金沢大学新学術創成研究機構
年報2021年
Annual Report
Institute for Frontier Science Initiative
Kanazawa University

2022 年 3 月

巻

頭

言

本機構はこれまで、ナノ生命科学研究所、ナノマテリアル研究所、設計製造技術研究所、
高度モビリティ研究所の新設という形で「分家」を繰り返してきました。来年度には本機構の文化遺産国際協力ネットワーキングユニットを母体の一つとする古代文明・文化資源学研究所の新設も予定されています。こうした新研究所の創設は、異分野融合研究の進展による新分野の創出という意味で、本機構が金沢大学の研究パフォーマンスの向上に貢献していることの証であると自負しております。このことは同時に、新規メンバーの加入やユニットの補充によって、本機構が絶えず「新陳代謝」を繰り返し、時代に即応した異分野融合研究を立案、遂行していかなければならないということを意味しています。
そして実際、昨年度末で発展的解消となったバイオイノベーティブデザインユニットに代り、炭素循環・エネルギープロセスユニットが新設され、ユニットリーダーとして児玉昭雄
教授をお迎えしました。また、先端的ヘルスケアサイエンスユニットにおいても、ユニット
リーダーが須釜淳子教授から岡本成史教授に交代しました。
一昨年 10 月に本機構の今後の在り方が学長裁定という形で取りまとめられました。そこでは、ユニットの設置期間を 10 年間に限定することで、所属教員の流動性と研究の新規性を確保することが謳われています。今後、メンバーの交代やユニットの再編はさらに加速していくことでしょう。現行の融合研究のあり方が適切であるのか、また、将来構想が時宜に叶ったものとなっているのか、改めて検証する必要があります。
年報の刊行はそうした自己点検作業の一環として毎年実施しているものです。各ユニットが十分な研究パフォーマンスを示しているか、異なる学問分野を架橋する融合研究が醸成されつつあるか、そして、研究の成果が社会実装や社会貢献へとうまく結実しているか。まずは我々自身がしっかりと見定めるとともに、ステークホルダーの皆様のご指導、ご鞭撻を仰ぐ次第です。

令和 4 年 3 月
金沢大学新学術創成研究機構長

中村

慎一

研究部門
Research Department
目次

がん進展制御研究コア
先進がんモデル研究ユニット・・・・・・・・・・・・・・ P1
がん幹細胞研究ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・ P7
がん微小環境研究ユニット・・・・・・・・・・・・・・・ P13
がん分子標的探索応用ユニット・・・・・・・・・・・・・ P19

革新的統合バイオ研究コア
高速バイオＡＦＭ応用研究ユニット・・・・・・・・・・・ P25
セルバイオノミクスユニット・・・・・・・・・・・・・・ P31
創薬分子プローブ研究ユニット・・・・・・・・・・・・・ P43
先端的ヘルスケアサイエンスユニット・・・・・・・・・・ P49
栄養・代謝研究ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・ P55
数理神経科学ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・・ P61

未来社会創造研究コア
文化遺産国際協力ネットワーキングユニット・・・・・・・ P65
機能性超分子マテリアルユニット・・・・・・・・・・・・ P73
自動運転ユニット・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ P79
再生可能エネルギーユニット・・・・・・・・・・・・・・ P83
バイオマスリファイナリーユニット・・・・・・・・・・・ P89
炭素循環・エネルギープロセスユニット・・・・・・・・・ P97

がん進展制御研究コア

先進がんモデル研究ユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

後藤

典子

主任研究者（PI）

准教授

Dominic Voon

【 研 究 概 要 】
先進がんモデル研究ユニットでは、新たな遺伝子改変マウスがんモデルの作出を行うとともに、患者がん由来細胞 (Patient-derived cancer cells, PDC)のスフェロイド培養もしくはオルガ
ノイド培養、Patient-derived xenograft (PDX)モデルを構築している。これらのがんモデルを一体的に解析することにより、がんの本態解明を進める。
乳がんは、今や日本女性の 9 人に 1 人が一生のうち一回は罹患するほど、最も多い女性のがんである。世界的にも乳がんによる死亡数は増加しており、乳がんの克服は喫緊の課題である。乳がんに着目した研究をこれまで 10 年来行い、PDC、PDX のデータベース構築を開始している。この技術の集積を基盤に、昨年度より世界的に貴重な骨軟部腫瘍希少がんのオー
ルジャパンコンソーシアムの中で、PDX モデル作製、患者培養細胞のカタログ化も開始している。
胃がんは、日本のみならず世界的にも死亡数が多く、問題になっている。本ユニットで新規に見出した胃の上皮細胞由来の IL23A に注目し、胃がんの原因であるヘリコバクター・ピ
ロリ菌による炎症、上皮細胞の可塑性に着目し、新たな遺伝子改変マウスがんモデルを作出、基礎研究を行っている。最近は、IL23A を操作することにより、腫瘍免疫を賦活化するという新知見が得られており、その可能性について検証を進めている。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
乳がん PDC、PDX を活用し、核タンパク質 MCM10 が、乳がん幹細胞を維持することを報告した(発表論文ユニット主体 4)。
乳がんは、人では約 30 年の長い月日を経て腫瘍を形成し、発症する。しかし、超初期の異常がどのように腫瘍形成にまで至るのか、そのメカニズムは長い間不明であった。膜結合型アダプター分子 FRS2beta をノックアウトさせた遺伝子改変乳がんマウスモデルを作出、解析した。その結果、FRS2beta は乳腺前駆細胞のほんの一部の細胞にのみ発現し、IKK 複合体とearly endosome 上で多分子複合体を形成、炎症を惹起するマスター転写因子 NFkB を活性化す
ることがわかった。FRS2beta-NEMO 軸を標的とすれば乳がん発症を超早期に予防できる可能性がある(特許取得、発表論文ユニット主体 2、プレスリリース、日本経済産業新聞、日刊工業新聞、北国新聞、テレ朝ニュースなど)。
企業と共同開発した経口投与できる１炭素代謝酵素 MTHFD2 阻害剤と、Chk1 阻害剤との併用療法が、乳がん治療に効果的である可能性を示した(発表論文ユニット主体 1)。また、
MTHFD1L の阻害剤をハイスループットスクリーニング系の構築に成功し、現在低分子化合- 1 -物のスクリーニング中である。
乳がん幹細胞集団のシングルセル解析から、親玉がん幹細胞の正体が明らかになりつつある(特特許出願)。これを分離し、その機能を詳細に解析している。この親玉がん幹細胞が、まさにこれまでに見逃されていたがん治療の標的である可能性が高い。
肺がんの分子標的薬オシメルチニブに対する新たな耐性機序として、RNA 結合たんぱく質
MUSASHI-2 が高発現し、がん幹細胞性を上昇させることを見出した(発表論文ユニット主体
3)。
胃の上皮特異的に IL23A を欠損させたコンディショナルノックアウトマウスの作出に成功した。このマウスでは、ヘリコバクター・ピロリの感染による胃の炎症や組織の損傷が減弱していることがわかった。現在その機序の詳細を解析中である。IL23 受容体陽性の白血球が胃内に存在しており、IL23A が産生させると炎症を強く惹起することがわかってきた。これは自己免疫機能の新たな理解につながる。さらに、上皮細胞由来 eIL23A が、IL23A とヘテロ
もしくはホモ二量体を形成して、免疫細胞に IL17 ファミリー分子を産生誘導、強い免疫反応を起こし移植腫瘍を完全に排除することを見出した。
今後も引き続き、がんの本態解明とトランスレーショナルリサーチを推進していく。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
高速バイオ AFM 応用研究ユニットの柴田博士、がん微小環境研究ユニットの松本博士とともに、高速 AFM を用いて受容体チロシンキナーゼのシグナル伝達の可視化を試みている。
これまで大腸菌を用いて FGF 受容体を精製し、二量体形成動的可視化を世界で初めて成功させた。現在 AFM を用いたシグナル伝達の可視化するため、ヒト細胞内での FGF 受容体発現系を構築している（AACR-JCA 国際学会にて発表予定）。
数理神経科学ユニットの佐藤博士とともに、上皮間葉変換(EMT)と腫瘍可塑性について、数理モデルと細胞生物学アプローチにて取り組み、Hmga2 が幹細胞性を維持している結果を得ている。Wnt, EGF, TGF-beta パスウエイに注目して数理モデルを構築している。数理モデルより、がん細胞の可塑性・幹細胞性のオシレーションを維持するため、Hmga2 が Wnt-Lgr5 軸を抑制的に制御することが予測された。これを実験にて検証したところ、長期にわたって Hmga2を過剰発現させると、Lgr5 の基礎レベルの発現が促進されることが確認された。この結果をもとに、堅牢な数理モデルへの再構築を目指している。
セルバイオノミクスユニットの Wong 博士とともに、p63/S100A2 パスウエイと DNA 損傷
反応との関係についても研究を行っている。
2022 年 2 月 2 日に、セミクローズドで、複数の共同研究グループと共に、共同研究成果発
表会を行なった。

- 2 -【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）1.

Lee J, Chen X, Wang Y, Nishimura T, Li M, Ishikawa S, Daikoku T, Kawai J, Tojo A, Gotoh N.:
A novel oral inhibitor for one-carbon metabolism and checkpoint kinase 1 inhibitor as a rational
combination treatment for breast cancer. Biochem Biophy Res Commun, Dec 20:584, 7-14, 2021.
DOI: org/10.1016/j.bbrc.2021.11.001

2.

Takeuchi Y, Kimura N, Murayama T, Machida Y, Iejima D, Nishimura T, Terashima M, Wang
Y, Li M, Sakamoto R, Yamamoto M, Itano N, Inoue Y, Ito M, Yoshida N, Inoue J-I, Akashi K,
Saya H, Fujita K, Kuroda M, Kitabayashi I, Voon D, Suzuki T, Tojo A, Gotoh N.: The membranelinked adaptor FRS2beta fashions a cytokine-rich inflammatory microenvironment that promotes
breast cancer carcinogenesis. Proc Natl Acad Sci, USA, Oct 26:118(43), e 2103658118, 2021.
DOI: 10.1073/pnas.2103658118.

3.

Reheman Y, Takeuchi Y, Nishimura T, Li M, Wang Y, Meguro-Horike M, Kohno T, Horike S,
Nakata A, Gotoh N.: MUSASHI-2 confers resistance to third-generation EGFR-tyrosine kinase
inhibitor osimertinib in lung adenocarcinoma. Cancer Sci, 2021 July 14:112(9), 3810-3821, 2021.
DOI: 10.1111/cas.15036.

4.

Murayama T, Takeuchi Y, Yamawaki K, Natsume T, Mengjiao L, Marcela N R-C, Nishimura T,
Kogure Y, Nakata A, Tominaga K, Sasahara A, Yano M, Ishikawa S, Ohta T, Ikeda K, HorieInoue K, Inoue S, Seki M, Suzuki Y, Sugano S, Enomoto T, Tanabe M, Tada K, Kanemaki T M,
Okamoto K, Tojo A, Gotoh N.: MCM10 compensates for Myc-induced DNA replication stress inbreast cancer stem-like cells. Cancer Sci, 112(3), 1209-1224, 2021. DOI: 10.1111/cas.14776.

（他の研究室等との共同研究）
1.

Kozawa K, Sekai M, Ohba K, Ito S, Sako H, Maruyama T, Kaneko M, Shirai T, Kuromiya K,
Kamasaki T, Kohashi K, Tanaka S, Ishikawa S, Sato N, Asano S, Suzuki H, Tanimura N, Mukai
Y, Gotoh N, Tanino M, Tanaka S, Natsuga K, Soga T, Nakamura T, Yabuta Y, Saitou M, Itoh T,
Matsuura K, Tsunoda M, Kikumori T, Iida T, Mizutani Y, Miyai Y, Enomoto A, Fujita Y.: The
CD44/COL17A1 pathway promotes the formation of multilayered, transformed epithelia. Curr
Biol, 2021 Jul 26: 31(14), 3086-3097.e7, 2021. DOI: 10.1016/j.cub.2021.04.078.

2.

