Program§ 総会【 議長：会長 土屋弘行 】
12：40 ‐ 13：00
Ⅰ．会長挨拶
Ⅱ．庶務報告事業計画および報告

Ⅲ．会計報告1．決算報告Ⅳ．編集報告優秀原著論文賞授賞式

2．予算計画§ 平成30 年度（第15 回）金沢大学十全医学賞受賞記念講演【 進行：集会理事 河﨑洋志 】
13：00 ‐ 13：35
会長挨拶

金沢大学十全医学会

土屋

弘行

授与式
受賞講演

「ウイルスによる頭頸部癌発癌・転移機構の解明」
金沢大学医薬保健研究域医学系

耳鼻咽喉科・頭頸部外科学

講師

近藤

悟

先生

§ 学術集会 『細胞の品質管理』【進行：集会理事 河﨑洋志 】【開会挨拶・座長：金沢大学十全医学会集会理事 篁 俊成 】

13：45 ‐ 14：45

特別講演「小胞体の機能と制御のダイナミクス」
京都大学大学院理学研究科

生物物理学

森

教授

和俊

先生

【座長：金沢大学十全医学会集会理事 河﨑洋志 】

14：45 ‐ 15：45

特別講演「オートファジー：細胞内の分解システム」
東京大学大学院医学系研究科

分子生物学

水島

教授

昇

先生

15：45 ‐ 16：10 コーヒーブレイク

16：10 ‐ 16：45【座長・閉会挨拶：金沢大学十全医学会集会理事 華山力成 】「分子ナノゲート核膜孔複合体の動的構造と機能と病態」
金沢大学ナノ生命科学研究所

教授

Richard Wong 先生

16：45 ‐ 17：45

特別講演「単一細胞計測のためのナノピペットバイオセンサーの開発」
Imperial College London ／金沢大学ナノ生命科学研究所

教授

Yuri Korchev 先生

〈第 15 回 十全医学賞受賞〉( 総説：金沢大学十全医学会雑誌 127 巻 3 号 掲載 )ウイルスによる頭頸部癌発癌・転移機構の解明
Analysis of cancer initiation and metastasisof viral carcinogenesis of head and neck cancer
金沢大学医薬保健研究域医学系耳鼻咽喉科・頭頸部外科学

近

藤

悟

頭頸部癌は全癌の6% を占める悪性腫瘍である。そのトショウジョウバエ相同体 Siah1 という低酸素環境で高多くは、喫煙・飲酒など環境因子によって惹起されるが、発現する分子を介し、血管新生を誘導し転移を誘導し、ウイルスによって惹起されることがあるのも特徴的で

上咽頭癌組織における発現は予後不良因子であるといある。中咽頭に存在する口蓋扁桃、上咽頭に存在する咽うことを発見した1), 2)。また、LMP1 は転移だけでなく発頭扁桃はワルダイエル輪を構成し、免疫装置であると同癌においても重要であり、LMP1 が近年提唱されてきた時にウイルス発癌の母地としても知られる。代表的な悪「癌幹細胞」性を誘導する上での必須因子であることを性腫瘍として、エプスタインバールウイルス（EBV）に関示した。癌においても正常の幹細胞と同じ性質を有した連する上咽頭癌、ヒト乳頭腫ウイルス (HPV) に関連する細胞集団「癌幹細胞」が存在し、この「癌幹細胞」が様々な中咽頭癌が挙げられる。このような比較的狭い領域に性質の癌細胞を供給し階層性を有する腫瘍組織を構成全く異なったウイルスにより悪性腫瘍が発生することする。我々はLMP1 を導入した上皮細胞が「癌幹細胞」性は不思議な現象であり、その全貌は分かっていない。

を獲得し上皮間葉転換を起こすことを解明した3)。我々

我々は、これらのウイルス発癌機序の解明を目指し研究

は、継続的に上咽頭癌の発癌・転移の研究を行い4)、今後を行ってきた。

は、LMP1 を標的とした治療法の開発を目標にさらに研

上咽頭癌は、EBV によって発癌する悪性腫瘍であり高究を進めている。

転移性の癌である。我々は、EBV の主要な癌遺伝子で上一方で、先進国でHPV による中咽頭癌の発症が急激に咽頭癌に高発現する潜伏膜蛋白１（LMP1）が高い転移能増加し問題となっている。ある試算では、2020 年までにを誘導することを報告してきた( 図 )。特に、LMP1 がヒ

