ISSN 1349-1229

No. 309 March 20073
何でも固定化法 が医療を変える
p8 SPOT NEWSp2 研究最前線

結核菌ワクチン「BCG」がアレルギー発症を抑えるメカニズムを解明
世界唯一の超伝導
リングサイクロトロン完成「RIビームファクトリー」の心臓部でファーストビーム

p10 FACE
謎だらけの 糖鎖 に迫る女性研究者

p11 TOPICS
伊吹文部科学大臣、和光研究所を視察
分子イメージング研究プログラムの研究拠点が神戸に集結
平成19年度一般公開のお知らせ
岩木正哉 主任研究員 逝去

p12 原酒我在西藏做宇宙線的研究（チベットで宇宙線の研究をしています）

p5 研究最前線
世代を超えて アトムの脳 を目指す

研 究 最 前 線

何でも固定化法 が医療を変える
伊藤嘉浩 ITO Yoshihiro
中央研究所
伊藤ナノ医工学研究室 主任研究員

何でも固定化法――このユニークなネーミングは、伊藤嘉浩主任研究員
によるものだ。有機物なら何でも基板に固定できる画期的な技術である。
伊藤ナノ医工学研究室では、 何でも固定化法 をベースに、「生体の材料と人工的な材料を組み合わせて役に立つものをつくる」ことを目指している。例えば、少量の血液で一度にたくさんのアレルギーを診断できる
プロテインチップなど、伊藤ナノ医工学研究室から生み出される、さまざまな技術を紹介しよう。

何でも固定化法 とはDNA チップは、医療現場で使われはじめようとし

医学と工学の融合、それが伊藤ナノ医工学研究ている。DNAチップとは、基板の上に小さな領域

室のキーワードだ。

ごとにさまざまなDNAを貼り付けたもの。これに「最近では新しい融合領域をつくろうという動き

試料を垂らす。試料中に基板上の DNAと対をなが大学などでも盛んですが、たいていが医学と工すDNAがあると、結合して蛍光を発する。蛍光を学の融合です」と伊藤嘉浩主任研究員も指摘する発しているスポットと蛍光の強さを読み取ること

ように、医工融合は時代の大きな流れだ。しかし、で、病気に関するどの遺伝子が発現しているか、

伊藤主任研究員にとって、医工融合はすでに30年

さらにその量が分かる。

ほど前から始まっていた。
「大学 4 年生で入った研究室が、まさに医工が融ものが、プロテインチップだ。タンパク質は特定のタ合したところだったのです。私の最初の研究テーマ

ンパク質と結合し、機能を発揮する。特定のタンパ

は人工血管の開発。1980年代、人工心臓の開発がク質同士が結合するという性質を使えば、DNAチ

日本でも盛んだったのですが、普通のプラスチックップと同じ仕組みで、試料中にどのタンパク質がどを使うと、そこに触れた血液がすぐに固まってしまのくらいあるかを調べることができる。病気によってい、人工心臓が止まってしまいます。そこで、血液タンパク質の種類や量が変わることがあるので、プが触れても固まらない材料づくりをしていました」

ロテインチップは診断に役立つと期待されている。

伊藤主任研究員の専門は高分子化学だ。そして、

しかし、プロテインチップの実用化は難しいとも

医療の現場で使われることを強く意識して研究をいわれてきた。
「DNAを構成するのはわずか4種類

進めてきた。
「やるならば役に立つものをつくらなの塩基で、その構造は単純ですから、どのDNAも同

いと駄目だと思うのです」と、きっぱり言う。
「今はじ方法で基板に固定することができます。一方、タン診断と治療、その二つの柱でやっています」。いず

パク質は DNAと違って構造が複雑で多様なため、れも（財）
神奈川科学技術アカデミーとの共同研究

一つの方法では固定することができなかったのです」

である。まずは、診断に関する研究を紹介しよう。

その問題を、伊藤主任研究員は見事、克服した。

「少量の試料で、多数の項目を迅速に検査できる」

光に反応する物質をつくり、基板に貼り付けたいというのが、診断について伊藤主任研究員が掲げ

タンパク質と混ぜる。それを基板に載せて光を当ている目標だ。
「そのための一つの方法として、私

てると、ラジカル架橋反応という反応を起こし、タたちはプロテインチップをつくっています」

ンパク質が基板に固定されるという方法だ。
「この遺伝子の発現を調べることで病気を診断する

2

DNAの代わりにタンパク質を基板に貼り付けた

理研ニュース No. 309 March 2007

方法の優れている点は、タンパク質だけでなく、有機化合物であれば何でも固定できること。だから、何でも固定化法 と名付けました（図1）」

図1 何でも固定化法

一度に20種類のアレルギーを判定
何でも固定化法 で作製したプロテインチップの一つが、アレルギー診断チップである（図2）。基板タンパク質
抗原にアレルギーの原因となるさまざまな抗原を固定しておき、試料の血液を垂らす。血液の量は0.2ml、5 滴ほどでいい。その血液の中に、基板上の抗原に対する抗体があれば、結合して蛍光を発する。
研究室で開発した自動判定装置（2ページ写真）を使

構造が多様なため同一方法での固定化が困難

ラジカル架橋反応により有機物であれば何でも固定化が可能

えば、何に対するアレルギーがあるかを 40 分ほどで簡単に診断できる。
「現在はまだ 1 枚のチップ上に10〜20種類の抗原しか載せていませんが、何種限らずさまざまな臓器を人工的な材料だけでつくろ