Makita H, Endo K, Kasahara Y, Nakata A, Moriyama-Kita M, Ishikawa K, Ueno T, Nakanishi Y,
Kondo S, Wakisaka N, Gotoh N, Yoshizaki T.: Xenografts derived from patients with head andneck cancer recapitulate patient tumor properties. Oncol Lett, 21(5), 385, 2021. DOI:
10.3892/ol.2021.12646.

3.

Hirano M, Imai Y, Kaito Y, Murayama T, Sato K, Ishida T, Yamamoto J, Ito T, Futami M, Ri M,
Yasui H, Denda T, Tanaka Y, Ota Y, Nojima M, Kamikubo Y, Gotoh N, Iida S, Handa H, Tojo
A.: Small-molecule HDAC and Akt inhibitors suppress tumor growth and enhance immunotherapy
in multiple myeloma. J Exp Clin Cancer Res, on line publication 23, March, 2021: 40(1), 110,2021. DOI: 10.1186/s13046-021-01909-7.
- 3 -

4.

Baba T, Yoshida T, Tanabe Y, Nishimura T, Morishita S, Gotoh N, Hirao A, Rikinari Hanayama
R, and Mukaida N.: Cytoplasmic DNA accumulation preferentially triggers cell death of myeloid
leukemia cells by interacting with intracellular DNA sensing pathway. Cell Death & Dis, on line
publication 4, March, 2021: 12(4), 322, 2021. DOI: 10.1038/s41419-021-03587-x.

5.

Linn P, Kohno S, Sheng J, Kulathunga N, Yu H, Zhang Z, Voon D, Watanabe Y, Takahashi C.
Targeting RB1 Loss in Cancers. Cancers (Basel). 2021 Jul 25;13(15):3737. doi:
10.3390/cancers13153737.

6.

Makiyama K , Hazawa M, Kobayashi A, Lim

K, Voon DC, Wong RW. NSP9 of SARS-CoV-2

attenuates nuclear transport by hampering nucleoporin 62 dynamics and functions in host cells
Biochem Biophys Res Commu. 2021; 586:137-142.

doi: 10.1016/j.bbrc.2021.11.046.

＜学会発表＞（ユニット主体）＜国際学会＞
1.

Noriko Gotoh: “The cytoplasmic adaptor FRS2beta fashions a cytokine-rich inflammatory
microenvironment that promotes breast cancer carcinogenesis.” AACR Annual Meeting 2021.
2021 年 3 月 26 日、米国、オンライン＜全国学会＞
2.

後藤典子：“乳がん患者由来モデル及びマウスモデルを用いたがん幹細胞、微小環境構築の解明“ 患者由来がんモデル研究会 シンポジウム「患者由来がん細胞の三次元培養を組み合わせたがんの本態解明の研究」2021 年 12 月 16 日、（オンライン）（オーガナイザ
ー、講演）

3.

後藤典子：“The membrane-linked adaptor FRS2beta fashions a cytokine-rich inflammatory
microenvironment that promotes breast cancer carcinogenesis” 第 44 回日本分子生物学会年会
シンポジウム「新たな 3D バイオロジーと組織解析テクノロジーを組み合わせたがん

征圧への道」 2021 年 12 月 3 日、横浜
4.

後藤典子：“新薬開発へ向けた産学連携の問題点と将来展望” 第 80 回日本癌学会学術総会

5.

2021 年 10 月 1 日、横浜

コアシンポジウム

2021 年 9 月 30 日、横浜（招待講演）

後藤典子：“スフェロイド・オルガノイド培養を用いた腫瘍細胞不均一性の解明” 第 29回日本乳癌学会学術総会
究7.

（オーガナイザー）

後藤典子：“Key molecular targets in cancer stem-like cells in triple-negative breast cancer” 第80 回日本癌学会学術総会

6.

（オーガナイザー、講演）

日本癌学会合同シンポジウム「臨床を見据えたがんの基礎研

最新のトピックス」2021 年 7 月 1 日、

横浜（オーガナイザー、講演）

後藤典子：“患者由来乳がんのスフェロイド・オルガノイド培養を用いたがん幹細胞エコシステムの解析“ 第 33 回日本内分泌外科学会総会

特別講演 2-1 2021 年 6 月 4 日、長野県軽井沢（招待講演）
8.

後藤典子：“乳がん幹細胞” 第 2 回日本チャールス・リバー・ウエビナー- 4 -2021 年 5 月

24 日、東京（オンライン）（招待講演）
9.

竹内康人、木村奈津子、村山貴彦、町田雪乃、家島大輔、西村建徳、王禹銘、坂本理恵
子、山本瑞生、板野直樹、井上優介、伊藤正孝、吉田進昭、井上純一郎、赤司浩一、佐谷秀行、藤田浩司、黒田雅彦、北林一生、東條有伸、後藤典子：細胞質アダプタータン
パク FRS2beta は、乳がん形成を促進する炎症性サイトカインリッチ環境を形成する. 第80 回日本癌学会, 横浜, 2021.9.30-10.2.

10. 竹内康人、村山貴彦、西村建徳、矢野正雄、笹原麻子、田辺真彦、石川聡子、太田哲生、
多田敬一郎、池田和博、井上聡、堀江公仁子、岡本康司、東條有伸、後藤典子：がん関
連線維芽細胞由来の液性因子は乳がん幹細胞様細胞の維持に寄与する. 2021 先端動物支援プラットフォーム, オンライン, 2021.9.6.
11. 竹内康人、後藤典子：MUSASHI-2 RNA 結合タンパク質は肺腺がんの EGFR 阻害剤オシ
メルチニブ耐性を賦与する. 第 25 回日本がん分子標的治療学会学術集会, オンライン,
2021.5.26. 優秀演題賞受賞
12. 竹 内 康 人 、 後 藤 典 子 ： The membrane-linked adaptor FRS2beta fashions a cytokine-richinflammatory microenvironment that promotes breast cancer carcinogenesis. 第 18 回幹細胞シンポジウム, オンライン, 2021.5.21-22.
13. 西村建徳、Jin Lee、Xiaoxi Chen、Yuming Wang、石川聡子、東條有伸、後藤典子：”A novel
inhibitor of one carbon metabolism with Chk1 inhibitor is a rational combination strategy to treat
breast cancer” 第 80 回日本癌学会学術総会 2021 年 10 月 2 日、神奈川
14. Yong ZWE and Voon DC：：Inflammatory and mitogenic cues drive IL23A secretion in intestinal
epithelial cells via a transcription enhance complex. 80th Annual Meeting of Japanese Cancer
Association. Hiroshima, Japan (Selected) 2021，
15. Voon DC ： Epithelial-derived IL23A and its emerging role in inflammation and tumor
immunity.10th Protein Island Matsuyama International Symposium 2021, Matsuyama, Japan.
（招待講演）＜外部資金＞（ユニット主体）1.

後藤典子，AMED 次世代がん医療創生研究事業，2020.4.1-2021.3.21，代表，16,000 千円

2.

後藤典子，AMED 次世代がん医療創生研究事業，2020.4.1-2021.3.2，分担，3,900 千円

3.

後藤典子，AMED 創薬支援推進事業・創薬総合支援事業，2021.10.1-2021.3.31，代表，3,960
千円

4.

後藤典子，AMED 次世代がん医療創生研究事業，2021.4.1-2022.3.31，分担，650 千円

5.

後藤典子，AMED 革新的医療実用化研究事業，2021.8.20-2022.3.31，分担，650 千円

6.

後藤典子，基盤研究 B（一般），2021.4.1-2024.3.31，代表，15,110 千円

7.

後藤典子，基盤研究 B（一般），2018.4.1-2021.3.31，代表，13,500 千円

8.

後藤典子，AMED 次世代がん医療創生研究事業，2020.4.1-2021.3.21，分担，4,680 千円

9.

後藤典子，新学術領域研究（公募研究），2020.4.1-2022.3.31，代表，5,520 千円- 5 -10. 後藤典子，挑戦的萌芽研究，2019.4.1-2021.3.31，代表，6,500 千円
11. 後藤典子, 高松宮妃癌研究助成金, 2019.4.1-2021.3.31, 代表，206,993 円
12. 公益財団法人喜.榮.音典支援財団, 新規サイトカイン eIL23A の生理機能とシグナル制御機構の解明 Dominic Voon, 代表、2021.4.1-2022.3.31, 1,000 千円＜共同研究＞
学内
1. 「細胞膜受容体シグナル伝達の動的イメージング」後藤典子（代表者），竹内康人、柴田幹大、松本邦夫
2. 「がん幹細胞の分裂様式決定メカニズム」Dominic Voon（代表者），後藤典子、竹内康人,
佐藤純、八杉徹雄
3. 「Exploring and exploiting a hidden axis of cellular DNA damage responses for cancer therapy」
Dominic Voon（代表者），後藤典子、Richard Wong

- 6 -

がん幹細胞研究ユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

髙橋

智聡

若手主任研究者(PI）

助教

笠原

敦子

【 研 究 概 要 】
がん幹細胞研究ユニットでは、がん細胞の未分化性を RB1 がん抑制遺伝子等がん関連遺伝
子の代謝制御機構やミトコンドリア機能の側面から解明することによって、あらたながん治療戦略を構築することを目指している。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
髙橋らは、
RB1 を長期に亘って無リン酸化状態に置く薬剤である合成 CDK4/6 阻害剤の RB1
野生型非乳がんへの適応拡大を目指し、まず肝細胞がんを標的とした。RB1 野生型肝細胞がんへの CDK4/6 阻害剤の治療効果は部分的であったので、これを増感する化合物を探索し、IKKb 阻害剤等を得た。次いで、RB1 が野生型である事が多く加えて D 型サイクリン依存的に高度リン酸化されると考えられる KRas 変異がん（肺がん、大腸がん、膵臓がん）への適応
拡 大 の た め の 併 用 薬 剤 を ス ク リ ー ニ ン グ 、 更 に 3 種 類 の キ ナ ー ゼ 阻 害 剤 を 見 出した（Hepatology 2021、特特許出願準備中）。CDK1/2/5/9 阻害剤や新規開発された CDK2/4/6 阻害剤の臨床開発の為の基盤研究にも着手した。これらは RB1 インタクトがん患者にとって福音となるはずである。一方で、我々は、長く、RB1 機能を喪失ないし遺伝子を欠失したがんの克服にも取り組んできた。近年、CHK1, PLK, Aurora-A, B 等の阻害の合成致死性が報告されている。我々は、Ras, LOX, IL6, CCL2, CCL5, SCD1, ELOVL6 等を、RB1 機能を喪失したがんの新規治療標的として報告してきた。進行前立腺がんにおいて頻繁にホモ欠失する RB1 の近傍に位置し、RB1 欠失に随伴して欠失する SUCLA2 にも注目した。この異常は進行前立腺がん症例の 10 から 30%に存在すると予測、慈恵会医大泌尿器科が日本人症例においてその検証を行っている。SUCLA2 欠失細胞には一定の代謝脆弱性が認められた。これは進行前立腺がんのアキレス腱かもしれない。SUCLA2 欠失細胞を選択的に傷害する薬剤をスクリーニング
し、二つのヒット化合物を得ている。うち 2-isopropyl-5-methylbenzo-1,4-quinone の構造展開を試み、AMED 支援を得て、金沢大薬学系において分子プローブ化し、釣り竿法による分子標的同定を試みている。有明がん研 JFCR39 や理研における酵母を用いた化学遺伝学的アプローチによる標的推定、あるいは、P1 レベルの大規模再スクリーニングを実施している。RB1と ELOVL6 の関係を解明し、がん化シグナルによる脂質代謝制御機構解明の端緒を開いた。
AMED 支援によって、ELOVL6 阻害が強いがん抑制効果を示すこと、その機構にセラミドが関与する事、ELOVL6 阻害への AKT シグナルを介する内在的耐性機構も判明し、ELOVL6阻害剤開発のための POC 取得を急いでいる。予防医学的な取り組みとして、脂肪酸シグナルを介した乳がんの発がん・進展機構の解明も行った。