米国におけるHPV 関連中咽頭癌の罹患率は、女性の悪性

図．LMP1 による浸潤・転移関連因子の発現調節と転移能亢進のメカニズム− 2 −腫瘍の上位を占める子宮頚癌の罹患率を上回ると考え頭扁桃にEBV 量が多く、EBV の咽頭扁桃への指向性が示られ、その病態解明は急務である。しかし、HPV による唆された。

中咽頭癌発癌機序は今のところ不明である。子宮頚癌にこのようにウイルス発癌が特徴的な頭頸部領域であおいては、ウイルスゲノムが宿主ゲノムに組み込まれるるが、その発癌転移機構はユニークなもので、そこからインテグレーションという現象が、発癌段階で重要であ見つかった現象は頭頸部癌にだけ限定されず腫瘍学・ウる。2007 年 に 抗 ウ イ ル ス 作 用 を 持 つ 内 因 性 免 疫 のイルス学全体の発展に寄与する。今後も継続して頭頸部

APOBEC3 (A3) が、HPV のウイルスゲノムに変異を誘導

癌の発癌機構を解明していきたい。

蓄積し、子宮頚癌の前癌病変を形成するという報告がな参された。我々は、このA3 とウイルス遺伝子のインテグ

考

文

献

レーション比を解析し、A3 が発癌に関与するか検討し1 ) Kondo S, Seo SY, Yoshizaki T, et al.: EBV latent membrane

た。中咽頭癌の生検組織中に、インテグレーション時にprotein 1 up-regulates hypoxia-inducible factor 1alpha throughは欠失する遺伝子のE2 領域に、A3 特異的な変異を認め、

Siah1-mediated down-regulation of prolyl hydroxylases 1 and 3 in

A3A 発現がインテグレーション比と相関することが分かり、A3 が発癌に関与する可能性が考えられた 。この研

nasopharyngeal epithelial cells. Cancer Research 66, 9870-7, 2006
2) Kitagawa N, Kondo S, Wakisaka N, et al.: Expression of5)

究からこれまで分かっていなかったHPV による中咽頭癌発癌機構の一部が解明された。
同じワルダイエル輪という免疫装置にあり、対照的に
EBV は上咽頭に、HPV は中咽頭に悪性腫瘍を惹起する。
なぜ、二つの悪性腫瘍の母地が異なるのか理由は分かっていない。これらの疑問を解明すべく、我々はEBV と関連が深い上咽頭癌組織中のHPV 陽性率を検討した。そseven-in-absentia homologue 1 and hypoxia-inducible factor 1
alpha: novel prognostic factors of nasophar yngeal carcinoma.
Cancer letters 331:52-57, 2013
3 ) Kondo S, Wakisaka N, Muramatsu M, et al.: Epstein-Barrvirus latent membrane protein 1 induces cancer stem/progenitorlike cells in nasopharyngeal epithelial cell lines. Journal of virology
85:11255-64, 2011
4 ) Yoshizaki T, Kondo S, Wakisaka N, et al.: Pathogenic role ofの結果、上咽頭癌組織でHPV 陽性であったのは、僅か2

Epstein-Barr virus latent membrane protein-1 in the development

例で、その2 例もEBV との重複感染例であった。このこof nasopharyngeal carcinoma. Cancer letters 337:1-73, 2013とから上咽頭癌の大部分の原因はEBV で惹起され、HPV5 ) Kondo S, Wakae K, Wakisaka N. et al.: APOBEC3A associatesとの関連性は低いことが分かった。また、我々は口蓋扁with human papillomavirus genome integration in oropharyngeal

桃と咽頭扁桃におけるEBV 感染率を成人と小児群に分cancers. Oncogene 36:1687-1697, 2017

け比較すると、小児でも成人でも、上咽頭に存在する咽Profile近藤悟（こんどう

略歴
1999 年 03 月
1999 年 04 月
2003 年 03 月
2007 年 04 月
2011 年 04 月
2016 年 11 月さとる）

金沢大学医学部医学科卒業
金沢大学医学部附属病院耳鼻咽喉科入局
米国ノースカロライナ大学ラインバーガー癌研究所研究員
金沢大学医学部附属病院耳鼻咽喉科・頭頸部外科学助教
金沢大学附属病院耳鼻咽喉科・頭頸部外科学助教
金沢大学附属病院耳鼻咽喉科・頭頸部外科学講師− 3 −小胞体の機能と制御のダイナミクス
Dynamics of function and regulation of the endoplasmic reticulum
京都大学大学院理学研究科 生物科学専攻
生物物理学教室森和俊