類でも増やせます。血液は少量のままで、たくさんうとしていましたが、やはり限界がありました」と振の種類のアレルギーを一度に調べることができる

り返る。
「十数年前からは、細胞など生体材料と人というのが利点です」

工的な材料を融合させたものでつくろうと、研究のアレルギーの抗原は約 400 種類が知られてい方向が変わってきました。その成功例の代表が人工る。そのうち一般的な 100 種類を一度に判定でき皮膚です。さらに、ヒトの体にはいろいろな細胞にるチップの開発が目標だ。このアレルギー診断チ

分化できる幹細胞があることが分かってきました。

ップは、企業との共同研究で開発されたもので、これによって、幹細胞を使って再生医療が実現でき

現在、臨床用に販売するための準備を進めている。

るのではないかという考えが出てきたのです」

また、意外なところからも問い合わせが来ている

ヒトの体を構成する細胞は、肝臓の細胞など特という。
「動物病院です。最近ではペットのアレル

別なものを除いて、特定の機能を持つ細胞への分ギーも深刻なんですね。今、動物向けの展開も考化が終わっていると考えられていた。ところが、赤えています」

血球や白血球、血小板などさまざまな血液細胞にリウマチなどの自己免疫疾患では、自分自身を分化できる造血幹細胞や、さまざまな神経細胞に攻撃してしまうさまざまな自己抗体がつくられる。

分化できる神経幹細胞などがあることが分かってそのような自己抗体を診断するチップも可能だ。どきたのだ。これらは「体性幹細胞」と呼ばれる。まのような自己抗体がつくられているかが分かれば、た、受精卵が個体へと育つ途中の胚から細胞を取治療効果を上げたり、予防にも役立つ。

り出し、すべての細胞に分化する能力を持つ幹細さらに伊藤主任研究員は、「せき診断チップや下胞をつくり出すこともできるようになった。これは、

痢診断チップがあったらいいと思いませんか」と

体性幹細胞に対して「 ES 細胞（胚性幹細胞）」と呼言う。
「せきや便にどのような病原体やウイルスがばれる。

含まれているかが分かれば、早く最適な治療がで「そういう流れの中で、数少ない幹細胞を工学的きますよね。非常に珍しいウイルスで下痢を起こな手法で培養して増やし、再生医療につなげるた

すことがありますが、今までは可能性のあるウイルめの研究を本格的に始めました」

スについて1種類ずつ順番に調べていくしかありま

伊藤主任研究員は、細胞培養の手法開発を以前せんでした。それが一度にできたらいいでしょう」

から手掛けていた。普通、細胞を培養するために文字通り 何でも 基板に固定することができる

は、細胞の成長を促進するサイトカインというタンパ

ので、用途は無限に広がる。

ク質を溶液中に加える。しかし、伊藤主任研究員の手法は、サイトカインをシャーレの底に固定し、そ幹細胞を再生医療へつなぐの上で細胞を培養するというものだ。
「サイトカイン

もう一つの柱、治療についても成果が出ている。

を溶液中に加えただけだと、細胞が取り込んですぐ冒頭で紹介したように、伊藤主任研究員は大学時に消費してしまいます。一方、固定しておくと細胞に代、人工血管の開発をしていた。
「当時は、血管には取り込まれないので、成長促進効果が長期間持No. 309 March 2007 理研ニュース3

続するんです。それを発見したときは、やった！と思藤主任研究員はこう指摘する。
「違う生物の細胞をいましたね。でも、なかなか認めてもらえませんでし使っている限り、未知の病原体への感染の危険もた。今では他の研究者もこの培養方法を使います

あり、ヒトの医療には使えません。やはりヒトの細胞が、そうなるまでに5〜6年はかかりました」

を使って培養できるようにしなければ……」

しかし、この培養方法には一つ問題があった。

そこで伊藤主任研究員は、ヒトの羊膜の上皮細サイトカインにはさまざまな種類があり、シャーレに胞をシャーレの底に固定し、その上でサルのES細固定する方法も種類に合わせて変えなければなら「日本ではヒトのES細胞胞を培養してみた（表紙）。

ない。その試行錯誤の中から

何でも固定化法を研究に使うには制限があるため、サルのES細胞が生まれた。
「 何でも固定化法 は、実は細胞を培を使っていますが、同じ霊長類なのでほぼ同じだ

養する研究の副産物なんですよ」と伊藤主任研究と考えていいでしょう。結果は、ヒトの羊膜の上皮員。
「サイトカインを固定すれば細胞を効率的に培細胞でもES細胞を半年以上、未分化のまま培養し養できることは分かりましたが、それが再生医療にて数を増やすことができました」。これは再生医療使えるようになるには、まだまだ時間がかかります。

の実現への大きな一歩だ。研究室では、臍帯血かでも、 何でも固定化法 は診断にならすぐに使えら取り出した造血幹細胞のヒト細胞による培養にるのではないかと考えて、プロテインチップの開発も成功している。

を始めたのです。やっぱり役に立つものをつくりたい、という思いが染み付いているんですね」

しかし、伊藤主任研究員はその先を考えている。
「羊膜の上皮細胞に含まれる何らかのタンパク質が、幹細胞の培養を可能にしたはずなんです。それが何

ヒト細胞を使い幹細胞の培養に成功
さて、話を幹細胞の培養に戻そう。体性幹細胞や ES 細胞は適切に培養すれば、さまざまな細胞になのかを調べ始めています。将来はヒトの細胞も使わずに、タンパク質だけをシャーレの底に固定し、その上で幹細胞を培養したいと思っています」

分化する能力を持ったまま無限に増やすことができ

何でも固定化法 を軸としたプロテインチップやる。しかし、ヒトの幹細胞だけではうまく培養できず、幹細胞の培養を中心に紹介したが、これまでに伊マウスの細胞も一緒に入れる方法が一般的だ。伊