- 7 -笠原らは、ミトコンドリアの微細構造を制御する OPA1 特異的阻害剤が分子標的薬耐性肺
がん細胞の耐性解除に効果的であることを、マウス個体を用いても確認し、現在論文投稿直前である。また動的なミトコンドリア-小胞体接点を検出するプローブを作成し、ES 細胞から心筋細胞への分化にミトコンドリアと小胞体の接点が近づくことが必要であること、またES 細胞で離れているミトコンドリアと小胞体を人工的に近づけると、多能性マーカー発現が低下することを見出している。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
髙橋らは、笠原 PI とのコラボレーションを強化、ミトコンドリア動態とがん細胞の未分化性や薬剤耐性の関係およびコレステロールによるミトコンドリア機能の改変とやはりがん細胞未分化性の関係を探索している（Sci. Rep. 2021、学会発表数件）。先進がんモデル研究ユ
ニットの Voon PI とは、IL23 や RB1 研究において緊密な協力を行っている。東京医科歯科大学味岡逸樹准教授と栄養・代謝研究ユニットの井上啓教授、稲葉有香准教授らの力を借り、RB ファミリー全てと p53 を肝細胞特異的に欠失するマウスを作製、肝細胞がんの発症を観察し た （ Hepatology 2021 ） 。 創 薬 分 子 プ ロ ー ブ 研 究 ユ ニ ッ ト 三 代 憲 司 准 教 授 が2-isopropyl-5-methylbenzo-1,4-quinone 担持ビーズを開発、標的探索を共同で行っている。大阪大学との共同研究により、CDK4/6 阻害剤が IKK-NF-kB 経路を活性化する機構を解明（Hepatology 2021、AACR 等で報告）、また、代謝シミュレーションを用い、Warburg 効果の真の意味の理解にも挑戦した（投稿中）。慶応義塾大学や慈恵会医科大学と協力し、SUCLA2
欠失前立腺がんの臨床的・代謝学的特徴の抽出を目指している。ジョンズホプキンス大学との共同研究によりアルツハイマー 治療標的として RECK 分子が有望である事を報告した（Sci.
Transl. Med. 2021）。その他、下記に列挙した多数の研究者と協力し多様な融合研究を展開している。
笠原らは、未分化性やがんの悪制度とも関わる、ミトコンドリアと小胞体の接点を検出するプローブの改良を行い、創薬分子プローブ研究ユニット三代憲司准教授とこの接点を変化させる化合物スクリーニングの準備をしているところである。

- 8 -【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
髙橋グループ1.

Sheng J, Kohno S, Okada N, Okahashi N, Teranishi K, Matsuda F, Shimizu S, Linn P, Nagatani
N, Yamamura M, Harada K, Horike S, Inoue H, Yano S, Kumar S, Kitajima S, Ajioka I and
TakahashiC.

Treatmentofretinoblastoma

1-intact

hepatocellular

carcinomawithcyclin-dependent kinase 4/6 inhibitor combination therapy. Hepatology, 74(4):1971-1993, 2021.
doi: 10.1002/hep.31872. *井上啓教授との共著論文
2.

Takahashi C and Kato J. Synthetic inhibitors of CDK4/6 activities and tumor suppression: apreface to the special issue. Onco, 1(1):1-2, 2021.

3.

Linn P, Kohno S, Sheng J, Kulathunga N, Yu H, Zhang Z, Voon D, Watanabe Y and Takahashi C.
Targeting RB1 loss in cancers. Cancers, 13: 3737, 2021. doi: 10.3390/ cancers13153737

笠原グループなし（他の研究室等との共同研究）
髙橋グループ
1.

Nakamura M, Li Y, Choi BR, Matas-Rico E, Troncoso J, Takahashi C and Sockanathan S.
GDE2-RECK controls ADAM10 α-secretase-mediated cleavage of amyloid precursor protein.
Sci. Transl. Med., 17;13(585):eabe6178, 2021. doi: 10.1126 /scitranslme d.abe6178.

2.

Gutiérrez J, Gonzalez D, Escalona-Rivano R, Takahashi C and Brandan E. Reduced RECK levels
accelerate skeletal muscle differentiation, improve muscle regeneration and decrease fibrosis.
FASEB J. 35(5):e21503, 2021. doi: 10.1096/fj.202001646RR.

3.

Murata T, Hashimoto K, Kohno S, Takahashi C, Yamaguchi M, Ito C, Itoigawa M, Kojima R,
Hikita K, Kaneda N. Chemical inducer of regucalcin attenuates lipopolysaccharide-induced
inflammatory responses in pancreatic MIN6 ß-cells and RAW264.7 macrophages. FEBS OpenBio 2021. doi: 10.1002/2211-5463.13321

笠原グループなし＜学会発表＞（ユニット主体）
髙橋グループ1.

Kohno S, Paing Linn, Soga T, Takahashi C. Pharmacologically targetable metabolic vulnerability
in prostate cancer carrying RB1-SUCLA2 deletion. Keystone symposia tumor metabolism andmicroenvironment. 2021 年 1 月 25 日-28 日（オンライン開催 1/25-28 ポスター）

2.

Kohno S, Paing Linn, Mishiro K, Kunishima M, Watanabe Y and Takahashi C.
Pharmacologically targetable vulnerability in prostate cancer carrying RB1-SUCLA2 loss. AACR
- 9 -Annual Meeting 2021 2021 年 4 月 10-15 日（オンライン開催 4/10-15,5/17-21）
3.

Shen J, Kohno S, Okada N, Ajioka I and Takahashi C. Treatment of RB1-intact cancers with
CDK4/6 inhibitor combination therapy. AACR Annual Meeting 2021 2021 年 4 月 10-15 日（オンライン開催 4/10-15,5/17-21）

4.

Takahashi C. Pharmacologically targetable vulnerability in prostate cancer carrying
RB1-SUCLA2 deletion. Cancer Science and Targeted Therapy Conference 2021 2021 年 9 月 7日（Melbourne, Australia / Mantra bell city 9/6-7 口頭）

5.

高橋智聡, 盛金丹, 河野晋. RB1 がん抑制遺伝子のステータスを標的とするがん治療. 第80 回日本癌学会学術総会 2021 年 9 月 30 日（横浜市/パシフィコ横浜 9/30-10/2 口頭）

6.

Shen J, Kohno S, and Takahashi C. CDK4/6 inhibitor combination therapy for the treatment of
RB1-intact HCC. 第 80 回日本癌学会学術総会 2021 年 9 月 30 日（横浜市/パシフィコ横浜
9/30-10/2 ポスター）

7.

河野晋, 高橋智聡. RB1-SUCLA2 欠失による代謝脆弱性を標的とした前立腺がん治療法の開発. 第 80 回日本癌学会学術総会 2021 年 10 月 2 日（横浜市/パシフィコ横浜 9/30-10/2
ポスター）

8.

高橋智聡, 盛金丹, 河野晋. 合成 CDK4/6 阻害剤による肝細胞がん治療. 第 59 回日本癌治
療学会学術集会 2021 年 10 月 21 日（横浜市/パシフィコ横浜 10/21-23 口頭）

9.

河野晋, 佐々木信成, 高橋智聡. RB-コレステロールによる未分化性維持機構の解明. 第94 回日本生化学大会 2021 年 11 月 3-5 日（横浜市/パシフィコ横浜 11/3-5 ポスター）

笠原グループ1.

笠 原 敦 子 . Mitochondrial dynamics and intraorganellar contact sites in stemness anddifferentiation. 第 94 回生化学会大会『HUMAN BIOLOGY を志向したミトコンドリア生化
学/mitochondrial biochemistry and the human biology』シンポジウム 2S08e 2021 年 11 月 3-5日（横浜市/パシフィコ横浜 11/3 口頭）（他の研究室等との共同研究）
髙橋グループ1.

野口 雅史, 河野 晋, 柴田 桂太朗, 河野 隆志, 後藤 典子, 髙橋 智聡, 平尾 敦, スコラーノ
ルカ, 笠原 敦子. ヒト肺腺がんのゲフィチニブ 耐性機構におけるミトコンドリア融合因子 OPA1 の役割. 第 94 回日本薬理学会年会 2021 年 3 月 8-10 日（札幌市/札幌コンベンションセンター/オンライン開催 3/8-3/10）＜ 外部資金＞（ユニット主体）
髙橋グループ
1. 科学研究費補助金

基盤研究（B）R2〜R5 年度「RB がん抑制遺伝子の代謝制御機能」髙

橋智聡（代表） 3,300 千円
2. 科学研究費補助金

基盤研究（C）R1〜R3 年度「関接リウマチ滑膜の上皮間葉移行の新

規制御分子 DIP2C の解析と治療作用点の検討」髙橋智聡（分担）200 千円- 10 -

3. 革新的がん医療実用化研究事業（AMED）

R2〜R4 年度「閉経後ホルモン依存性子宮体癌の発症・進展の新たな分子機構−男性ホルモン作用の解析と臨床応用−」髙橋智聡（分担）2,000 千円
4. 次世代がん医療創生研究事業（AMED）R3〜R4 年度「SUCLA2 遺伝子欠失を標的とする
進行前立腺がんの新規治療法開発」髙橋智聡（代表）4,000 千円
笠原グループ1.

科学研究費補助金

基盤研究（C）R1〜R3 年度「がん幹細胞性におけるミトコンドリア

動態の果たす役割を明らかにする」笠原敦子（代表） 700 千円＜共同研究＞
学内髙橋グループ
1.

薬学系

2.

新学術創成研究機構

3.

医学系

4.

新学術創成研究機構

井上啓

5.

学際実験センター

大黒多希子

6.

医学系

原田憲一、山村美奈子 「肝胆膵がんへの CDK4/6 阻害剤の効果、病理学解析」

7.

医学系

中田光俊

8.

がん研

平尾敦

9.

がん研

矢野聖二

國嶋崇隆

「チモキノンの構造展開、プローブ化」

渡部良広

三代憲司

「チモキノンの構造展開、プローブ化」「チモキノンの構造展開、分子標的同定、産学連携」「RB1 不活性化による肝発がん」「男性ホルモンに依存した子宮体がんの発生と進展」「下垂体腺腫モデル系の作製」「代謝解析、in silico 解析」「EGFR, K-Ras 変異肺がんに対する CDK4/6 阻害剤の作用」

10. がん研

Dominic Voon

11. がん研

笠原敦子「RB1 と AMPK の関係、IL23 ホモダイマーの機能」「ミトコンドリアとがん治療抵抗性」

笠原グループ1.

がん研 高橋智聡、後藤典子、平尾敦、河野晋、新学術創成研究機構 三代憲司「ミトコンドリア動態と幹細胞性／分化」

2.

ナノ研

福間剛士、宮沢佳甫「ミトコンドリア動態を AFM で観察する」

3.

ナノ研

新井敏「ミトコンドリア膜流動性を観察・定量する」

学外髙橋グループ1.

サンセバスチャン大学 Jaime Gutiérrez 「RECK 阻害による筋再生促進と繊維化の防止」

2.

ジョンズホプキンス大学 Shantini Sockanathan「GDE2-RECK 基軸によるがん制御」

3.

南オーストラリア大学

4.

奈良先端科学技術大学院大学

Sharad Kumar「CDK4/6 阻害剤適応拡大のための基礎研究」

加藤順也 「CDK4・CDK6 阻害によるがん抑制の代謝的基盤の研究」
5.

東京慈恵医科大学

6.

大阪大学

7.

京都大学大学院医学研究科

岡橋信幸

田代康次郎

「日本人の前立腺がんにおける SUCLA2 遺伝子欠失」「代謝フラックス解析を用いたがん幹細胞特異的代謝の解明」
Dean Thumkeo- 11 -「シングルセル RNA-seq による RB1 欠損

MCF7 細胞株の不均一性及び遺伝子発現特徴の解明」
8.

筑波大学

松坂賢「脂肪酸伸長酵素 ELOVL6 の膀胱がんにおける役割」

9.

岡山大学

岡田宣宏

「乳がん細胞系譜転換における脂質代謝制御機構の解明」

笠原グループ1.

パドヴァ大学（イタリア）Scorano Luca, 「ミトコンドリア動態と幹細胞性／分化」

2.