新規に合成された分泌タンパク質や膜タンパク質のProtein Response; UPR) が活性化される ( 図 ) ．UPR は，

高次構造形成が行なわれる小胞体は，これらのタンパク

小胞体ストレスを感知し小胞体膜を貫いたシグナル伝質が正しい立体構造をとっているかどうか峻別する能達を行うことができるセンサー兼トランスデューサー

力を有し，タンパク質の品質を管理するオルガネラとしによって媒介され，哺乳動物では，PERK ( 小胞体膜貫通て知られている．正しく折り畳まれたタンパク質はゴル型リン酸化酵素 )，ATF6 ( 小胞体膜貫通型転写因子 )，ジ装置以降の分泌過程に進むことが許され，折り畳まれIRE1 ( 小胞体膜貫通型リボヌクレア−ゼ ) というユビキていないタンパク質は小胞体に留められる．小胞体内にタスに発現している3 つのタンパク質が重要な役割を果

は高次構造形成を介助・促進する分子シャペロンやたしている．これら3 つの経路の活性化により，新規合

フォールディング酵素 ( 小胞体シャペロン ) が多種多量

成タンパク質がそれ以上小胞体内に送り込まれないよに存在し，通常，新生タンパク質は効率よく折り畳まれ

うに翻訳を抑制する小胞体の負荷軽減，小胞体シャペロている．一方，折り畳みに失敗したタンパク質は細胞質

ンの転写誘導による折り畳み容量の増強，ERAD 因子のに引き出され，ユビキチン・プロテアソーム系により分転写誘導による分解システムの活性化の3 つの対応がな解される．この廃棄システムは小胞体関連分解機構

され，小胞体の恒常性は維持される．それでもなお小胞Endoplasmic Reticulum-Associated Degradation (ERAD)

体ストレスが持続する場合は，細胞がアポトーシスを起と呼ばれている．このように，折り畳みと分解という2こし排除される2)．

つの相反する仕組みによって小胞体におけるタンパク
質品質管理は成立している ．

具体的には3)，活性化されたPERK は翻訳開始因子2 のαサブユニット (eIF2α) をリン酸化して翻訳を全般的に

1)

しかしながら，いわゆる小胞体ストレスと総括されて抑制する ( その間に既存の小胞体シャペロンが構造異常いる状況下で，小胞体内に高次構造の異常なタンパク質

タンパク質の修復を行う)．小胞体ストレスが持続すれが蓄積すると小胞体ストレス応答 ( 英語ではUnfolded

ば，小胞体ストレスを感知してゴルジ装置へ移行した− 4 −ATF6 がゴルジ局在性の2 つのプロテアーゼ (S1P とS2P)

参による連続切断を受け，膜から遊離した転写因子領域

考

文

献

pATF6(N) が核へ移行して小胞体シャペロンの転写を活

1. B. Bukau, J. Weissman, A. Horwich, Molecular chaperones

性化する．転写誘導された小胞体シャペロンは構造異常

and protein quality control. Cell, 125, 443-451 (2006)

タンパク質を修復する．それでも小胞体ストレスが持続

2. K. Mori, Tripartite management of unfolded proteins in theすれば，活性化されたIRE1 が開始するXBP1 mRNA のス
プライシング反応によって産生された活性型の転写因子
pXBP1(S) がpATF6(N) と ヘ テ ロ ダ イ マーを 形 成 し てERAD 因子の転写を活性化する．転写誘導されたERAD
因子は構造異常タンパク質の分解を始める．このように小胞体は，時間依存的に対応を変化させながら小胞体ス
トレスを解消して恒常性を維持することができる4)．
本講演では，最先端の研究成果5) を交えながら，小胞体
ストレス応答の分子機構，進化，生理的意義ならびに疾endoplasmic reticulum. Cell, 101, 451-454 (2000)
3. K. Mori, Frame switch splicing and regulated intramembraneproteolysis: key words to understand the unfolded protein
response. Traffic, 4, 519-528 (2003)
4. K. Mori, Signalling pathways in the unfolded protein
response: development from yeast to mammals. J. Biochem., 146,
743-750 (2009).
5. T. Ishikawa et al., UPR transducer BBF2H7 allows export oftype II collagen in a cargo- and developmental stage-specificmanner. J. Cell Biol., 216, 1761-1774 (2017)