藤主任研究員が研究開発した技術は多岐にわたり、ここではすべてを紹介し切れない。特に面白いものをもう一つ紹介しよう。
「生分解性の高分子はいくつかあり、体内で分解

図2 アレルギー診断チップ
検体No.1（スギ、カモガヤに対して陽性）されるまでの時間がそれぞれ違います。1cm角ほどのチップに複数の穴を開けて薬を入れ、それぞ
れ分解速度の違う高分子の膜で覆います。すると、検体No.2（スギ、牛乳に対して陽性）

一度飲むだけで、あとは時間になると順番に膜が溶け、順次作用するようにプログラムできます。12

検体No.3（スギ、ダニに対して陽性）

時間おきに 3日間とか、1 週間おきに 1 ヶ月とか、自由自在です」。飲み忘れのない薬とは便利だ。

チップ（2.5×7.6cm）のスポットに多種類の抗原を固定する。流路に入れた血液中に各抗原に対する抗体があると結合して発光し、アレルギーの有無が分かる。チップの表面には伊藤主任研究員が開発したタンパク質が付着しにくい
コート剤が施されているため、流路の目詰まりや性能の低下も防止できる。

「生体材料と人工的な材料を組み合わせて役にスヤカブヨカイネ牛卵大エ米小ギケモタモンヌコ乳白豆ビ
麦
ヒガクギジのの
ョヤサ
ダフフ
ウ
ケケ
ダ
ニ

バイオでものづくり
生体材料と人工的な材料を組み合わせて役に立つものをつくりたい

立つものをつくりたい」。このスタンスのもと、これからも伊藤ナノ医工学研究室からは新しい技術が次々と生まれてくることだろう。

関連情報：● 伊藤嘉浩・大村馨「なんでも固定化バイオチップ」『バイオイ
ンダストリー』2006年6月号● 伊藤嘉浩「幹細胞の体外増幅」『Organ Biology』2005年12巻1号●日本経済新聞2006年5月19日、6月22日●（財）
神奈川科学技術アカデミー「再生医療バイオリアクター」
プロジェクト http://www.newkast.or.jp/innovation/

project/ito_project.html

4

理研ニュース No. 309 March 2007

研 究 最 前 線

世代を超えて アトムの脳 を目指す
臼井支朗 USUI Shiro
脳科学総合研究センター
ニューロインフォマティクス技術開発チーム チームリーダー
神経情報基盤センター 副センター長

近年、脳科学は急速に進展し、膨大な知見が日々生み出されている。では、このまま脳科学が進展すれば、 脳が分かった といえる日が来るのだろうか。
「現在の脳科学は、専門化・細分化がますます進み、それらの知見を統合して脳全体を理解することが難しいのが現状です。そこで、情報通信技術を駆使して情報の共有化・統合を進めようというニューロインフォマテ
ィクスの世界的な取り組みが始まりました」。こう語る臼井支朗チームリーダーたちの究極の夢は、 アトムの脳 をつくり出すことである。

世界中の研究者が協力して、脳をつくる

ロインフォマティクスを IT時代の脳科学 と呼んで「子どものころ、『鉄腕アトム』をいつも読んでいいます」

ました。物語によると、アトムの誕生日は 2003 年 4ニューロインフォマティクスは今、国際的な取り

月7日。もうすぐ 4 歳になるはずです 。しかし、現組みとして動き始めた。2005年、ニューロインフォ

実には人間のような心を持つロボットは実現していマティクス国際協力機構（INCF）が発足。日本におません。それは、なぜか。結局、脳が分かっていけるニューロインフォマティクスの推進とINCFの窓ないからです」口役を担う神経情報基盤センター（甘利俊一センタ

こう語る臼井支朗チームリーダーは、現在の脳科ー長）が理研脳科学総合研究センター（BSI）内に設学の問題点を次のように指摘する。
「一人一人の研立され、臼井チームリーダーが副センター長に就任

究者は脳のごく一部分の研究しかできません。例えした。神経情報基盤センターでは、INCFの日本拠ば私は視覚系の研究を行ってきましたが、聴覚系な点 INCF日本ノード の立ち上げ準備を進め、ど他分野の研究動向をフォローすることは難しいの

2006年2月に発足させた。

です。各分野の研究は今、ものすごい勢いで進んで「ニューロインフォマティクスで重要なのは、脳にいるのですが、それぞれの研究者が所属する学会、

関するさまざまな知識を集約し、その本質を数理

論文を投稿する雑誌、用語も違います。一人の研究モデルとして記述することです。数学は科学の共者が脳全体を解明するのは不可能なんです」

通言語だからです。そして、数理モデルに基づくシ

ヒトの脳は1000億個もの神経細胞が複雑なネッミュレーションにより脳の働きを再現しながら、そトワークをつくり外界と相互作用するシステムとしのシステムを理解するのです。ニューロインフォマて機能している。脳に関する知識を統合して、脳ティクスの究極の目標は、コンピュータの中に脳全全体のシステムを理解するにはどうすればよいの体を再現すること。つまり、世界中の研究者が協力だろう。
「本当に人間の脳を理解したいなら、ニュして アトムの脳 をつくる取り組みが今、始まった

ーロインフォマティクスという方法しかないと思うんのです」

です」と臼井チームリーダーは言う。ニューロイン
フォマティクスは、インターネットやコンピュータ・シ

オールジャパンの体制で推進

ミュレーションなどの情報技術・情報科学を駆使し数理モデルに基づくシミュレーションを行えば、て、世界中の脳に関する知識を共有・統合し、脳その結果を実験データと突き合わせて、その数理のシステムを理解する方法である。
「私は、ニュー

