス ■ SPring-8 理研構造ゲノムビームラインの自動運転

Table 2

Summary of automatic beamline operation at BL26B2,
SPring-8, in 2005

Total operation
period70 days

Total samples
screened

1,526 (average: 21.8/daytime, maximum:
51/daytime)

Screening rate

6 min/sample (diŠraction measurement only)
10 min/sample(diŠraction and XAFS measurement)

Total data setscollected

486 (average: 6.9/night, maximum: 21/night)

使用した自動運転のコミッショニングを行い， 1 年後の2003 年 10 月よりビームラインの 2 モード運転による自動運転を開始した。平均 20 個以上の試料が連日継続してビームラインに持ち込まれ，実験者によるスクリーニング
および自動データ収集が行われている。ビームラインにおける結晶スクリーニングのスループットは試料 1 個あた
り 10 分以内であり，最大 52 個の試料がトレイに詰められた場合でも夕方までの作業時間でスクリーニングを終了す
Fig. 11

Mount Sample tab and the capture window of sample crystal. Utilities to support crystal centering are located.

ることが出来る。また連日夜間の自動運転時にはデータベースに登録された結晶位置より自動的にセンタリングが行われ，人手を介すること無く回折データ収集を行っている。Table 2 に2005年度の運転実績をまとめる。
これまで自動運転で測定した回折データにより，数々のタンパク質構造が新規に決定され報告されている14,15) 。

Fig. 13 に PDB 登録された新規タンパク質構造の一例を示し た 。 こ れ ら は 全 て BL26B2 に お い て 測 定 し た MAD
データにより構造解析されたものである16) 。また 2004 年
度の終りから SPring-8 サイト内ではビームラインでの試料交換や実験室でのトレイ充填用のみでなく， X 線発生装置との組み合わせで結晶スクリーニングを行う SPACE
システムも稼動し始めた。これによりビームラインに持ち込まれる試料を事前に評価し，ビームラインでのスクリー
Fig. 12

XAFS tab. The absorption spectrum of XAFS measurementis plotted.

ニングを効率化することができる様になった。自動データ
収集は夜間のみに限らず，例えば 3 日間ビームタイムを
取 得 し初 日 をス ク リー ニ ン グに あ て， 残 り 2 日 で連 続のやりとりを行いながら自動的に遂行する。蓄積リングのデータ収集を行うことも可能であり，また一旦トレイを回状態を常時モニターしながら実験を行い，トラブル時には収して試料を別トレイに詰め替え，週末にまとめて無人実験の中断，再開が自動的に行われる。

データ収集を実行する等，柔軟な運用を続けている。
ま た 2005 年 7 月 よ り サ ン プル 管 理 シ ス テ ムの デ ー タ

4. 現在の運転状況

ベースをサイト外のユーザに公開した。これを利用して外部からドライシッパーで送付したトレイを受付け，ビーム

理研構造ゲノムビームラインは建設，立ち上げ調整を経ラインでの作業をオペレータが代行するメールインデーて 2002 年 10 月より BL26B1 にて通常のユーザ運転を開始

タ収集の試験運用を開始し，現在まで順調に成果を上げてした。 BSS による機器の一元管理により，実験者は試料いる。

交換を行った後の結晶センタリング，実験条件の入力など
一連の作業をひとつの端末から行うことができる様になった。BL26B2 ではその後サンプルチェンジャー SPACE を

放射光 March 2006 Vol.19 No.2 ● 89

員のご協力，アドバイスにより進められました。またビー
ムラインの制御システムの構築には古川行人博士をはじめ

JASRI ビームライン制御グループの方々にご協力頂きました。理研ストラクチュローム研究グループの海老原章郎
博士には，構造解析データの提供をしていただきました。
またビームライン光学系の調整，高度化にご協力いただいた理化学研究所播磨研究所の二澤宏司博士，ビームライン
スタッフのスプリングエイトサービス株式会社福本祐史博
士，村上博則氏に深く感謝いたします。ビームライン建設
予算の一部は，文部科学省タンパク 3000 プロジェクトにより支援されました。

参考文献
1)
2)
3)

Fig. 13

Examples of protein structures newly determined based on
the MAD data set collected at BL26B2 automatic operation.

4)5)

5. おわりに

6)
7)

理研構造ゲノムビームラインは SPACE や BSS など自動運転のための技術開発により，ビームラインの 2 モー
ド運転によって迅速データ収集法を確立し，これまで 2年間に渡り運用を続けてきた。この間ビームラインは新規

8)9)

構 造 決 定 の た め の MAD デ ー タ 収 集 を は じ め ， 重 原 子
ソーキングの条件探索のための XAFS 測定等，試料準備の段階も含めてさまざまな目的で利用され，多方面から構10)

造ゲノム研究プロジェクトに貢献を続けてきた。今後は実験室でのスクリーニングの結果（センタリング情報等）を11)

ビームラインに反映するための技術開発や，スクリーニン
グデータの自動処理による自動結晶評価システムの開発な12)どを進め，現在ビームラインで実験者が行っている結晶ス
クリーニングをさらに効率化していく方針である。

13)

試料交換の自動化による実験の効率化は構造ゲノム研究に限られたものではなく，SPACE を利用した自動データ
収集システムは今後，放射線損傷の激しい試料のデータ収14)集や，結晶化の困難な膜タンパク質試料のスクリーニング
実験など，大量の試料交換を伴う実験への応用が期待され