患への関与等についてお話ししたい．

Profile
森

和俊（もり

かずとし）

略歴
学歴： 1981 年

京都大学薬学部卒業

1983 年

同大学院修士課程修了

1985 年

同大学院博士課程中退（1987 年 京都大学薬学博士）
岐阜薬科大学助手

1989 年

米国テキサス大学博士研究員

1993 年

株式会社エイチ・エス・ピー研究所副主任研究員

1996 年

株式会社エイチ・エス・ピー研究所主任研究員

1999 年

京都大学大学院生命科学研究科助教授

2003 年

京都大学大学院理学研究科教授

賞罰： 1997 年

日本生化学会奨励賞

2014 年

倉敷市民栄誉賞

2005 年

第 4 回ワイリー賞

2015 年

国際細胞ストレス学会メダル

2006 年

日本生化学会第 1 回柿内三郎記念賞

2015 年

トムソン・ロイター引用栄誉賞

2008 年

第 26 回大阪科学賞

2015 年

京都大学孜孜賞

2009 年

カナダガードナー国際賞

2016 年

岡山県文化特別顕彰2010 年

紫綬褒章

2016 年

恩賜賞・日本学士院賞

2012 年

平成 23 年度 上原賞

2017 年

日本内分泌学会マイスター賞

2014 年

平成 25 年度 朝日賞

2017 年

岡山県三木記念賞

2014 年

アルバート・ラスカー基礎医学研究賞

2017 年 2018 年 ブレークスルー賞生命科学分野

2014 年

ショウ賞生命科学医学分野

2018 年

− 5 −

文化功労者

オートファジー：細胞内の分解システム
Autophagy: an intracellular recycling system
東京大学大学院医学系研究科

水島

分子生物学分野昇

オートファジーとは

栄養飢餓状態になるとオートファゴソームの数が急増

細胞内には2 つの主要な分解システムがある。ひとつし、細胞あたり100 個を超えるようになる。つまり、外部はユビキチン・プロテアソーム系で、不要あるいは不具に栄養がないことを察知すると、細胞は自分自身を過剰合の生じたタンパク質を個々に分解するしくみである。

に分解して（自分を食べて）栄養源としているのである。

ユビキチンが不良品の標識として働き、それをプロテア
ソームが分解する。ユビキチンの発見者らは2004 年にオートファジーの分子機構と役割

ノーベル化学賞を受賞している。プロテアソームは田1990 年代の大隅良典博士（現・東京工業大学、2016 年

中啓二博士（現・東京都医学総合研究所）によって全容がノーベル生理学・医学賞）による酵母を用いた遺伝学的明らかにされた。

研究がブレークスルーとなり、オートファジーに必要なもうひとつの仕組みがオートファジーである。オー遺伝子が次々と明らかにされた。私は1997 年に大隅良典

トファジーはタンパク質を一つずつ分解するのではな

研究室に参画し、酵母オートファジーの研究を開始しく、細胞質の一部をまとめて分解する（図１）。まず、扁た。すぐに、これらの遺伝子は酵母だけに備わっている

平な膜が曲がりながら細胞質の一部（サイトゾルだけでものではなく、動植物を含めた真核生物に広く保存されはなく細胞内小器官も含むことができる）を取り囲み、ていることが明らかになった。

オートファゴソームという直径約1 ミクロンの小器官を次に、これらの遺伝子を欠損したマウスなどを作製しつくる。次に、オートファゴソームがリソソームと融合て解析することで、オートファジーの生理的役割が急速すると、リソソーム内の多種類の分解酵素がオートファに明らかになった。オートファジーの役割は二つに大ゴソーム内に注入され、内容物が分解される。分解産物