徳島大学

柴田桂太朗

「幹細胞と分化細胞の細胞質流動性について」- 12 -

がん微小環境研究ユニット＜スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

松本

邦夫

主任研究者（PI）

准教授

土屋

晃介

特任助教

佐藤

拓輝

【研究概要】
がん細胞とがん細胞に近接する免疫細胞、線維芽細胞、血管系細胞などからなるがん微小環
境では，様々な生理活性分子が宿主細胞とがん細胞との相互作用に関与し，これにより，がん細胞の転移，再発・薬剤耐性，がん免疫応答といったがん特有の悪性進展がもたらされる。
本ユニットは，松本グループならびに土屋グループ（2020 年から PI 准教授）からなる。松本グループはがん転移や薬剤耐性に関与するがん微小環境因子としての HGF（肝細胞増殖因子）の機能とその阻止治療の研究，土屋グループは細胞死の新たな分子メカニズムの解明な
らびに細胞死を引き金とするがん微小環境の免疫制御の研究を進めている。
[松
松本グループの主な成果]
1.

高/超機能タンパク質創成: 環状ペプチドをファルマコフォア（薬効を担う中核構造）として，任意のvehicleタンパク質内に内挿することにより，そのタンパク質に新たな標的特異性を付与できる技術に連携し（Nature Commun, 2021），本技術を利用して，高い血中安定性や血液脳関門を通過するMET活性化タンパク質を創成することに成功した（論文投稿中）。

2.

がん転移ニッチ形成機構の研究: HGF-MET系ががん転移に関与することが知られているものの，詳しいメカニズムは不明であった。悪性黒色腫ならびに肺がん細胞の肺転移系を用いて、腫瘍由来因子によるHGF発現上昇→気管支上皮での局所的HGF活性化とMET活性化→転移ニッチ形成分子群の誘導→がん転移促進，を明らかにした（論文準備中）。

3.

高速AFM融合研究: 環状ペプチドの取得・応用とAFM技術の異分野融合研究として，柴田博士（高速バイオAFM）らが中心となって進められた研究により，MET受容体に抗親和性結合する環状ペプチド固相化プローブを用いた高速AFMにより，ヒト・マウスMET受容体を例に，分子動態と分子認識の同時解析が検証された（ACS Appl Mater Interfaces, 2021）。分子技術とAFM融合による新しい技術展開といえる。

[土
土屋グループの主な成果]
1. パイロトーシスの炎症誘導機序の解明：パイロトーシスと呼ばれるネクローシス様のプログラム細胞死は，炎症生物質を放出することで炎症を惹起し，がん免疫の活性化などに寄与する。本研究において，IL-1αと呼ばれるサイトカインがパイロトーシス中に成熟化および放出されることがわかり，パイロトーシスによる炎症誘導の新しい機序として示された。さらに，IL-1αの成熟化がパイロトーシス実行因子GSDMDに依存することがわかった。GSDMDが細胞膜に孔を形成す- 13 -

ることでCa2+イオンの細胞内への流入とCa2+依存的プロテアーゼであるカルパインの活性化が起こり，カルパインによってIL-1αが成熟化されるというシグナル伝達経路が明らかになった（Cell Reports, 2021）。また，この成果を解説する総説を執筆した（International Journal of

Molecular Sciences, 2021）。
[松
松本グループ]
特殊環状ペプチド，高速 AFM，タンパク質工学，シミュレーション・計算科学など，複数の異分野技術を同時的に取り込んだ融合研究を展開できたことによって，バイオ創薬技術の飛躍となる高機能分子の取得と検証（論文投稿中），細胞増殖因子受容体活性化の構造の解明・提唱，がん微小環境因子 HGF を介したがん転移ニッチ形成のメカニズム解明など，
論文公表までもう少し時間を要するものの，基礎的課題から開発的課題まで意義・インパク
トの高い研究を展開している。
[土土屋グループ]パイロトーシスががん微小環境に与える影響を明らかにするためにはパイロトーシスによる炎症誘導の機序を解明する必要があり，本研究による IL-1α成熟化のシグナル伝達経路の同定は細胞死とがんの関係を考える上で大きな意味を持つ。本研究の発表論文は本学のPapers of Month（2021 年 6 月）に選出された。
＜異分野融合研究への進行状況＞[松
松本グループ]
新学術創成研究機構の柴田博士（高速バイオ AFM）らと，複数の研究テーマで融合研究を進めている。その中で，MET 結合ペプチド固相化プローブを用いた高速 AFM により，ヒト・マウス
MET 受容体を例に，分子動態と分子認識の同時解析が検証された（ACS Appl Mater Interfaces,2021）。分子技術と AFM 融合による新しい技術展開といえる。また，高速 AFM や分子シミュレーション科学との融合研究による増殖因子受容体動的活性化構造の解明（柴田博士らとの融合研究），高機能 MET 活性化タンパク質の非アルコール性脂肪肝炎治療の薬効検証（井上啓博士らとの融合研究）など，融合研究から発展的な成果を継続的に発表できると考えられる。
[土
土屋グループ]
生活習慣病発症における細胞死変容の役割を明らかにする目的で栄養・代謝研究ユニット（井上啓 UL，稲葉有香 PI）と共同研究を展開しており，共同で外部予算（AMED）を獲得した。また，共著で論文投稿および学会発表（第 95 回日本内分泌学会）を予定している。
さらに，先端的ヘルスケアサイエンスユニット（岡本成史 UL, 小倉康平若手 PI）と誤嚥性肺炎の機序解明を目指した共同研究を立ち上げており，土屋は免疫学的解析を担当している。
角野歩若手 PI（高速バイオ AFM 応用研究ユニット）との共同研究で細胞死関連分子の動態解明を進めている。

- 14 -

【研究業績】＜発表論文＞（ユニット主体）
1. Tahira Y, Sakai K, Sato H, Imamura R, Matsumoto K. Dimer interface in natural variant NK1 isdispensable for HGF-dependent Met receptor activation. International Journal of Molecular
Sciences, 22: 9240, 2021.
2. Tsuchiya K. Switching from Apoptosis to Pyroptosis: Gasdermin-Elicited Inflammation andAntitumor Immunity. International Journal of Molecular Sciences, 22: 426, 2021.
3. Tsuchiya K, Hosojima S, Kushiyama H, Mahib MR, Kinoshita T, Suda T. Gasdermin D Mediates
the Maturation and Release of IL-1α Downstream of Inflammasomes. Cell Reports, 34: 108887,
2021.
（他の研究室等との共同研究）
1.

Mihara E, Watanabe S, Bashiruddin NK, Nakamura N, Matoba K, Yumi Sano, Maini R, Yin Y,
Sakai K, Arimori T, Matsumoto K, Suga H, Takagi J. Lasso-grafting of macrocyclic peptide
pharmacophores yields multi-functional proteins. Nature Commun,12: 1543, 2021.

2.

Kajiwara K, Yamano S, Aoki K, Okuzaki D, Matsumoto K, Okada M. CDCP1 promotes
compensatory renal growth 1 by integrating Src and Met signaling. Life Science Alliance, 4:e202000832, 2021.

3.

Komatsu Y, Terasaka N, Sakai K, Mihara E, Wakabayashi R, Matsumoto K, Hilvert D, Takagi J,
Suga H. De novo peptide grafting to a self-assembling nanocapsule yields a hepatocyte growth
factor receptor agonist. iScience, 24: 103302, 2021.

4.

Puppulin L, Daiki Kanayama, Terasaka N, Sakai K, Kodera N, Umeda K, Sumino A, Marchesi A,
Weilin W, Tanaka H, Fukuma T, Suga H, Matsumoto K, Shibata M. Combination of high-speed
AFM and tip conjugation with synthetic macrocyclic peptides for real-time and real-space
molecular recognition. ACS Appl Material Interfaces, 13: 54817-54829, 2021.

5.

Kawase N, Sugihara A, Kajiwara K, Hiroshima M, Akamatsu K, Nada S, Matsumoto K, Ueda M,
Okada M. SRC kinase activator CDCP1 promotes hepatocyte growth factor-induced cell
migration/invasion of a subset of breast cancer cells. J Biol Chem, in press.

6.

Uematsu T, Tsuchiya K, Kobayashi N, Seiki M, Inoue JI, Kaneko S, Sakamoto T. Mint3
depletion-mediated glycolytic and oxidative alterations promote pyroptosis and prevent the
spread of Listeria monocytogenes infection in macrophages. Cell Death & Disease, 12: 404,
2021.

＜学会発表＞（ユニット主体）
1. 松本邦夫. 高速 AFM を起点に観える増殖因子受容体 MET の動的活性化と創薬. CBI 学会- 15 -

第 419 回研究講演会. 2021 年 1 月 11 日（オンライン）.
2. 松本邦夫. "高速 AFM で観る"がん関連分子と応用. 【ナノプローブテクノロジー第 167 委員会】 第 98 回研究会. 2021 年 7 月 29 日（オンライン）.
3. 松本邦夫. バイオベンチャーの意義と産学連携の創薬開発に向き合う姿勢．新薬開発に向けた産学連携の問題点と将来展望，第 80 回日本癌学会総会，2021 年 10 月 1 日（横浜）．
4. Hiroki Sato, Katsuya Sakai, Ryu Imamura, Kunio Matsumoto. HGF conversion in bronchial
epithelial cells triggers pre-metastatic niche formation in the lung. 第 80 回日本癌学会総会. 2021
年 10 月 1 日（横浜）5. 土 屋 晃 介, 須 田 貴 司. Gasdermin D mediates the release and maturation of IL-1α during
inflammasome formation. 第 94 回日本細菌学会総会. 2021 年 3 月 23~25 日（オンライン）.
（他の研究室等との共同研究）
1. 日野直也，松田樹生也，真流玄武，酒井克也，今村龍，青木一洋，寺井健太，平島剛志，
松本邦夫，松田道行. 集団遊走における細胞の機械的拘束依存的な増殖因子シグナル活性
動態変化による先導細胞の運命決定. 第 73 回日本細胞生物学会大会，2021 年 6 月 29 日年（京都）
2. 齋藤淳，長谷川喜弘，藤谷直樹，有木茂，上原康昭，松本邦夫，高橋素子. MET の糖鎖による機能制御メカニズムの解析.

第 94 回日本生化学大会、2021 年 11 月 3~5 日（オンライン）.
3. 津 本 彩 乃 ， 増 尾 友 佑 ， 近 藤 友 美 ， 今 村 龍 ， 水 谷 栄 彦 ， 松 本 邦 夫 ， 加 藤 将 夫. ヒ トaminopeptidase A 組換えタンパク質の臓器分布および胎児移行の解析. 日本薬物動態学会
第 36 回年会，2021 年 11 月 16~19 日（高崎）.
4. 植 松 崇 之, 土 屋 晃 介, 小 林 憲 忠, 清 木 元 治, 井 上 純 一 郎, 金 子 周 一, 坂 本 毅 治. Listeria
monocytogenes 感染における HIF-1 活性化因子 Mint3 を介した宿主応答機構の解析. 第 44回日本分子生物学会年会, 2021 年 12 月 1~3 日（横浜）.
＜外部資金＞（ユニット主体）
1. AMED 次世代がん医療創生研究事業（P-CREATE） 「イメージング活用創薬の視点からの異分野技術融合によるシームレスな薬効評価システムの構築と実施」（分担課題）「抗HGF 特殊環状ペプチドのイメージング活用創薬」（松本邦夫） （分担） 全体期間: 2016 ~2021 年度

配分額（2021 年度）: 7,050 千円

2. 科学研究費補助金

基盤研究（B）「高機能環状ペプチド分子技術と融合する転移・薬剤

耐性のがん微小環境の研究」（松本邦夫） （代表） 全体期間: 2019 ~ 2021 年度

配分額（2021 年度）: 4,100 千円
3. 産学連携共同研究 「NASH 治療薬を目指す Met アゴニストの医薬品特性の検証」
（松本邦
夫）
（代表）
4. 産学連携受託研究「有用タンパク質の高発現細胞の構築」（松本邦夫）（代表）- 16 -

5. 科学研究費補助金

挑戦的研究（開拓）「超機能バイオロジクスリガンドの創成と検証の研究」（松本邦夫）（代表） 全体期間: 2021 ~ 2023 年度
6. 科学研究費補助金

配分額（2021 年度）: 7,000 千円

若手研究「特殊環状ペプチドを診断ツールとする低侵襲的な腫瘍特性解析法の開発」 （佐藤拓輝） （代表） 全体期間: 2021 ~ 2024 年度

配分額（2021 年度）: 900 千円
7. 科学研究費補助金

基盤研究(B)「パイロトーシス細胞が放出するリステリア増殖抑制因子の解析」（土屋晃介）（分担）全体期間: 2020 ~ 2022 年度

配分額（2020-2021 年度）:

670 千円
8. AMED 循環器疾患・糖尿病等生活習慣病対策実用化研究事業「過栄養による肝細胞死の様式変容とその生活習慣病発症・増悪のメカニズムの解明」（土屋晃介）（分担）全体期
間: 2021 ~ 2023 年度

配分額（2021 年度）: 1,000 千円

9. 武田科学振興財団 2021 年度 医学系研究継続助成（基礎）「カスパーゼ-1 による細胞死誘
導の分子機序とインフラマソーム関連疾患における役割」（土屋晃介）（代表）全体期間:2021 ~ 2022 年度

配分額: 3,000 千円

10. 公益財団法人三谷研究開発支援財団・研究開発資金助成「炎症性細胞死パイロトーシス
で免疫学的に「冷たい」がんを「熱く」する手法の開発」（土屋晃介）（代表）全体期間:2021 年度

配分額: 1,500 千円＜共同研究＞
学内
1. 「MET 細胞増殖因子受容体活性化の動的構造」 松本邦夫（代表者・金沢大学），柴田幹大（金沢大学），酒井克也（金沢大学），今村龍（金沢大学），佐藤拓輝（金沢大学）
2. 「MET 活性化を介した非アルコール性脂肪肝炎（NASH）の改善」 松本邦夫（代表者），
井上啓（金沢大学），酒井克也（金沢大学），今村龍（金沢大学），佐藤拓輝（金沢大学）
3. 「MET 結合環状ペプチド固相化プローブを用いた高速 AFM による分子認識」 柴田幹大
（代表者・金沢大学），松本邦夫（金沢大学），酒井克也（金沢大学），菅裕明（東京大学），
4. 「MET 受容体を介した LECT-2 の抗ウイルス作用の研究」 本多政夫（代表者・金沢大
学），松本邦夫（金沢大学），今村龍（金沢大学）
5. 「アミノペプチダーゼ A 融合タンパク質の動態と血圧制御」 加藤将夫（代表者・金沢大学），増尾友祐（金沢大学），松本邦夫（金沢大学），今村龍（金沢大学）
6. 「FRS シグナル分子の分子動態観察の研究」 後藤典子（代表者・金沢大学），柴田幹大（金沢大学），松本邦夫（金沢大学）
7. 「肺がんドライバー融合タンパク質 EML4-ALK の分子動態・相分離制御とシグナル制
御」 矢野聖二（代表者・金沢大学），松本邦夫（金沢大学），福間剛士（金沢大学），古寺哲幸（金沢大学）
8. 「代謝と細胞死のそれぞれの制御機構のクロストークの解明」井上啓（代表者・金沢大学），稲葉有香（金沢大学），土屋晃介（金沢大学）- 17 -

9. 「誤嚥性肺炎を予測するためのオミクス解析とその分子機構の解明」小倉康平（代表者・金沢大学），岡本成史（金沢大学），鈴木健之（金沢大学），土屋晃介（金沢大学）
10. 「ミクログリアによるがん脳転移の抑制機構の解明」平田英周（代表者・金沢大学），
石橋 公二朗（金沢大学），土屋晃介（金沢大学）
11. 「Gasdermin ファミリーによる孔形成およびインフラマソーム形成の分子動態解明」土屋晃介（代表者・金沢大学），角野歩先生（金沢大学）
学外
1. 「環状ペプチド Lasso-Graft による高機能リガンド創成の研究」 松本邦夫（代表者），高
木淳一（大阪大学），菅裕明（東京大学），柴田幹大（金沢大学），酒井克也（金沢大学），
今村龍（金沢大学），佐藤拓輝（金沢大学）
2. 「HGF-MET 系をターゲットにする環状ペプチドならびに Lasso-Graft タンパク質を用いた PET 分子イメージング性能」 渡辺恭良（代表者・理化学研究所），向井英史（長崎大学），酒井克也（金沢大学），佐藤拓輝（金沢大学）
3. 「CDCP1-MET 相互作用を介したがん細胞の遊走・浸潤」 岡田雅人（代表者・大阪大学），梶原健太郎（大阪大学），松本邦夫（金沢大学）
4. 「MET 受容体糖鎖構造とその機能解明」 高橋素子（代表者・札幌医科大学），松本邦夫（金沢大学）
5. 「HGF-MET 相互作用阻害分子のインシリコ創成」 青木俊介（代表者・九州工業大学），
松本邦夫（金沢大学），酒井克也（金沢大学）
6. 「がん転移解析のための Tissue Engineering デバイス作成と研究」 関谷佐智子（代表者・東京女子医科大学），松本邦夫（金沢大学），佐藤拓輝（金沢大学）
7. 「マイコプラズマリポプロテインによる生細胞マクロファージからのインターロイキン-1β 遊離に関する研究」佐伯歩先生（代表者・北海道大学），柴田健一郎先生（北海道大学），土屋晃介（金沢大学），須田貴司（金沢大学）
8. 「感染における HIF-1 活性化因子 Mint3 を介した宿主応答機構の解析」植松 崇之（代表者・北里大学メディカルセンター），坂本毅治（関西医科大），土屋晃介（金沢大学）- 18 -

がん分子標的探索応用ユニット【 研究スタッフ 】
ユニットリーダー

教授

鈴木 健之

若手主任研究者（若手 PI）

助教

竹内 康人

【 研 究 概 要 】
転移や治療抵抗性に代表される「がんの悪性進展」を制御することは, がんを克服するために大変重要である。本研究ユニットは, 悪性進展を誘導するがん細胞の特性（幹細胞的特性,
代謝特性, がん微小環境, シグナル伝達経路異常, ゲノム・エピゲノム異常など）を分子レベルで理解することを目的とした基礎医学研究を推進している。こうした研究を通して, 悪性進展を阻止するための鍵となる分子標的を同定し, 臨床応用を視野に入れた新しい分子標的治療戦略を確立することを目標としている。
【 2021 年の研究成果、進展状況】
１）がん転移プロセスの可塑性を担うエピゲノム・エピトランスクリトーム制御
悪性腫瘍の転移メカニズムの解明は, がん治療の大きな課題である。先行研究から, がん細胞の上皮間葉転換（EMT：上皮細胞が細胞間接着能を喪失し, 運動性の高い間葉系細胞へと性質が変化する現象）が転移の引き金になると考えられている。がん細胞は, 転移先では逆の反応, 間葉上皮転換（MET）を起こして生着することから, EMT の可塑性が転移プロセスに極めて重要である。鈴木は, その性質を担う分子基盤を解明するために, 可逆的な遺伝子発現調節に関与するエピゲノム制御①とエピトランスクリプトーム制御②に焦点を当てて研究課題を進めている。
① EMT 誘導におけるヒストンタンパク質のユビキチン化修飾の役割
これまでに, ヒストンメチル化修飾酵素複合体 PRC2 が EMT 誘導に必須な役割を担うことを報告した。今回, PRC2 と協調して作用しうる PRC1 ヒストンユビキチン化酵素複合体のEMT への関与を解析した。CRISPR/Cas9 スクリーニングによって, PRC1 関連因子 23 種類の中から, 発現抑制が EMT に最も影響を与える因子 KDM2B を同定した。KDM2B はその DNA
認識活性を介して, PRC1 複合体を上皮系遺伝子の遺伝子座に特異的にリクルートする。その結果, PRC1 によるヒストンユビキチン化, PRC2 によるメチル化, 上皮系遺伝子の発現抑制が連続的に誘導され EMT が進行する。すなわち, EMT 制御におけるヒストンユビキチン化修飾の先導的な役割を新たに見いだした。
② EMT 進行における RNA のメチル化（m6A）修飾の役割
RNA の A 塩基のメチル化修飾である m6A 修飾と, それを担う METTL3 酵素が, EMT の進行や細胞運動性の上昇に必須であることをこれまでに示してきた。現在は, m6A 修飾による
標的 RNA の調節メカニズムを調べている。EMT 進行に重要な転写制御因子 JUN と JUNB が- 19 -mRNA の m6A 修飾によって, 主にタンパク質翻訳効率と mRNA 安定性の点からそれぞれ調節されていることを見いだした。すなわち, 異なる m6A 修飾認識 Reader 分子による制御が示
唆されることから, RNA 免疫沈降法による相互作用解析によって各 Reader 分子の同定を進め,
EMT における RNA の m6A 修飾の作用機序を明らかにする計画である。
２）肺がんの分子標的薬耐性獲得に関与するエピジェネティック制御因子
肺がん細胞の分子標的薬オシメルチニブに対する耐性獲得に関して, 矢野聖二教授（腫瘍内科/呼吸器内科）と融合研究を進め, 薬剤による IGF-1R の発現上昇と活性化の重要性を見いだした。さらに, この IGF-1R の発現上昇を誘導するのは, オープンクロマチン構造形成を担うパイオニア転写因子 FOXA1 であることを発見した。FOXA1 発現阻害が耐性細胞の出現を著しく抑制することから, 薬剤耐性克服のための有望な治療標的として FOXA1 に注目し,その機能を阻害する低分子化合物の探索を進行している。
３）がん悪性進展を導く微小環境とその誘導メカニズムの解析
若手 PI の竹内は, 鈴木及び後藤典子教授との共同研究によって, 乳がん発症の超早期に，間質細胞や免疫細胞などが集まる微小環境（がん細胞ニッチ）が確立される仕組みを明らかにした。シグナル因子 FRS2beta とその下流で作用する転写因子 NFkB が, 悪性進展を促す炎
症性微小環境の形成に関わることから, これらを分子標的とする乳がん早期治療法の可能性を検討している。また，乳がん幹細胞の薬剤耐性獲得に関係する DNA 複製関連因子 MCM10の機能や，肺がんの薬剤耐性における新たな分子標的候補である RNA 結合タンパク質
Musashi-2 の機能についても研究成果を報告した。
【 異分野融合研究の推進状況 】
異分野融合研究推進費の支援を受け, 次の４つの融合研究課題に取り組んでいる。１）エピ
ゲノム制御因子と核膜孔複合体構成要素との相互作用をもとに, EMT の可塑性の分子基盤となる核内転写ドメイン形成メカニズムを解析している。国内学会で２件共著発表を行い, 共著論文を国際学術誌に投稿中である（「セルバイオノミクス」U）。２）ミトコンドリアと小胞体の相互作用, すなわちオルガネラコンタクトとがん悪性進展の新たな関係性の解明に取り組んでいる（「がん幹細胞」U）。３）誤嚥性肺炎を頻発する宿主側要因を同定するために, プ
ロテオミクス解析及びエピゲノム解析を進行している（「先端的ヘルスケア」U）。４）数理モ
デルを用いて, がん幹細胞の運命選択を司る細胞分裂様式の決定メカニズムの解明を試みている（「数理神経科学」U）。さらに, 「先魁プロジェクト 2020」では, 理工研究域の黒田浩介
准教授が開発した双性イオン液体を, 患者由来腫瘍の凍結保存に応用する融合研究をスタートした。また, 融合科学共同専攻での分野融合型研究では, 北陸先端科学技術大学院大学の塚原俊文教授とともに, RNA 編集技術を用いて悪性進展を阻止する研究を進め, これまでに３件の学会共著発表を行い, ２報の共著論文を国際学術誌に発表している。このような異分野
融合研究活動を通して, ユニークな切り口から新しいがん分子標的治療法の構築に貢献することを目指している。

- 20 -

【

研

究

業

績

】

＜発表論文＞
原著論文（ユニット主体）
1.

Wanna-Udom S, Terashima M, Suphakhong K, Ishimura A, Takino T and *Suzuki T. KDM2B isinvolved in the epigenetic regulation of TGF-beta-induced epithelial-mesenchymal transition inlung and pancreatic cancer cell lines. J Biol. Chem., 296: 100213, 2021.

2.

Takeuchi Y, Kimura N, Murayama T, Machida Y, Iejima D, Nishimura T, Terashima M, Wang Y,
Li M, Sakamoto R, Yamamoto M, Itano N, Inoue Y, Ito M, Yoshida N, Inoue J, Akashi K, Saya H,
Fujita K, Kuroda M, Kitabayashi I, Voon D, Suzuki T, Tojo A and *Gotoh N. The membrane-linked
adaptor FRS2b fashions a cytokine-rich inflammatory microenvironment that promotes breast
cancer carcinogenesis. Proc Natl Acad Sci, USA., 118(43): e2103658118, 2021.