モデルが妥当かどうかを検証することができる。

No. 309 March 2007 理研ニュース5

さらにシミュレーションによって未知の細胞の存

ラムが散逸してしまうという問題もありました」

在を予測することもできる。
「ニューロインフォマテ

臼井チームリーダーたちは、視覚系のニューロ

ィクスに関するプロジェクトの成果の一つとして、インフォマティクスの研究基盤となるデータベー

シミュレーションで 衝突回避細胞 の存在が予測スされました。例えば、カツオドリが魚を捕まえよう

ターネット上で公開した（図1 ）。「数理モデルとと水中に飛び込むとき、水面に 衝突 するタイミン

シミュレーション・プログラムをベースに、論文グを予測して、その直前に 衝突回避信号 を出すや実験データ、参考文献などを一括してインター細胞があるはずだ、と予測したんです。その細胞ネット上で公開する。それが私たちの戦略です。

の活動をきっかけに翼を畳んで、カツオドリは水中

そうすれば、世界中の研究者が自分のパソコンにに飛び込みます。こうした細胞の存在が、ニホンザ

さまざまなプログラムをダウンロードして活用でルを使った実験で実証されました。このようにシミきるようになります。追試して数理モデルの欠点ュレーションと実験を繰り返しながら、脳のシステや問題点を指摘したり、ほかのプログラムと統合

ムを解明していくことができます」

し、さらに研究を発展させることができるのです。

ビ ジ オ ー ム

Visiomeプラットフォーム を構築し、インシミュレーションはまた、薬の副作用を予測する

最新の知識がこのようなデータベースに集約さことにも利用できる。
「不整脈の治療薬の治験で、れ、インターネットを介して世界中の研究者が共視野に残像が残るという副作用が報告されました。

有する。さらにそれらの知識を統合して発展させ

それは、視細胞で働くある種のイオンチャネルに薬る。そういう仕組みをつくりたいんです」

が作用するためであることを、私たちはシミュレー

臼井チームリーダーたちは、Visiomeの基本仕ションで突き止め、これを実験で実証しました。シ

様や機能を継承した基盤プラットフォーム

ミュレーションで副作用が予測できれば、創薬のコ

XooNIps を開発・公開した（ http://xoonips.

ストを大きく削減できるはずです」「各分野の専門家にXooNIps
sourceforge.jp/）。

ズ ー ニ プ ス

しかし、このようなシミュレーションをほかの研を利用したデータベースの構築と運用をお願いし究者が利用して、研究をさらに発展させていくことています（ 図2 ）。データベースはその分野の最先は、これまでほとんど不可能だったと臼井チームリ

端の研究者がつくらないと、使い物になりません。

ーダーは指摘する。
「シミュレーション・プログラム

ですから、メンバーは日本の脳科学を代表する人が公開されてこなかったからです。論文に書かれたちです。INCF日本ノードでは、日本の得意な分ている情報だけでは、ほかの研究者がプログラム

野を中心にオールジャパン体制でニューロインフをつくり、追試することは難しいのです。しかも、

ォマティクスに取り組み始めたのです」

研究者が引退すると、その研究者がつくったプログ

XooNIpsは、INCFのほかの参加国も利用を検討している。さらに脳科学以外の分野でも反響を呼んでいる。
「今、大学の図書館の人たちが研究成

図1 Visiomeプラットフォーム

果を保存する仕組み（機関リポジトリ）づくりに取り組んでいて、慶応義塾大学ではXooNIpsを利用したデータベースを立ち上げました。現在、さらにほかの大学でも利用が検討されています。これは私たちが予想もしなかった展開ですね」
ニューロインフォマティクスの方法論は、脳科学だけでなく、細分化された現代の学問の成果を保存・共有・統合化することにも貢献するだろう。

脳の最大の謎を解く「同じ発音でも、話し手の口の動き方が変わると異なる音に聞こえるという現象があります。音の認
識に視覚が影響するのです。今まで私たち視覚系
http://platform.visiome.neuroinf.jp/modules/xoonips/の研究者がこのような現象を研究するには、聴覚系のことを一から勉強して、自分たちでモデルをつ6

理研ニュース No. 309 March 2007

くる必要がありました。それはあまり現実的ではありません。プラットフォームが整備されれば、例え本当に人間の脳を理解したいなら、
ニューロインフォマティクスという方法しかないと思うんです。

ば聴覚系のモデルをダウンロードし、それを自分た
ちがつくった視覚系のモデルと統合して、視覚と聴覚の相互作用をシミュレーションすることができるでしょう」
このような研究により脳の最大の謎の一つである 統合問題 に迫れるだろう。例えば、色と形

図2 INCF日本ノード構想

は脳の別々の部位で情報処理が行われる。それらがどのように結合され、例えば赤い丸や青い四角が認識できるのか、それが大きな謎なのだ。

INCF「今、脳科学では DNA やタンパク質などの分子レベルや神経細胞レベルの解明が急速に進んでいインターネットます。さらに色や形の識別など、個々の情報処理についても、ある程度分かってきました。最も分からないのは、脳の別々の部位で処理された情報がどのように統合され認識されるか、ということなのです」

ニューロルネサンス へ向けて「自分が面白いと思うことに熱中してやってきました」と振り返る臼井チームリーダー。 1992
まもる

年には、毛利 衛 宇宙飛行士がスペースシャトル
で行った、コイを使った宇宙実験にも参加した。

基盤プラットフォームXooNIps

現在、日本ノードでは、九つの分野のデータベース（プラットフォーム）の構築・運用が進められている。INCFの参加国は現在、アメリカ、イタリア、スイス、スウェーデン、チェ
コ、ドイツ、日本、ノルウェー、フィンランド、フランス、ベルギーの11ヶ国。今後、アジ
ア諸国も参加する見込みである。