別して考えることができる。一つは、アミノ酸などの分のほとんどはアミノ酸であるため、それはリソソーム膜

解産物を調達するための栄養素のリサイクルで、この機に存在するトランスポーターを通って細胞質に戻り、タ

能は飢餓時のアミノ酸プールの維持、初期胚発生などにンパク質合成の材料などとして再利用される。リソソー

おいて重要である。その制御にはインスリンとアミノ

ム内部にある危険な分解酵素を細胞質全体に作用させ酸が特に重要である。二つ目の機能は細胞内の品質管理

るのではなく、あらかじめその作用範囲を区画化しておや浄化を目的としたもので、変性タンパク質や不良オル

くのがオートファゴソームの役割である。通常の状態のガネラの除去、細胞内侵入病原菌の除去などを行うもの

細胞ではオートファゴソームはほとんど存在しないが、である。これらの機能は寿命の長い細胞で特に重要で

図 1．オートファジーの模式図− 6 −あり、神経細胞変性や腫瘍を抑制する長期的作用をもつ

まっている。しかし、臨床への応用を考えると、ヒトでことが明らかになっている。

のオートファジーの評価方法の確立など、まだ多くの課

一方で、オートファジーの複雑な膜動態の分子機構の題が残っているのが現状である。

解明も進んでいる。これまではオートファゴソームの参形成過程の研究が主体であったが、最近ではオートファ

考

文

献

ゴソームの成熟過程やリソソームとの融合過程のメカ

1. Mizushima. A brief history of autophagy from cell biology to

ニズムの研究も進展しており、全過程の理解へと向かっ

physiology and disease. Nat. Cell Biol. 20:521-527 (2018)
2. Tsuboyama et al. The ATG conjugation systems areている。

impor tant for degradation of the inner autophagosomal
membrane. Science 354:1036-1041 (2016)

オートファジーと疾患
最近、家族性パーキンソン病や鉄沈着を特徴とするヒト神経変性疾患 SENDA/BPAN においてオートファジー
関連因子の変異が発見され、ヒト疾患との関係も注目されるようになった。また、オートファジーの創薬ター
ゲットとしての可能性も考えられている。特に、オートファジー依存性悪性腫瘍に対するオートファジー阻害剤や、細胞内に異常タンパク質が蓄積する神経変性疾患

3. Itakura et al. The hairpin-type tail-anchored SNARE syntaxin
17 targets to autophagosomes for fusion with endosomes/
lysosomes. Cell 151: 1256-1269 (2012)
4. Mizushima et al. Autophagy: renovation of cells and tissues.
Cell 147:728-41 (2011)
5. Hara et al. Suppression of basal autophagy in neural cells
causes neurodegenerative disease in mice. Nature 441, 885-889(2006)

に対するオートファジー活性化剤の効果がモデル動物

6. Kuma et al. The role of autophagy during the early neonatal

を中心に検討されており、一部はヒトでの臨床試験も始

starvation period. Nature. 432:1032(2004)

Profile水島

昇（みずしま

のぼる）

略歴
1991年

東京医科歯科大学医学部医学科卒業

1996年

東京医科歯科大学大学院医学研究科修了 博士
（医学）

1997年

基礎生物学研究所（大隅良典研究室）
にてポスドク、助手など

2004年(財)東京都医学研究機構 東京都臨床医学総合研究所 室長

2006年

東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科 細胞生理学分野 教授

2012年

東京大学大学院医学系研究科 分子生物学分野 教授

専門分野
細胞生物学、生化学
主な学会活動日本生化学会（前会長）、日本分子生物学会（前理事）、日本細胞生物学会（理事）− 7 −分子ナノゲート核膜孔複合体の動的構造と機能と病態
A brief overview of
nuclear pore complex dynamic structures and diverse function
金沢大学ナノ生命科学研究所

Richard Wong

細胞は生物を構成する最小単位であり、ヒトは様々な送が秩序立って進められることが重要です。このよう形質をもつ細胞から成り立ちます。細胞の中には、脂質に、核膜孔複合体は遺伝子発現やDNA を継承する細胞分膜により覆われ隔てられた空間（核）が存在します。こ裂過程にも関与することがわかりはじめ、核への輸送制の核の中には、DNA と呼ばれる『生命の設計図』が格納さ御からDNA 情報の管理まで幅広い役割を担い、生命現象れており、これらの情報は細胞の生命活動に欠かせないを制御する重要な因子として注目されています。

ものです。一つの細胞を国家に例えると、核は政府のよ

しかし、ヌクレオポリンがどのように連携し役割を果うな役割を果たします。政府の行政命令で社会活動が行たすのかはわかっていません。著者らの研究室では、われるように、核の命令の伝達で細胞の活動が制御されNPCs の構造動態や機能が制御される分子メカニズムのます。核膜孔複合体（NPCs）は核の門番として、核へアク