3.

Murayama, T†, Takeuchi Y†, Yamawaki K, Natsume T, Chaverra R, Nishimura T, Kogure Y, Nakata
A, Tominaga K, Sasahara A, Yano M, Ishikawa S, Ohta T, Ikeda K, Horie-Inoue K, Inoue S, Seki
M, Suzuki Y, Sugano S, Enomoto T, Tanabe M, Tada K, Kanemaki M, Okamoto K, Tojo A and*Gotoh N. MCM10 compensates for Myc-induced DNA replication stress in breast cancer stemlike cells. †Equally contribution. Cancer Science. 112(3):1209-1224, 2021.

4.

Yiming R†, Takeuchi Y†, Nishimura T, Li M, Wang Y, Meguro-Horike M, Kohno T, Horike S,
Nakata A and *Gotoh N. MUSASHI-2 confers resistance to third-generation EGFR-tyrosine kinase
inhibitor osimertinib in lung adenocarcinoma.

†

Equally contribution. Cancer Science.

112(9):3810-3821, 2021.

（共同研究）
1.

Yamahana H, Terashima M, Takatsuka R, Asada C, Suzuki T, Uto Y and *Takino T. TGF-beta1
facilitates MT1-MMP-mediated proMMP-9 activation and invasion in oral squamous cell
carcinoma cells. Biochem Biophys Rep., 27:101072, 2021.

＜学会発表＞（ユニット主体）- 21 -

1.

Ishimura A, Batbayar G, Lyu H, Suphakhong K, Wanna-Udom S, Terashima M, Yano S and
Suzuki T.

CRISPR/Cas9 screening of epigenetic factors relating to drug resistance. 第44回日本分子生物学会年会（横浜2021年12月）
2.

Terashima M, Suphakhong K, Ishimura A, Nishimura T, Horike SI, Nishimura T, Tange S,
Hazawa K, Wong RW and Suzuki T.

Roles of epithelial-mesenchymal transition-activatingtranscription factor candidates in cancer cells. 第44回日本分子生物学会年会（横浜2021年12月）
3.

Suzuki T, Wanna-Udom S, Suphakhong K, Terashima M, Lyu H, Ishimura A, Sakari M and
Tsukahara T.

Functional analysis of KDM2B, a member of PRC1, in the transcriptional

regulation of epithelial-mesenchymal transition of cancer cells. 第44回日本分子生物学会年会（横浜2021年12月）
4.

Suzuki T, Terashima M and Ishimura A.

Functional analysis of KDM2B, a member of PRC1, in

the transcriptional regulation of epithelial-mesenchymal transition. 第80回日本癌学会学術総会（横浜2021年10月）
5.

竹内康人, 木村奈津子, 村山貴彦, 町田雪乃, 家島大輔, 西村建徳, 王禹銘, 坂本理恵子,
山本瑞生, 板野直樹, 井上優介, 伊藤正孝, 吉田進昭, 井上純一郎, 赤司浩一, 佐谷秀行,
藤田浩司, 黒田雅彦, 北林一生, 東條有伸, 後藤典子：細胞質アダプタータンパクFRS2b
は, 乳がん形成を促進する炎症性サイトカインリッチ環境を形成する. 第80回日本癌学会学術総会（横浜2021年10月）

6.

竹内康人, 後藤典子：MUSASHI-2 RNA結合タンパク質は肺腺がんのEGFR阻害剤オシメ
ルチニブ耐性を賦与する. 第25回日本がん分子標的治療学会学術集会 （オンライン
2021年5月）（共同研究）
1.

Hazawa K, Minamoto T, Suzuki T and Wong R. NUP153 drives oncogenic TP63 expression
through liquid-liquid phase separation mediated gene-gating in squamous cancer. 第80回日本癌学会学術総会（横浜2021年10月）- 22 -

2.

Saifullah, Sakari M, Suzuki T, Yano S and Tsukahara T. The CRISPR-Cas13a gene-editing system
underlies a potential therapeutic strategy for EML4-ALK-positive lung cancer cells. 第18回日本
臨床腫瘍学会学術総会（京都2021年2月）＜外部資金＞
1.

文部科学省科学研究費補助金, 基盤研究（C）, 研究課題名「ゲノムワイドな挿入変異を利用した疾患関連 lncRNA の機能解析」, 研究代表者 鈴木健之,

2.

2021 年度,

1,000 千円

文部科学省科学研究費補助金, 若手研究, 研究課題名「がん幹細胞分裂様式の制御メカニ
ズムの解明」, 研究代表者 竹内康人,

2021 年度,

900 千円＜共同研究＞
学内1.

「肺がんの分子標的薬耐性獲得に関与するエピジェネティック制御」

鈴木健之（代表者）, 矢野聖二（医薬保健学総合研究科, 呼吸器内科）
2.

「エピジェネティック制御因子と核膜孔複合体との相互作用による核内可塑性転写ドメインの形成」

3.

鈴木健之（代表者）, 羽澤勝治（セルバイオノミクス U）「誤嚥性肺炎を予測するためのオミクス解析とその分子機構の解明」
者, 先端的ヘルスケア U）,

岡本成史（先端的ヘルスケア U）,

小倉康平（代表

鈴木健之, 土屋晃介（がん微小環境 U）
4.

「オルガネラ接点を標的とする薬剤スクリーニング」
U）,

5.

高橋智聡（がん幹細胞 U）,

笠原敦子（代表者, がん幹細胞

三代憲治（創薬分子プローブ U）,「がん幹細胞の分裂様式決定メカニズムの解明」

竹内康人（代表者）,

鈴木健之
Dominic Voon

（先進がんモデル U）, 後藤典子（先進がんモデル U）, 八杉徹雄（数理神経科学 U）, 佐藤純（数理神経科学 U）
6.

「イオン性材料で革新するライフサイエンス」

黒田浩介（代表者, 理工研究域）,

竹

内康人（新学術創成研究機構）, 菊川雄司（理工研究域）, 三橋了爾（国際基幹教育院）,
平田英周（がん進展制御研究所）, 堀家慎一（学際科学実験センター）, 大黒多希子（学- 23 -

際科学実験センター）, 小林功（理工研究域）, 高塚大知（理工研究域）

学外
1.

「CRISPR-C2c2 法を用いた RNA ターゲッティングによるがん克服戦略の開発」鈴木健之（代表者）, 塚原俊文（北陸先端科学技術大学院大学生命機能工学）

2.

「骨軟部肉腫の悪性化における融合型転写因子とクロマチンリモデリングの役割」中村卓郎（代表者, がん研究会がん研究所発がん研究部）, 鈴木健之

3.

「染色体転座陽性肉腫における PI3K 阻害剤のクロマチンリモデリング作用の解析」旦慎吾（代表者, がん研究会がん化学療法センター分子薬理部）, 鈴木健之

4.

「転移性乳がん細胞増殖におけるヒストンアセチル化修飾の機能解析」中山淳（代表者,
国立がん研究センター）, 鈴木健之

5.

「HTLV-1 感染 T 細胞の腫瘍化に寄与するエピゲノム変異の解析」斎藤峰輝（代表者, 川崎医科大学微生物学講座）, 鈴木健之

6.

「miRNA 初期転写産物の m6A 修飾を介したがん抑制 miRNA の新規産生調節機構の解明」坂本修士（代表者, 高知大学基礎医学部門）, 鈴木健之

7.

「がん関連遺伝子による乳癌の発症・悪性化におけるエピゲノム変化の解析」鈴木健之（代表者）, 仙波憲太郎（早稲田大学先進理工学部）

8.

「がん細胞の上皮間葉転換におけるヒストンメチル化修飾の解析」鈴木健之（代表者）,
木村宏（東京工業大学大学院生命理工学研究科）

＜その他＞
1.

文部科学省 大学教育再生戦略推進費：多様なニーズに対応する「がん専門医療人材（がんプロフェッショナル）」養成プラン「超少子高齢化地域での先進的がん医療人養成」（北信がんプロ）, 事業責任者（矢野聖二）, 教務委員（鈴木健之）

2.

金沢大学公開講座「がん研究の基礎」, 2021年度, 一般受講者に対する講義（オムニバ
ス形式）担当（鈴木健之）- 24 -

革新的統合バイオ研究コア

高速バイオ AFM 応用研究ユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

柴田

幹大

若手主任研究者（PI）

助教

角野

歩

【 研 究 概 要 】
当研究ユニットでは、本学で研究開発された高速原子間力顕微鏡（高速 AFM）をライフサ
イエンス分野に広く応用し、溶液中ではたらくタンパク質の機能動態や、生きた細胞の活動に伴う形態変化をナノメートルスケールの実空間、かつ、数十ミリ秒のリアルタイムで動画撮影することで、その詳細な分子作動機構の解明、および、細胞機能と動態における相関を明らかにする。高速 AFM により可視化された生体分子のナノ動態は、新たなナノバイオ研究の根底をなす基盤研究となり、健康長寿社会の構築に資する次世代バイオテクノロジーの創成を促すことが期待される。
当研究ユニットでは、主に以下に示す４つの研究課題に取り組む。（１）生きた神経細胞の活動や、脳機能の記憶・学習に関わる様々なタンパク質の活性化状態をナノスケールで撮影し、人間の本質ともいえる記憶の分子作動メカニズムを明らかにする。（２）DNA 結合タンパク質に高速 AFM を適用し、ヌクレオソームやゲノム編集タンパク質のナノ動態をナノスケールで撮影することにより、生命の本質ともいえる遺伝子発現の制御機構やゲノム編集
における統一的な分子作動メカニズムを明らかにする。（３）生体膜に存在する膜タンパク
質、特に、イオンポンプやイオンチャネルの膜中動態に関する様々な制御機構（リガンド結合、膜電位、温度など）を明らかにする。（４）学内の融合研究を推進し、がんに関わるタン
パク質やその阻害剤のナノ動態を可視化することで、がんの本態解明における革新的な基礎研究を創成する。これらに加え、新学術創成研究機構内の融合・共同研究に積極的に取り組
み、本学における研究力強化を牽引する。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞（１）記憶分子 Ca2+/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ II (CaMKII) の活性化状態におけるナノ動態の可視化と記憶分子メカニズムの解明
脳機能の記憶・学習に重要なタンパク質 CaMKII に高速 AFM を適用し、Ca2+/カルモジュリンの結合により起こる CaMKII の構造変化を可視化することに成功し、キナーゼドメインの構
造と運動性が大きく変化することを明らかにした。また、CaMKII は分子内に 2 つのリン酸化
サイトをもち、そのリン酸化が Ca2+信号の維持（記憶）に重要であると考えられているが、それぞれのリン酸化サイトを欠損した CaMKII 変異体を作成し、高速 AFM 観察を適用したところ、異なる位置へのリン酸化が、活性化状態におけるキナーゼドメインの構造と動態にも違いを生むことが分かった。この構造変化は、CaMKII の機能と相関があり、ナノスケールの構造変化とキナーゼ活性の相関を明確に示す結果となった。これらの結果をもとに、CaMKII- 25 -