宇宙酔いを引き起こす視覚−前庭系の仕組みを探る実験である。臼井チームリーダーは、視覚系の研究の面白さを次のように語る。「ものが見える

ミリア のような取り組み、人類のロマンだと思というのは、すごく不思議なことです。こんな不うのです」

思議なことはない。例えば、目でとらえているの

それでは、ニューロインフォマティクスの究極のは 2 次元の像。左右の網膜で 2 枚の映像を撮って目標である アトムの脳 はいつごろ完成できるのいるにすぎません。そこから3次元の世界を再現か。
「私は永遠に完成しないと思っています。です

するには情報が足りないんです。だから、脳はいからニューロインフォマティクスは、永遠に続く人

ろいろな仮定をして情報を補い、3次元の世界を類の大ロマンなんです」

計算してつくり出しているんです。色が見えるのその大ロマンは私たちに何をもたらすのか。
「科

も、とても不思議。物理的には色なんてありませ

学も哲学も宗教も、脳が生み出したものです。脳ん。脳がある波長の光を色として知覚しているだ

科学の進展により、それらが融合され、かけがえけです。つまり、見えているのは、脳が勝手につのない地球で人類が平和に楽しく生きていく知恵

くり上げたイメージなのです」

を見いだす。そんな ニューロルネサンス の時代

さらにニューロインフォマティクスへの想いをが来ることを、私は期待しています」

こう続ける。「私たちの世代で、さまざまな脳機能の数理モデルをつくる。次の世代の人たちがそれらを統合する。そのような時間スケールでニューロインフォマティクスの取り組みを考えています。ニューロインフォマティクスは、世代を超えて100年以上にわたって建設が続けられ、いつ完成するか分からないガウディの サグラダ・ファ

アトムは、埼玉県新座市に特別住民登録されている。
関連情報：●『ニューロインフォマティクス−視覚系を中心に−』オーム社（2006）●「ニューロインフォマティクスからみたバーチャルブレイン計画」（『生体の科学』Vol.57 No.4 2006年8月発行）

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SPOT
NEWS

2月、3月といえば花粉症に悩まされる人にとって、スギ花粉情報が気掛かりな季節。花粉症をはじめ、ぜんそくなどのアレルギーに悩まされる人々にとって明るい研究成果が昨年末に発表された。結核予防に広く用いられている、結核菌を弱毒化したワクチン「BCG」が、結核菌ワクチン「BCG」がアレルギー発症を抑えるメカニズムを解明

アレルギーを制御する仕組みが明らかにされたのだ。BCGがアレル
ギーを抑える効果に関しては、いまだ定説に至ってはいないが、そのメカニズムを明らかにしたのは今回が初めてとなる。この成果は、
理研免疫・アレルギー科学総合研究センター（RCAI）と千葉大学大学
院医学研究院との共同研究によるもの。この成果について、RCAI 免

2006年12月18日、文部科学省においてプレスリリース

まさる

疫制御研究グループの谷口 克グループディレクターに聞いた。

――アレルギーはなぜ発症するのですか。

BCG
NKT細胞

谷口：花粉症、ぜんそくなどのアレルギー患者は、この20年

Bリンパ球
IgE

り かん

間で先進国を中心に急増し、日本ではいまや30 ％が罹患しているといわれます。アレルギーはBリンパ球が「免疫グロブ
リンE
（IgE）
」という抗体を産生することにより発症することを、

RCAIの特別顧問、石坂公成・照子夫妻が1966年に発見しました。IgEが体内に入った異物を認識し、それを引き金にして発症するといってもよいわけです。急増している原因は、

IL-12
自然免疫受容体にBCGが結合

IL-21
活性化

IL-21を産生

細胞死

IgEの
産生低下

図 BCGがNKT細胞を介してIgE産生を抑制するメカニズム
樹状細胞上の自然免疫受容体にBCG成分が結合すると、樹状細胞はインターロ
イキン12（IL-12）を介してNKT細胞を活性化させる。活性化したNKT細胞はIL21を産生し、アレルギーを起こすBリンパ球だけを細胞死に誘導する。

衛生環境が向上し、幼少時に感染性病原体に感染する機会が減ったため という「衛生仮説」が提唱されていました。
●

ーロイキン21（IL-21）」に着目しました。IL-21はマウスやヒト――アレルギーとBCGはどんな関係があるのですか。

でIgEの産生を抑制することが知られています。実際にBCG

谷口：BCGワクチンを接種し、ツベルクリン反応が陽転したをマウスに接種した結果、NKT細胞からIL-21がつくられるこ

子どもにおいては、ぜんそくなどのアレルギー発症の割合がとが分かりました。その後、IgEを産生するBリンパ球に、活性低くなることが報告され、アレルギーの治療に役立つのでは化したNKT細胞を加える実験を行いました。その結果、Bリ

ないかと期待されていました。ところが、 結核菌を弱毒化

ンパ球の細胞死が誘導され、IgEの産生が90％以上も減少ししたワクチンであるBCGの細菌成分がアレルギーを制御すました。ところが、IL-21に対する抗体でIL-21の働きを抑えるる という衛生仮説を証明するメカニズムがはっきりせず、と、IgE産生は低下しませんでした。このことから、BCGによBCGがなぜアレルギーに効果的なのか という具体的な仕って活性化したNKT細胞がIL-21を介してIgEの産生を減少

組みは分かりませんでした。

させることを突き止めました（図）。また、このメカニズムがヒ●――実験はどのようにして行ったのですか。

トでも同じように働いていることも明らかにしました。
●

谷口：マウスにBCGを接種すると、免疫をコントロールする――新しいアレルギー治療法の開発につながりますね。

と考えられている「ナチュラルキラーT細胞（NKT細胞）」が

谷口：ボランティアに協力いただいた実験では、BCG を注

25％以上増加し、血清中のIgE濃度が低下することが分かり射してもIL-21をつくらず、このメカニズムが働かないケースました。次に、NKT 細胞とIgE の関係を調べるため、遺伝もあり、遺伝的な背景など衛生仮説以外の要因があることも的に NKT 細胞を欠損させたマウスに BCG を接種したとこ