15)

る。
謝辞
理研構造ゲノムビームラインの建設は，財団法人高輝度光科学研究センター（JASRI）の後藤俊治博士ならびに竹下邦和博士，理化学研究所播磨研究所の石川哲也主任研究

90 ● 放射光 March 2006 Vol.19 No.2

16)

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Yokoyama, S. Kuramitsu and R. Masui: J. Biol. Chem. 279,
3716337174 (2004).
K. Murayama, M. Kato-Murayama, K. Katura, T.
Uchikubo-Kamo, M. Yamaguchi-Hirafuji, M. Kawazoe, R.
Akasaka, K. Hanagawa-Suetsugu, C. Hori-Takemoto, T.
Terada, M. Shirouzu and S. Yokoyama: Acta Cryst. F61, 26
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A. Ebihara: Private communication (2005). Project information; Structural-Biological Whole Cell Project by RIKEN
Structurome Research Group, http://www.thermus.org.

トピックス ■ SPring-8 理研構造ゲノムビームラインの自動運転● 著者紹介 ●上野剛

独立行政法人理化学研究所播磨研究所放射光科学総合研究センター研究技術開発
室
E-mail: ueno＠spring8.or.jp
専門X 線結晶構造解析［略歴］
1994 年東京大学大学院理学系研究科修株 リガク入社，士課程修了，同 4 月2001 年より理化学研究所播磨研究所に出向し構造ゲノムビームラインの建設に従事。 2005 年兵庫県立大学大学院生命理学研究科にて博士学位取得，同 11 月
理化学研究所技師，現在に至る。

廣瀬雷太
株 播磨事業所
ファルマアクセスE-mail: r-hirose＠pharmaxess.com
専門タンパク質結晶学［略歴］
2001 年東京工業大学大学院生命理工学研究科バイオサイエンス専攻博士後期過程修了，博士（理学）。 2002 年理学電機
株 入社。 2003 年，同社 X 線研究所播磨分室に異動，結晶交換ロボットの開発に株携わる。 2003 年ファルマアクセス
設立と同時に同社播磨事業所に出向，現
在に至る。

井田

孝

北里大学理学部生物科学科
E-mail: idakoh＠sci.kitasato-u.ac.jp
専門構造生物学［略歴］
2001 年理化学研究所ジュニアリサーチ
アソシエイト， 2004 年横浜市立大学総合理学研究科博士課程修了，博士（理学）。
2004 年北里大学理学部生物科学科助手，現在に至る。

神田浩幸

株式会社リガク SBU 単結晶構造解析グ
ループ
E-mail: kanda＠rigaku.co.jp
専門ソフトウェア工学［略歴］
2001 年より理化学研究所播磨研究所にて技術研究生として構造ゲノムビームラ
インの建設に携わる。 2003 年島根大学
大学院総合理工学研究科修士課程終了，
株 リガク入社，現在に至る。
同 4 月より熊坂

崇

東京工業大学大学院生命理工学研究科分子生命科学専攻
E-mail: tkumasak＠bio.titech.ac.jp
専門蛋白質結晶学構造生物学［略歴］
1996 年東京工業大学大学院生命理工学研究科博士後期課程修了，博士（理学）。
同年理化学研究所研究員。 2002 年より東京工業大学講師，現在に至る。

山本雅貴

独立行政法人理化学研究所播磨研究所放射光科学総合研究センター研究技術開発室(兼)財団法人高輝度光科学研究センター
利用促進部門構造生物グループ
E-mail: yamamoto＠postman.riken.go.jp
専門タンパク X 線結晶構造解析［略歴］
1991 年大阪大学大学院理学部博士課程（後期）修了，博士（理学）。 1991 年理財 高輝度光化学研究所研究員， 1997 年
科学研究センター副主幹研究員兼務，
財 高輝度光科学研究センター利2002 年
用促進部門構造生物グループリーダ，
2003 年 理 化 学 研 究 所 副 主 任 研 究 員 ，
2004 年 10 月より理化学研究所播磨研究
所研究技術開発室室長，現在に至る。

Automation of the RIKEN structural genomics
beamlines at SPring-8
Go UENO1,
Raita HIROSE2,
Koh IDA3,
Hiroyuki KANDA4, Takashi KUMASAKA1,5, Masaki YAMAMOTO1
1RIKEN SPring-8 Center 1
11 Koto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo, 6795148
2PharmAxess, Inc. 3
11 Koto, Kamigori-cho, Ako-gun, Hyogo, 6781205
3Kitasato University, 1151 Kitasato, Sagamihara, Kanagawa, 2288555
4RIGAKU Corporation, 3
912 Matsubara-cho, Akishima, Tokyo, 1968666
5Department of Life Science, Tokyo Institute of Technology,

4259 Nagatsuta-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, 2268501

Abstract RIKEN Structural Genomics Beamlines (BL26B1 and BL26B2 at SPring-8) have implemented theautomatic operation for rapid data collection of a vast amount of protein crystals to contribute to the structural
genomics research. The automation has been achieved by developing the centralized control software utilizing
the client and server architecture. The nonstop data collections for multiple samples have been achieved bydeveloping a new-concept sample changer, which assures the reproducibility of the sample position. Presently, the automatic operation has been satisfactorily performed, for more than two years since 2003.

放射光 March 2006 Vol.19 No.2 ● 91