がもつ Ca2+信号積算メカニズムの分子作動モデルを提唱し、論文として投稿した（論文 revise中）。
（２）H2A ヒストンバリアントの自発的なヒストン交換反応の分子メカニズム解明
H2A.B を含むヌクレオソーム中の H2A.B-H2B ダイマーは、H2A-H2B ダイマーと自発的に交換することが報告されているが、その詳細な分子作動メカニズムは不明であった。本研究では、H2A.B を含むヌクレオソームに高速 AFM を適用し、ヒストン自己交換反応の分子作動メカニズムの解明を試みた。その結果、そもそも H2A.B を含むヌクレオソームは、H2A.B と
H3-H4 との相互作用が弱く、histone octamer の構造が不安定であり、開いた構造をとることを発見した。この H2A, H2A.B と H3-H4 との相互作用の違いが、自発的な交換反応を生むという分子作動メカニズムを提唱した [R. Hirano et al. Commun. Biol. 4, 191 (2021)]。
（３）ナノメートルスケールの分子を標識なしで、高速かつ選択的に認識する技術は、細胞表面のタンパク質の分布や拡散を 1 分子レベルで検出する技術として生命科学の分野で大いに期待されている。本研究は、高速 AFM と低分子環状ペプチドを組み合わせることで、蛍光色素などで標識されていない受容体タンパク質をリアルタイムかつナノメートルスケールの空間分解能で分子認識できる技術を開発した。具体的には、ヒト肝細胞増殖因子受容体（hMET）、および、hMET に特異的に結合する低分子環状ペプチド aMD4 を用い、aMD4 を
高速 AFM 探針に付加することで、マイカ表面および脂質二重膜中におかれた hMET と高速
AFM 探針の相互作用を検出できることを示した。ここで、aMD4 と AFM 探針との間をつなぐリンカーを様々な長さや固さでテストすることにより、hMET の検出能が最大になるよう最適化した。このように、RaPID 法を用いれば、ほぼ無制限の種類の受容体を高い選択性で検出できる低分子環状ペプチドを作成することができ、高速 AFM と組み合わせることで、標識なしの１分子認識法として多くの生命現象の解明に適用されることが期待される。[L.
Puppulin et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 13, 54817–54829 (2021)]。
（４）抗菌活性を有するオリゴ糖が脂質膜の構造を変化させる様子を高速 AFM で観察し、他の抗菌物質と比較することで、未知の作用メカニズムを明らかにした [H. Yamamura et al. ACS
Omega, 6, 31831-31842 (2021)]。
（５）双性イオン液体の細胞毒性の高さと、脂質膜の変形させやすさの相関を明らかにした[T. Komori et al. ACS Sustainable Chem. Eng. 9, 11825–11836 (2021)]。
＜異異分野融合研究の推進状況＞（１）がん進展制御研究コア・がん微小研究ユニット（松本 UL）との共同研究
高速 AFM と低分子環状ペプチドを組み合わせた分子認識可能 AFM-tip の論文発表に加え、MET 受容体を活性化する環状ペプチド aMD4 を抗体の Fc 領域に付加した Fc(aMD4)が MET
受容体をダイマー化する様子を高速 AFM で可視化した（論文 revise 中）。これら一連の融合研究により、MET 受容体の活性化機構の詳細を分子レベルで明らかにした。
（２）化学系研究者らとの共同研究により、高速 AFM の基板条件を検討し、ヌクレオソー
ム構造やタンパク質複合体をできるだけ生体内の環境に近い状態（高速 AFM の基板によるアーティファクトのない状態）で、生体分子のナノ動態を観察できる実験系の構築に取り組んだ。

- 26 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
1.

Leonardo Puppulin*, Daiki Kanayama, Naohiro Terasaka, Katsuya Sakai, Noriyuki Kodera,
Kenichi Umeda, Ayumi Sumino, Arin Marchesi, Wei Weilin, Hideo Tanaka, Takeshi Fukuma,
Hiroaki Suga, Kunio Matsumoto, & Mikihiro Shibata*, “Macrocyclic peptide-conjugated tip forfast and selective molecular recognition imaging by high-speed atomic force microscopy.” ACS
Applied Materials & Interfaces, 13, 54817–54829 (2021).

2.

Rina

Hirano, Yasuhiro

Arimura, Tomoya

Kujirai, Mikihiro

Shibata, Aya

Okuda, Ken

Morishima, Rintaro Inoue, Masaaki Sugiyama, & Hitoshi Kurumizaka, “Histone variant H2A.BH2B

dimersarespontaneously

exchangedwithcanonical

H2A-H2B

inthenucleosome.” Commun. Biol., 4, 191 (2021).
（他の研究室等との共同研究）
1.

Hatsuo Yamamura, Tatsuya Hagiwara, Yuma Hayashi, Kayo Osawa, Hisato Kato, Takashi Katsu,
Kazufumi Masuda, Ayumi Sumino, Hayato Yamashita, Ryo Jinno, Masayuki Abe, & Atsushi
Miyagawa, “Antibacterial activity of membrane-permeabilizing bactericidal cyclodextrin
derivatives.” ACS Omega, 6, 31831-31842 (2021).

2. Tetsuo

Komori,

Heri

Satria, Kyohei

Miyamura, Ai

Ito, Magoto

Kamiya, Ayumi

Sumino, Takakazu Onishi, Kazuaki, Ninomiya, Kenji Takahashi, Jared L. Anderson, Takuya
Uto, and Kosuke Kuroda, “Essential requirements of biocompatible cellulose solvents.” ACS
Sustainable Chem. Eng., 9, 11825–11836 (2021).

3.

Ayhan Yurtsever, Sandip Das, Tatsuya Nishimura, Rafael Rodríguez, Daisuke Hirose,
Kazuki Miyata, Ayumi Sumino, Takeshi Fukuma, Katsuhiro Maeda, “Visualisation ofhelical structures of poly(diphenylacetylene)s bearing chiral amide pendants by atomic
force microscopy.” Chemical communications, 57, 12266-12269 (2021).

＜学会発表＞（ユニット主体）1.

柴田幹大,“高速 AFM による記憶分子 CaMKII の構造ダイナミクス観察”, ブルカージャ
パン表面計測事業部主催【第 2 回】高速 AFM オンラインシンポジウム, 招待, 国内, 2021
年 12 月 23 日, オンライン

2.

Mikihiro Shibata, “Visualizing single-molecule dynamics of protein complexes by high-speed
AFM.”, Fugaku-seminor at QST, 招待, 国内, 2021 年 8 月 5 日, オンライン

3.

柴田幹大,“クロマチンリモデリングの実時空間イメージング”, 新学術領域研究「クロマチン潜在能」第 4 回領域会議, 招待, 国内, 2021 年 5 月 24-26 日, オンライン

4.

向 大地, Yimeng Zhao, 柴田幹大, 服部素之, 角野 歩, “高速原子間力顕微鏡による膜中TRPV1 チャネルの動態観察”, 第 59 回日本生物物理学会年会, 口頭発表（一般）, 国内,- 27 -

2021 年 11 月 26 日, オンライン
5.

向 大 地 , Yimeng Zhao, 柴 田 幹 大 , 服 部 素 之 , 角 野 歩 , “Structural dynamics of thecytoplasmic domain of transient receptor potential vanilloid1(TRPV1) in lipid bilayer observed byhigh speed atomic force microscopy (HS-AFM)”, 第 44 回日本分子生物学会年会, ポスター
発表, 国内, 2021 年 12 月 2 日, オンライン（他の研究室等との共同研究）
1.

赤津綜隆, 平野里奈, 柴田幹大, 鯨井智也, 滝沢由政, 江原晴彦, 関根俊一, 胡桃坂仁志,“ヒストンバリアント H2A.B によるヌクレオソーム構造変化が転写に与える影響の解明”, 第 39 回染色体ワークショップ・第 20 回核ダイナミクス研究会, 2021/12/21-22, オ
ンライン＜外部資金＞（ユニット主体）
1.

科研費・挑戦的研究（萌芽）「１分子イメージングによる記憶の分子作動メカニズムの解明への挑戦」
柴田幹大, 代表, 令和 2～3 年度, 4,900 千円

2.

科研費・基盤研究（B）「1 分子イメージングによるゲノム編集ツールの分子作動機構の解明」
柴田幹大, 代表, 令和 3～5 年度, 13,500 千円

3.

科研費・新学術領域研究（公募研究）「クロマチンリモデリングの実時空間イメージング」
柴田幹大, 代表, 令和 3～4 年度, 7,200 千円

4.

科研費・挑戦的研究（萌芽）「膜タンパク質の配向と脂質膜の非対称性を制御した固定化平面膜の開発と AFM 観察」
角野 歩, 代表, 平成 30～令和 3 年度, 5,000 千円

5.

科研費・若手研究(A)「高速 AFM によるカリウムチャネルの構造‐機能ダイナミクスの解析」
角野 歩, 代表, 平成 29～令和 3 年度, 18,800 千円＜共同研究＞
学内
1. 「高速AFMを用いたHGF/MET受容体複合体形成過程の観察」
2.
3.
4.

松本邦夫（代表者）, 酒井克也, 柴田幹大
「ピラーアレーンの高速AFM基板への応用研究」
柴田幹大（代表者）, 生越友樹
「ブラシポリマーの高速AFM基板への応用研究」
柴田幹大（代表者）, 前田勝浩
「CaMKIIの高速AFM画像のキナーゼドメインの運動解析」
柴田幹大（代表者）, 炭竃享司, 角野 歩

- 28 -

5.
6.
7.
8.
9.

「CaMKIIの高速AFM画像のキナーゼドメインのRg値解析」
柴田幹大（代表者）, 角野 歩, H. Flechsig「高速AFMを用いた細胞膜受容体シグナル伝達の動的イメージング」
後藤紀子（代表者）, 柴田幹大
「転写因子FOXOとDNA複合体の動的構造解析」
平尾 敦（代表者）, 角野 歩, 柴田幹大
「イオン液体が引き起こす細胞毒性と脂質膜の構造変化の関連の解析」
黒田浩介（代表者），角野 歩「ホスホリパーゼの脂質膜への結合過程の解析」
角野 歩（代表者），炭竈享司

学外
1. 自然科学研究機構生理学研究所「高速AFMを用いたCaMKIIの動的構造解析」
柴田幹大（代表者）, 村越秀治
2.

復旦大学「高速AFMを用いたグルタミン酸受容体の動態観察」
柴田幹大（代表者）, 服部素之

3.

Philipps-University Marburg「Dynamics of Chromatin Remodeler studied by HS-AFM」
柴田幹大（代表者），K. Bouazoune

4.

東京大学「高速AFMを用いたCRISPR-Casタンパク質の分子作動機構の解明」
柴田幹大（代表者）, 西増弘志

5.

University of California, San Diego 「Direct visualization of Group II introns」
Navtej Toor（代表者）, 柴田幹大

6.

東京大学「H2A.Bヒストンバリアントの自己交換反応のメカニズム解明」
胡桃坂仁志（代表者）, 柴田幹大

7.

東京大学「新規微生物型ロドプシンの膜中での多量体構造解析」
加藤英明（代表者）, 柴田幹大

8.

福井大学, 名古屋大学「イオンチャネルとサソリ毒の結合動態解析」
角野 歩（代表者），炭竈享司, 内橋貴之, 老木成稔

9.

名古屋大学「電位依存性イオンチャネルの電位センサーの構造ゆらぎの観察」
角野 歩（代表者）, 入江克雅

10. 崇城大学「ハブ毒中のホスホリパーゼアイソザイムの膜分解過程の解析」
上田直子（代表者）, 角野 歩, 柴田幹大
11. 名古屋工業大学「抗菌性オリゴ糖誘導体の膜障害過程の解析」
山村初雄（代表者）, 角野 歩
12. 復旦大学「高速AFMを用いた温度感受性チャネルTRPV1の動態観察」
角野 歩（代表者）, 柴田幹大、服部素之- 29 -

セルバイオノミクスユニット＜スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

Richard Wong

主任研究者（PI）
）

准教授

羽澤 勝治

【 研 究 概 要 】
核膜による DNA 情報制御は，細胞や個体の生命現象の基盤であり，その破綻は様々な疾患に関与する。核膜を貫く核膜孔複合体（Nuclear Pore Complex: NPC）は，核膜物質輸送を制御する唯一無二のタンパク質複合体であり，その作動原理には高次生命現象の本質が秘められている。当ユニットでは，NPC の構造・動態・機能を解析し，NPC 作動原理の本質を読み解き，疾患の原因解明や生命科学全般への応用を目指す。また，理学・工学・医学・次世代バイ
オテクノロジーの知識や技術を結集し，伝統と創造の融合により独自性の高い研究推進を図り，新しい学術領域の開拓を目指す。