分かってきました。この研究をベースにすれば、BCG や細ろ、今度はIgEの濃度は低下しませんでした。このことから、菌の成分などを使った新しいアレルギー治療法の開発につ

BCG によるアレルギーの抑制反応には NKT 細胞が重要なながっていくと思います。私たちはいっそう安全で効果的な役割を果たしていることが分かりました。

アレルギー治療法の開発を目指しています。

●――そのメカニズムは。
谷口：NKT細胞がどのようにアレルギー反応を抑制するのかを調べるため、サイトカインの一つで近年発見された「インタ8

理研ニュース No. 309 March 2007

本成果は、米国の科学雑誌『The Journal of Experimental Medicine 』、毎日新聞（12/19）などに取り（12月25日号）に掲載され、朝日新聞（12/19）
上げられた。

SPOT
NEWS

2006年12月28日、世界に冠絶する加速器の完成を知らせる成果を発表した。水素からウランまでのすべての元素を加速し、約4000種
もの不安定核（RI）ビームを生み出す世界最強の「RIビームファクト
リー（RIBF）」の心臓部、「超伝導リングサイクロトロン（SRC）」から

世界唯一の超伝導
リングサイクロトロン完成

ファーストビームを取り出すことに成功したのだ。ファーストビー「RIビームファクトリー」の心臓部でファーストビーム

このような多段式のリングサイクロトロンを使った重イオンの加速

ムは、アルミニウムイオンを線形加速器で加速し、さらに3基のリン
グサイクロトロンで順次加速し、重イオンビームとして取り出した。
はもちろん、超伝導リングサイクロトロンを使った重イオンの加速は世界初。今回の快挙について、仁科加速器研究センター 加速器技

2006年12月28日、理研RIBF棟2F会議室で記者会見――サイクロトロンとはどんな加速器ですか。
後藤：米国のE. O. ローレンスが考案したもので、磁場と高術開発グループの後藤 彰グループディレクターに聞いた。

18GHz
ECRIS

RILAC

RRC

IRC

炭素薄膜
（チャージストリッパー）

SRC
BigRIPS

周波電場をうまく組み合わせることによってイオン（荷電粒子）を渦巻状に運動させながら高いエネルギーまで加速する装置です。リングサイクロトロンはできるだけ高いエネル
ギーが得られるように工夫されたものです。
●――なぜリングサイクロトロンを3基、新設したのですか。
後藤：自然界で最も重いウランまでの元素のイオンを大強

27

Al 6＋

27

Al 10＋

27

Al 10＋

2.7 MeV/核子 45 MeV/核子（光速の8%） （光速の30%）

27

Al 10＋

27

Al 10＋

114 MeV/核子 345 MeV/核子（光速の45%） （光速の70%）

図1 アルミニウムビームの加速
ECRイオン源（ECRIS）でアルミニウム-27の6価のイオンを生成、RILACで加速した後、炭素薄膜を通過させてイオンの電子の一部をはぎ取り10価に変換。
RRCで加速した後、IRCとSRCでそれぞれ加速。

度で、そして目標である光の70％まで加速するためには、リングサイクロトロンで段階的にエネルギーを上げていく「多段加速方式」がどうしても必要でした。そのため、これまで
すでに稼働している線形加速器（RILAC）と理研リングサイ
クロトロン（RRC）からなる加速システムの後段に、固定加速周波数型リングサイクロトロン（fRC）、中間段リングサイク
ロトロン（IRC）、超伝導リングサイクロトロン（SRC）の3基のリングサイクロトロンを新設したわけです。なお、今回のア
ルミニウムイオンのファーストビームには（アルミニウムが比較的軽いため）fRCは使いませんでした。
●

図2 ファーストビーム確認の瞬間の中央コントロール室（2006年12月28日16：00）――ファーストビームはどのようにして得たのですか。
後藤：RILAC で光速の8％まで加速、さらにRRC で光速の30％まで、IRCで光速の45％まで、最後に世界最高性能を●持つ SRC で光速の 70 ％、エネルギーにして核子当たり――今後の予定は。

345MeVまで加速し、そのビームを取り出しました（図1）。

後藤：ファーストビームに引き続き、近々、ウランを加速す●る予定です。私たちの目標は、水素からウランまでの全元――SRCの性能について教えてください。

素を加速して種々のRIビーム（約4000種が可能）を発生させ、

後藤：ビーム偏向能力は、史上最強の8テスラメートル（Tm）

新たな原子核モデルの構築や、元素の起源の解明はもちろです。これは、SRCの6台の超伝導セクター電磁石全体を純ん、RIビームファクトリー（RIBF）
としてRI技術による新産業

ろうえい

しゃへ い

鉄で覆い漏洩磁場を遮蔽するという新しいアイデアを採用しの創出に貢献することです。そうして、世界で最も魅力あるて実現しました。総重量は8300トン。4000リットルの液体ヘ

加速器科学の研究拠点となることを目指しています。

リウムを使い、超伝導状態を保つようにしています。SRCの建設には先例がないことに加え、技術的な難しさ、構造の複雑さなどのため、設計から完成まで12年かかりました。

本成果は朝日新聞（12/29）、読売新聞（12/29）、毎日新聞（12/29）などに取り上げられた。

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FACE

細胞表面をびっしりと覆っている糖鎖（図）。糖鎖は糖分子がつながり合った一群で、そこにどんな細胞が存在しているのかを周囲の細胞に伝える情報分子としての役割や、タンパク質の機能を補ったりと、多彩な機能を持つ。また、その時々に応じて変化し、生体にとっ謎だらけの 糖鎖 に迫る
女性研究者
北爪 しのぶ（きたづめ しのぶ）
1968年、埼玉県生まれ。39歳。埼玉県立浦和第一女子高校出身。
1990年、東京大学理学部卒業。1995年、同大学大学院理学系研究科生物化学専攻博士課程修了。1997年、理化学研究所入所。