解明、ならびにこれらの異常がどのように病態と関与すセスする分子をチェックしています。東京の霞ヶ関駅とるのかについて解析を進めています。

中央省庁の出入り口（核膜孔）でIC カード（核内外搬出シ

著者らの最近の研究から、NPCs はがん病態特有の機グナル）を持つ官僚職員（転写因子）をチェックすること

能や構造・動態を獲得することが分かってきました。がで、核へのアクセスを常に監視しています。

ん細胞で過剰に発現するNPC 分子、NUP62 はがん細胞

このように、NPCs は細胞質と細胞核との間の物質輸の発症・悪性化を誘導する転写因子 p63 の核への移行を

送における唯一の通り道であり、生命現象に関わる膨大制御していることを明らかにしました。その過程で、な情報を監視しながら、選択的に情報交換を制御するタ

NUP62 に存在するフェニルアラニン−グリシン（FG）領

ンパク質複合体です。がん細胞内ではがんの増殖・転移域が介在していること、上皮分化を誘導することで知らに関わるシグナル伝達を制御するなど、生命現象に欠かれるROCK キナーゼによってFG 領域のリン酸化を受けせない役割を果たします。また、幹細胞が適切に性質をたNUP62 は，p63 を核内輸送する能力が減少することを維持し，機能するためには，核膜孔複合体による分子輸

見いだしました。これらにより，NPC は細胞内環境に応− 8 −じて変化し，効率良く細胞の運命を方向づける分子ナノ参ゲートとして機能することが分かりました (Hazawa etal., EMBO Rep., 2018)。

考

文

献

1. Lim SK and Wong RW (2018)

また、ヒト大腸がん細胞から核膜を単離し、高速原子力顕微鏡で観察することで、がん細胞におけるNPCs の構造や動態を初めて明らかにしました。さらに、抗がん剤投与によってがん細胞が死ぬときに起こる特徴的な変形の様子を明らかにしました(Mahmoud et al., ACS
Nano, 2017）。
今後、これまでの知見をさらに発展させるべく、NPCの病態特有ナノ構造の解明、病態特有輸送システムの解明、さらにはクロマチン時空間配置制御機構の解明に向け、NPC 研究を推進していく予定です。現段階では核膜だけでの観察に限られていますが、技術革新によって生

Targeting nucleoporin POM121-impor tin β axis in prostatecancer. Cell Chem. Biol. 25(9):1056-1058.
2. Hazawa M, Lin D, Kobayashi A, Jiang YY, Dewi FRP,
Mohamed MS, Hartono H, Nakada S, Meguro-Horike M, Horike
S, Koeffler HP and Wong RW (2018)
ROCK-dependent phosphor ylation of NUP62 regulates p63
nuclear transport and squamous cell carcinoma proliferation
EMBO Rep. 2018 Jan;19(1):73-88.
3. Hazawa M, Kobayashi A, and Wong RW (2018)
NPCs in Mitosis and Chromosome Segregation Springer Book
Chap. 10 p219-240. ISBN 978-3-319-71612-1
4. Mohamed MS, Kobayashi A, Taoka A, Watanabe-Nakayama

きた細胞そのものを観察できるSPM を開発できれば、細T, Kikuchi Y, Hazawa M, Minamoto T, Fukumori Y, Kodera N,

胞内外の分子同士の相互作用の中でNPCs の機能や動態

Uchihashi T, Ando T, Wong RW (2017)の解明が可能になると考えられます。細胞生物学での機High-Speed Atomic Force Microscopy Reveals Loss of Nuclear

能理解、高速 AFM による構造解明、臨床での病態解明のPore Resilience as a Dying Code in Colorectal Cancer Cells.

3 つが融合することで、人工 NPCs の開発など、あらゆるACS Nano. 11 (6), pp 5567–5578.