て重要な役割を果たしている。しかし糖鎖の機能を調べる研究は、遺伝子やタンパク質などの生体物質に比べ、まだまだ未踏の領域ばかりというのが現状だ。果敢にもこの領域を開拓しようと奮闘する、
北爪しのぶ研究員（フロンティア研究システム 糖鎖機能研究チーム）。

2003年「日本女性科学者の会奨励賞」、2005年「文部科学大臣賞若手科学者賞」を受賞するなど、着実に業績を挙げてきた北爪研究員の素顔に迫る。

小学生のころは男の子を追いかけ回すほど活発だった北爪研究員。
「野口英世の伝記を読んで、お医者さんになりたいと思っていました」と、当時を振り返る。中学ではバレーボール部に入り、部長も務めたが「背が低かったので向いてない……」、自分に何ができるのか悩みつつ、高校では生物部に入った。
「伊豆の海に行って、磯採集したものをみそ汁に入れて食べたり、イナゴを採集して佃煮にしたり……、生
物部っていうよりも、野外活動の部でした（笑）
」。
◆「 4 年生のときに、井上康男先生の1986 年、東京大学入学。
糖鎖の研究室に入りました。自分の研究スタイルは、井上先生の生体物質化学をベースにした研究姿勢の影響を受けて細胞表面います」。分子生物学が主流の時代に糖鎖を選んだ理由

シアル酸

糖鎖

は？ 「みんながやっていないことをやりたかったからですね」。糖鎖とは？「細胞表面は糖鎖で覆われています（ 図）。

脂
質
二
重
膜

細胞にとっての表情というか顔みたいな部分。例えば、がんになるとその細胞はがん細胞の表情をする。要するに、がんに特異的な糖鎖を細胞の表面に出すんです」。糖鎖の働きは？「タンパク質の機能を補ったり、がんの転移、免疫の応答、細胞接着など幅広い働きをしています」◆

糖タンパク質

細胞内

図 細胞表面の模式図（『サイエンティフィック・アメリカン』より転載）

博士課程修了後、米国に渡りニューヨーク州立大学、イリノイ州立大学を経て、1997年、理研に研究の場を移した。
渡米中に結婚し、現在は5歳と8歳の男の子の母親でもある。

学総合研究センターの西道隆臣チームリーダーとの話をきっ子育てと研究の両立について尋ねると「理研は子育てしなかけに、アルツハイマー病の原因物質 βアミロイド（Aβ）

がら研究するには最適な場所。私の場合、上司のサポートの生産にかかわる酵素 BACE1 がシアル酸転移酵素を切やテクニカルスタッフの方の存在も大きかったですね。今断することを発見。そして近々、新しい成果について発表

は託児所もあります。理研には女性が働きやすい研究環境があるそうだ。

があります。もっとたくさんの女性に来てほしいですね」◆◆

最後に糖鎖の研究は面白いか？ と尋ねたところ、「糖鎖の理研では、糖鎖の中でも一番端に付く糖、 シアル酸 （ 図 ）機能は糖鎖ごとに違いがあり、どうやってアプローチしていに注目して研究を進めてきた。シアル酸とは？「負電荷を持

くか……、ワクワクするんです。今後は、シアル酸を含めたっているので、糖鎖の中でもほかの分子によって認識され糖鎖の機能を中心に研究したいですね」と意気込みを聞かやすい目印となるところです」。糖鎖にシアル酸を付加するせてくれた。北爪研究員が謎だらけの 糖鎖 を攻略する姿

シアル酸転移酵素 について調べていたところ、理研脳科を追い続けたい。

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理研ニュース No. 309 March 2007

T O P I C S
伊吹文部科学大臣、和光研究所を視察
ぶんめい

伊吹文明 文部科学大臣が 1月15日、理ン を使い重イオンビームの取り出しに

研和光研究所を視察しました。伊吹大成功したことについて説明を受け、熱心臣は野依良治理事長の案内で、超精密に耳を傾けていました（写真）。視察後、加工技術の ELID研削システム、スーパ

最初に「認識を改めました」と語り、「基ーコンピュータ、脳科学研究、RIビーム

礎研究だけでなく、実際に役立つ研究

ファクトリー（RIBF）を視察。RIBFではもずいぶんやっているし、国際的な研究

12月28日に 超伝導リングサイクロトロ者もいて驚いた」と語りました。

分子イメージング研究プログラムの研究拠点が神戸に集結
理研フロンティア研究システムのもと

辺恭良プログラムディレクターからは、

で、「分子イメージング研究プログラム」

研究プログラムの紹介があり、参加者の研究拠点がポートアイランド（神戸市）

は熱心に聞き入っていました。

に開所し、研究を開始しました。1月18

また、「分子イメージング研究シンポ日に行われた開所式で、野依良治理事

ジウム 2007−創薬プロセスの革新−」

長は「最先端の研究を結集し、分子イメ

を 1 月 18 〜 19 日に神戸国際会議場でージング技術を高度化して創薬候補物（独）放射線医学総合研究所と共催しま質探索の研究を行っていく、世界の分した。両日とも 500 名ほどの参加者で子イメージング研究を牽引していくも会場が満席になり、この研究に対するのでありたい」と決意を述べました。渡