生命現象の異常をナノレベルで制御できる治療技術につながると期待されます。

ProfileRichard Wong ( リチャード ウォング )略歴2004 年

東京大学 大学院医学系研究科博士課程 修了 博士（医学）2005 年

米国 The Rockefeller University HHMI Research Associate2008 年

金沢大学フロンティアサイエンス機構 特任准教授

2012 年

金沢大学 理工研究域自然システム学系 教授

2015 年

金沢大学 理工研究域バイオ AFM 先端研究センター分子細胞研究部門長

2015 年

金沢大学 新学術創成研究機構 セルバイオノミクスユニットユニットリーダー / 教授

2017 年

金沢大学 ナノ生命科学研究所 - 文部科学省「世界トップレベル研究拠点プログラム」教授・主任研究者− 9 −単一細胞計測のための
ナノピペットバイオセンサーの開発
Nanopipette biosensors for single-cell analysis
Imperial College London, Division of Medicine, London W12 0NN, UK
WPI Nano Life Science Institute (NanoLSI), Kanazawa University, Japan

Yuri Korchev

Molecular Biology has advanced we know muchabout the individual molecular components thatmake up living cells down to the level of theindividual atoms. The challenge, however, is to fully
understand the functional integration of thesecomponents. This requires determining how themolecular machines that make up a living cell areorganized and interact together not at the atomic
length scale but on a nm scale. To do this we need todevelop and applying nanoscale techniques for thevisualization and quantification of cell machinery in
real-time and on living cells. This will lead todetailed, quantitative models of sub-cellular
structures and molecular complexes under different
conditions for both normal and diseased cells.
This approach ultimately requires the developmentof novel biophysical methods. We have recently
pioneered the development of an array of new andpowerful biophysical tools based on Scanning Ion
Conductance Microscopy that allow quantitative
measurements and non-invasive functional imaging of
single protein molecules in living cells (Fig. 1)
Scanning ion conductance microscopy and abattery of associated innovative methods are uniqueamong current imaging techniques, not only inspatial resolution of living and functioning cells, butalso in the rich combination of imaging with otherfunctional and dynamical interrogation methods(Fig. 2) [1]. There are significant advances to deliver
nanotechnological solutions to biosensing that are
affordable, integrated, fast, capable of multiplexed
detection and monitoring, and crucially to offer highselectivity for the specific detection of trace levels ofanalyte in biological fluids. Herein, we design a newclass of nanometric field-effect-transistor (FET)
sensors [2] and dubbed nexFET (nanopore extended
Field Effect Transistor) [3] that combine theadvantages of nanopore single molecule sensing,
FETs and recognition chemistry.
Specifically, we report on a polypyrrolefunctionalized nexFET biosensor, with controllable
gate voltage that can switch on/off, and slow down
single molecule DNA actively transported throughthe nanopore. This strategy enables higher molecularthroughput, enhanced signal-to-noise and evenheightened selectivity via functionalization of thenexFET with an embedded receptor. This is shownfor sensitive and selective detection of an anti-insulin
antibody in the presence of its IgG isotype as well as
within complex mixtures such as blood serum Fig. 3.
Self-assembled nanoporous sensors at the tip ofnanopipette can be used for simultaneous SICM
imaging and chemical imaging and also can be
combined with FET sensors.

Figure 1. SICM imaging of protein complexes in live sperm.

Figure 2. SICM image of live hippocampal neurons (a-b) andNanoscale-targeted patch-clamp recordings of functional
presynaptic ion channels (c)Figure 3. NexFET biosensor. Two strategies are explored for
DNA detection and selective protein sensing− 10 −

References:
1. A Leo-Macias et al. Nanoscale visualization of functional
adhesion/excitability nodes at the intercalated disc. (2016).
Nature comm. 7:10342. doi: 10.1038/ncomms10342
2. Y Zhang, et al. Spear head Nanometric Field-Ef fect

Transistor Sensors for Single-Cell Analysis. (2016). ACS nano 10,3214-3221, DOI: 10.1021/acsnano.5b05211
3. R Ren, et al. Nanopore extended field-effect transistor for
selective single-molecule biosensing. (2017) Nature Com. 8,
DOI: 10.1038/s41467-017-00549-w