関心の高さがうかがえました。

平成19年度一般公開のお知らせ
科学技術週間〈2007年 4月 16日（月）〜の日程で一般公開を行います。

22日（日） 科学こそ 世界をつなぐ 共通

理研の最先端の科学研究に親しんで

語 〉の行事として、当研究所では下記いただくため、研究室・施設の公開をはじめ、講演会、各種のイベントを行います。多数の方のご来場をお待ちしております。
（入場無料）● 和光研究所● 播磨研究所（SPring-8施設公開に合わ● 神戸研究所

場所：埼玉県和光市広沢2-1
日時：4月21日（土）9：30〜16：30（入場は16：00まで）
問合せ先：広報室
TEL：048-467-9954（一般公開専用）

せて公開）
場所：兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1
日時：4月22日（日）9：30〜16：30（入場は15：30まで）
問合せ先：播磨研究所 研究推進部 総務課
TEL：0791-58-0808

場所：兵庫県神戸市中央区港島南町2-2-3
日時：4月21日（土）10：00〜16：00（入場は15：30まで）
問合せ先：神戸研究所 研究推進部 総務課
TEL：078-306-3021● 筑波研究所

場所：茨城県つくば市高野台3-1-1
日時：4月18日（水）10：00〜16：00
4月21日（土）13：00〜16：00
問合せ先：筑波研究所 研究推進部 総務課
TEL：029-836-9111（代表）● 横浜研究所

場所：神奈川県横浜市鶴見区末広町1-7-22
日時：6月23日（土）10：00〜17：00（入場は16：30まで）
問合せ先：横浜研究所 研究推進部 企画課
TEL：045-503-9110

岩木正哉 主任研究員 逝去
岩木主任研究員は、イオンビームを用技術部門の高度化に大きく貢献されまター 前センター長の岩木正 哉 主任研いた各種材料の表層改質技術の確立にした。また、産業界における技術指導な究員は、かねてより病気療養中のとこ

おいて世界をリードし、人工硬膜や人工ど多方面にも積極的に力を注がれましろ、1月30日、逝去されました。59歳。

血管の開発に従事するとともに、理研のた。謹んでご冥福をお祈り申し上げます。

理研和光研究所先端技術開発支援セン
まさ や

No. 309 March 2007 理研ニュース

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原 酒

我在西藏做宇宙線的研究（チベットで宇宙線の研究をしています）
土屋晴文
TSUCHIYA Harufumi
中央研究所 牧島宇宙放射線研究室 協力研究員

本では見られない澄み日

八井での理研の宇宙線

羊

切 った 青 い 空 の 下 、

観測実験は、理研の板

かっ ぽ

ヤク たちが闊歩する。そう、橋分所にあった装置（写真2）

ここはチベット（写真1）。中国を移設して 1998 年 10 月にス

シーツァン

語では西藏 。そのチベットのタートしました。その装置

中心都市ラサから北に90km

で、太陽での大爆発（太陽ヤンパー チンほどのところに羊八 井 がありフレア）と同期して地球に

写真1 広大なチベットの風景と筆者（1999年）

ます。標高は 4300m で富士

やって来る中性子や陽子を山 よりも 高く、平 均 気 圧 は捕らえます。実際に2005年1

600hPa です。現地でパルス

月 20 日に起きた大きな太陽

オキシメーターという器具をフレアで、非常に高エネル

使って血中酸素濃度を測るとギーの中性子や陽子がこの80％程度。日本で測るとほぼ装置で観測され、太陽での100 ％なので、酸素の薄さが加速メカニズムの解明に大分かります。もし高地トレー

きな貢献をしています。

ニングをしたい人がいれば、ほど「スタートしまし写真2 理研板橋分所から移設した宇宙線観測装置

先

お勧めの場所です。

た」なんてさらっと書て、羊八井には国際宇宙線観測所という施設がありまさきましたが、富士山より高いところでの作業なので、そのしす。東京大学の宇宙線研究所を中心とするグループ

んどさたるや、二日酔いでずっと働かされている感じでしょが、1990 年ごろに日中共同の宇宙線観測実験をスタートさうか（たいしてしんどくないとの声も聞こえてきそうです

せたのがその始まりです。 宇宙線 とは宇宙の至る所からやが）。実は建設当時、私は名古屋大学の学生で、理研の装置って来る高いエネルギーの粒子（90％以上が陽子）のことで、のすぐ隣で別の装置をせっせとつくっていたので、そのしん

その発見から 1 世紀近くになります。しかし、宇宙線がいっ

どさはよく分かっています。さらに、私は1998年からほぼ毎

たいどこでどうやってつくられているのか、今でも大きな謎

年、羊八井に赴いており、2006年で10回目になりました。10なのです。 その昔、理研に在籍していた仁科芳雄博士も仁回も行くとさすがに慣れたもので、1週間くらいシャワーを浴科型電離箱と呼ばれる装置を製作し、この謎に挑んでおり、

びなくてもまったく気にならなくなります。もともと羊八井はその解明はわが牧島宇宙放射線研究室の悲願
（？）
なのです。

非常に乾燥しているので、汗は気にならないのですが、実それ故現在、X線天文衛星、光学望遠鏡、南極の氷、そしては。最後には結局、血中酸素濃度が低くなったり臭くなった

羊八井の宇宙線観測装置などのさまざまな手段を駆使して、りと、羊八井での生活は大変ですが、謎ばかりの宇宙線のこ

皆頑張っています。

とをもっと知りたいのです。そうでなければ、趣味では絶対に登らない山に、こう何度も行かないっしょ!

理研ニュース3
No. 309
March 2007発行日

平成19年3月5日

編集発行

独立行政法人 理化学研究所 広報室〒351-0198 埼玉県和光市広沢2番1号
phone: 048-467-4094［ダイヤルイン］

デザイン
制作協力

株式会社デザインコンビビア
有限会社フォトンクリエイト
再生紙（古紙100%）を使用しています。

fax: 048-462-4715『理研ニュース』はホームページにも掲載されています。

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