ProfileYuri Korchev（ユリ コルチェフ）
Education:
1983 ・B.Sc. in Biology & Physiology, University of St Petersburg
1984 ・M.Sc. in Physiology, University of St Petersburg
1989 ・Ph.D. in Biophysics and Cytology, Russian Academy of Sciences
Professional Career:
1984 - 1991
Research Scientist, Russian Academy of Sciences, St Petersburg, Russia
1991 - 1992
Wellcome Trust Research Fellow, St George’s Hospital Medical School, UK
1992 - 1995
Post-Doctoral Research Fellow, St George’s Hospital Medical School, London, UK
1995 - 1997
Post-Doctoral Research Fellow, Charing Cross & Westminster Medical School, UK
1997 - 2001
Lecturer, Faculty of Medicine, Imperial College London, UK
2001 - 2003
Senior Lecturer, Faculty of Medicine, Imperial College London, UK
2003 - 2005
Reader, Faculty of Medicine, Imperial College London, UK
2005 - present
Professor, Faculty of Medicine, Imperial College London, UK
2017 - present
Principal Investigator, WPI Nano Life Science Institute, Kanazawa University, Japan
Research Interests: please write down your research interests within 5.
Korchev’s research span on development and applications of scanning ion conductance microscopy for biomedical research. We
have developed a battery of associated innovative methods which are unique among current imaging techniques, not only in spatial
resolution of living and functioning cells, but also in the rich combination of imaging with other functional and dynamicalinterrogation methods. Development of nano-FET and nanopore sensors for biomedical research
Publications:
1. Ren, R et al, (2017). Nanopore extended field-effect transistor for selective single-molecule biosensing. Nature comm. 8: 586
https://doi.org/10.1038/s41467-017-00549-w.
2. U Vivekananda, et al. (2017) Kv1. 1 channelopathy abolishes presynaptic spike width modulation by subthreshold somatic
depolarization. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 114 (9), 2395-2400
3. Y Zhang, et al. (2016). Spearhead Nanometric Field-Effect Transistor Sensors for Single-Cell Analysis. ACS nano 10, 3214-3221
4. A Leo-Macias, et al. (2016). Nanoscale visualization of functional adhesion/excitability nodes at the intercalated disc. Naturecomm. 7:10342. doi: 10.1038/ncomms10342
5. AP Ivanov, et al. ACS nano 9, 3587-3595
6. Y Takahashi, et al. (2014) Corrigendum: Multifunctional Nanoprobes for Nanoscale Chemical Imaging and Localized Chemical
Delivery at Surfaces and Interfaces. Angew. Chem. Int. Ed Engl. 126, 7235-7235
7. Y. Takahashi, et al. (2014) Nanoscale visualisation of redox activity at Li ion battery cathodes. Nature Com. doi:10.1038/
ncomms6450
8. Novak, P et al. (2014). Imaging single nanoparticle interactions with human lung cells using fast ion conductance microscopy.
Nano. Lett. 14: 1202-1207
9. Actis, P. et al. ( 2013) Electrochemical Nanoprobes for Single-Cell Analysis. Acs Nano 8(1), 875-884.
10. P Novak, et al. (2013) Nanoscale-Targeted Patch-Clamp Recordings of Functional Presynaptic Ion Channels Neuron, 79 (6),1067-1077
11. A. Shevchuk, et al. (2012) An alternative mechanism of clathrin-coated pit closure revealed by ion conductance microscopy. J. Cell
Biol. 197 (4), 499-508
12. Y Takahashi, et al. (2012) Topographical and Electrochemical Nanoscale Imaging of Living Cells using Voltage Switching Mode
Scanning Electrochemical Microscopy. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 109 (29), 11540-11545
13. Y Takahashi, et al. (2011) Multifunctional Nanoprobes for Nanoscale Chemical Imaging and Localized Chemical Delivery at
Surfaces and Interfaces. Angew. Chem. Int. Ed Engl. 50:9638-9642
14. V Nikolaev, et al. (2010) Redistribution of ß2 adrenergic receptors leads to changes in camp compartmentation in heart failure.
Science 327: 1653-1657.
15. J. Adler, et al. (2010) High Resolution Plasma Membrane Topography Imaging for Correct Interpretation of Single Particle
Tracks. Nature Meth. 7: 170-171.
16. Alexander R. et al. (2009) Loss of T-tubules and other changes to surface topography in ventricular myocytes from failing humanand rat heart. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 106: 6854-6859
17. Pavel Novak, Chao Li, Andrew I. Shevchuk, Ruben Stepanyan, Matthew Caldwell, Simon Hughes, Trevor G. Smart, Julia
Gorelik, Victor P. Ostanin, Max J. Lab, Guy W. J. Moss, Gregory I. Frolenkov, David Klenerman and Yuri E. Korchev. (2009)
Nanoscale live cell imaging using hopping probe ion conductance microscopy. Nature Meth. 6: 279-281− 11 −

MEMO