＜2021 年の研究成果，進展状況＞
2021 年，がん病態制御における NPC 作動原理の理解に向けて，ナノ生命科学技術やオミク
ス技術を集結し，研究推進を図った。高速原子間力顕微鏡を用いて，従来の X 線結晶構造解
析方法では不可能であった NPC 内部フィラメント構造・動態解析に初めて成功し，がんにおける活発な核―細胞質間物質輸送に関わる NPC ナノ構造について解明した。また，オミクス
技術と分子細胞生物学技術の融合アプローチにより，物質輸送因子と NPC の連携が確立する
がん病態特異的な高次物質輸送システムを報告した。また，中田教授とのユニット内融合研
究では，NPC が制御する新規オートファジー機序を明らかにし上衣腫における核膜ホメオス
タシスについて報告した論文 7）。
また，COVID-19 に立ち向かうべく，SARS-CoV-2 を構成するタンパク質構造のナノダイナ
ミクスの理解と制御法の創出を目標に研究を行い，ウイルス感染過程で重要な働きをするウ
イルス由来スパイクタンパク質のナノ構造動態の解析に成功した論文 1,8）。これらの新規性と重要性が高い評価をうけ，複数のメディアで取り上げられた。一方，新型コロナウイルス感染細胞における病態生理の理解に向けて研究を進め，ウイルスタンパク質 ORF6 がそれぞれ
NPC 構成因子 RAE1/NUP98 と相互作用することにより，宿主機能を阻害することを見出した
論文 8）。このように，当ユニットは本学分子細胞生物学研究拠点として，独自性・優位性のある研究成果（2020-2021 年，ユニット主体の原著論文 8 報，共同研究 5 報，学会発表 26 回）を発信した。

- 31 -

これらの成果を基盤とし，UL：Wong 教授は NPC のナノ構造動態をシームレスに理解するための研究ツール開発とナノ生命科学研究の推進を目指す。また， PI：羽澤准教授は独自に展開してきた細胞分化やがん病態制御に関わる NPC による高次遺伝子発現システムの形成・継承機序について調べ，構造・機能の観点から生命の根本的な理解を目指す。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
学外異分野融合研究では，ナノダイヤモンドを用いたナノツールアプリケーション開発に向けて，京都大学・白川教授と共同研究を推進した論文 4)。ユニット内融合研究では，生命の設計図である DNA モダリティの理解に向けて，ゲノム DNA とヒストンタンパク質間で起こる実空間ダイナミクスの解明に取り組んだ 論文 6)。一方，コア内融合研究（創薬分子プローブ U）
については，三代が開発したアミノシクロプロぺノン誘導体は，核内相分離の阻害によりがん遺伝子の発現抑制効果を示すことを見出しており論文投稿中)，低分子標的薬の概念にパラダイ
ム変換をもたらすことが期待される。また，コア横断型融合研究（機能性超分子マテリアル
U）については，細胞内相分離の物性評価できる分子プローブの開発し，特許の出願ならびに研究成果を論文発表した論文 3）。本プローブの実用化にむけた異分野融合研究を継続中である。

- 32 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
1. Lim K, Nishide G, Yoshida T, Watanabe-Nakayama T, Kobayashi A, Hazawa M, Hanayama R,
Ando T, Wong RW*
Millisecond dynamic of SARS-CoV-2 spike and its interaction with ACE2 receptor and small
extracellular vesicles
Journal of Extracellular Vesicles (2021) 2021 Dec;10(14): e12170.

doi: 10.1002/jev2.12170.

2. Wong RW*
New activities of the nuclear pore complexes
Cells 2021, 2021 Aug 18;10(8):2123. doi: 10.3390/cells10082123.
3. Hazawa M*, Amemori S, Nishiyama Y, Iga Y, Iwashima Y, Kobayashi A,
Nagatani H, Mizuno M, Takahashi K, Wong RW*
A light-switching pyrene probe to detect biomolecular phase separation.
iScience 2021 Jul 15;24(8):102865. doi: 10.1016/j.isci.2021.102865.
4. Ikliptikawati DK, Hazawa M(co-1st) So FT, Terada D, Kobayashi A, Segawa TF, Shirakawa M,
Wong RW*
Label-free tomographic imaging of nanodiamonds in living cells
Diamond & Related Materials 2021 118:108517 (Cover)
5. Sajidah ES, Lim K and Wong RW*
How SARS-CoV-2 and other viruses build an invasion route to hijack the host nucleocytoplasmic
trafficking system
Cells 2021, 10(6), 1424; doi.org/10.3390/cells10061424s
6. Nishide G, Lim K, Mohamed M, Kobayashi A, Hazawa M, Watanabe-Nakayama T, Kodera N, Ando
T and Wong RW*
High-Speed Atomic Force Microscopy reveals spatiotemporal dynamics of histone Protein H2A
involution by DNA inchworming
J. Phys. Chem. Lett. 2021 Apr 14: 3837–3846 doi: 10.1021/acs.jpclett.1c00697
7. Dewi FRP, Jiapaer S, Kobayashi A, Hazawa M, Ikliptikawati DK, Hartono, Sabit H, Nakada M,
Wong RW*
Nucleoporin TPR (translocated promoter region, nuclear basket protein) upregulation alters MTORHSF1 trails and suppresses autophagy induction in ependymoma- 33 -

Autophagy 2021 Apr;17(4):1001-1012. doi: 10.1080/15548627.2020.1741318.
8. Kato K, Ikliptikawati DK, Kobayashi A(co-1st)*, Kondo H, Lim K, Hazawa M and Wong RW*
Overexpression of SARS-CoV-2 protein ORF6 dislocates RAE1 and NUP98 from the nuclear porecomplex
Biochem. Biophys. Res. Commun. 2021 536:59-66.

（他の研究室等との共同研究）
1. Klionsky DJ*, Abdel-Aziz AK, Abdelfatah S, ... Wong RW et al. (multiple authors)
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy
Autophagy 2021 Jan;17(1):1-382. doi: 10.1080/15548627.2020.1797280.
2. Kato Y, Uto T, Tanaka D, Ishibashi K, Kobayashi A, Hazawa M, Wong RW, Ninomiya K,
Takahashi K, Hirata E, Kuroda K.
Synthetic zwitterions as efficient non-permeable cryoprotectantsComm. Chem (2021) 4:151 doi.org/10.1038/s42004-021-00588-x
3. Fukasawa K, Kadota T, Horie T, Tokumura K, Terada R, Kitaguchi Y, Park G, Ochiai S, Iwahashi S,
Okayama Y, Hiraiwa M, Yamada T, Iezaki T, Kaneda K, Yamamoto M, Kitao T, Shirahase H,
Hazawa M, Wong RW, Todo T, Hirao A, Hinoi.
CDK8 maintains stemness and tumorigenicity of glioma stem cells by regulating the c-MYC pathway
Oncogene (2021) Apr;40(15):2803-2815. doi: 10.1038/s41388-021-01745-1.
4. Huang Y, Yang Q, Zheng Y, Lin L, Xu X, Xu XE, Silva TC, Hazawa M, Peng L, Cao H, Ding Y,
Lu D, Berman BP, Xu LY, Li EM, Yin D*.
Activation of bivalent factor DLX5 cooperates with master regulator TP63 to promote squamous cell
carcinoma.
Nucleic Acids Res. 2021 Sep 20;49(16):9246-9263. doi: 10.1093/nar/gkab679.
5. Li LY, Yang Q, Jiang YY, Yang W, Jiang Y, Li X, Hazawa M, Zhou B, Huang GW, Xu XE, Gery
S, Zhang Y, Ding LW, Ho AS, Zumsteg ZS, Wang MR, Fullwood MJ, Freedland SJ, Meltzer SJ, Xu
LY, Li EM, Koeffler HP, Lin DC*.
Interplay and cooperation between SREBF1 and master transcription factors regulate lipid
metabolism and tumor-promoting pathways in squamous cancer.
Nat Commun. 2021 Jul 16;12(1):4362. doi: 10.1038/s41467-021-24656-x.

- 34 -

＜学会発表＞（ユニット主体）
1. Richard Wong
核膜孔テリトリーにおける動的ナノ構造と機能
第 73 回日本細胞生物学会シンポジウム
招待，国内，2021/6/30，京都（webinar）
2. Richard Wong
ウイルスの核膜孔への侵入経路を解明
第 6 回新学術創成研究機構シンポジウム
招待，国内，2021/2/24 ，金沢 (webinar)
3. Dini Kurnia Ikliptikawati, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Richard Wong
The epigenetic role of nucleoporin RAE1 in human breast cancer
The 39th Sapporo International Cancer Symposium
一般，国際，2021-07-06，Sapporo，Japan
4. 近藤 寛弥，三代憲司，岩嶋友紀，Qiu Yujia，稲葉有香，小林亜紀子 Keesiang Lim，源利成，小川数馬，國嶋崇隆，羽澤勝治，Richard Wong
核内相分離の制御を可能とする新規アミノシクロプロペノン化合物の発見
第 39 回染色体ワークショップ・第 20 回核ダイナミクス研究会
一般，国内，2021 年 12 月 21，22 日，オンライン
5. 西出梧朗，Keesiang Lim，小林亜紀子，羽澤勝治，稲葉有香，中山隆宏，古寺哲幸，安藤敏夫，Richard Wong
ヒストン H2A-DNA ダイナミクスの実時空間イメージング
第 39 回染色体ワークショップ・第 20 回核ダイナミクス研究会
一般，国内，2021 年 12 月 21，22 日，オンライン
6. 岩嶋友紀，小林亜紀子，羽澤勝治，Richard Wong
核膜孔複合体による転写制御機構
第 39 回染色体ワークショップ・第 20 回核ダイナミクス研究会
一般，国内，2021 年 12 月 21，22 日，オンライン
7. 岩嶋友紀，羽澤勝治，Qiu Yujia，Dini Kurnia Ikliptikawati，西出 梧朗，小林 亜紀子，
Lim Kee Siang，Richard・Wong
核膜孔複合体による核膜近傍での転写制御機構- 35 -

第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 3 日，神奈川
8. 小林亜紀子，Shabierjiang Jiapaer，Firli R.P. Dewi，羽澤勝治，Dini K. Ikliptikawati，Hartono，Hemragul Sabit，中田光俊，Richard Wong
上衣腫における核膜孔複合体タンパク質 Tpr の役割
第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 3 日，神奈川（オンライン）
9. 牧山 桂，羽澤 勝治，Richard Wong
SARS-CoV-2 由来タンパク質 NSP9 の宿主細胞における核膜輸送に及ぼす影響の解明
第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 2 日，神奈川
10. 加藤弘毅，小林亜紀子，羽澤勝治，Richard Wong
SARS-CoV-2 由来 ORF6 は核膜孔複合体 RAE1 と NUP98 の局在変化を引き起こす
第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 2 日，神奈川
11. Dini Ikliptikawati, Masaharu Hazawa, Frederick So, Daiki Terada, Akiko Kobayahi,
Takuya Segawa, Masahiro Shirakawa, Richard Wong
Optical Diffraction Tomography as Label-Free High-Resolution 3-D Imaging of
Nanodiamonds in Cancer Cell
第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 2 日，神奈川
12. Keesiang Lim, Goro Nishide, Takeshi Yoshida, Takahiro Watanabe-Nakayama, Akiko
Kobayashi, Masaharu Hazawa, Rikinari Hanayama, Toshio Ando, Richard Wong
Molecular Dynamic of Coronavirus Spike Protein
第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 1 日，神奈川
13. 羽澤 勝治，雨森 翔悟，西山 嘉男，岩嶋 友紀，小林 亜紀子，永谷髙橋 憲司，ウォング リチャード
液-液相分離の動態解析を可能とする機能性蛍光プローブ
第 44 回日本分子生物学会年会
一般，国内，2021 年 12 月 1 日，神奈川- 36 -

広久，水野 元博，

14. 西出梧朗，Keesiang LIM，小林亜紀子，羽澤勝治，中山隆宏，古寺哲幸，安藤敏夫，Richard
WONG
Investigation of real-time dynamic histone H2A-DNA interaction and H2A-DNA
condensation/de-condensation using high-speed AFM
第 59 回日本生物物理学会年会
一般，国内，2021 年 11 月 26 日，宮城（オンライン）「学生発表賞」受賞
15. 西出梧朗，Keesiang Lim，Mahmoud Shaaban Mohamed，小林亜紀子，羽澤勝治，中山隆宏，
古寺哲幸，安藤敏夫，Richard Wong
高速 AFM を用いたヒストン H2A-DNA 実時空間イメージングによるヌクレオソーム凝縮プロセスとその環境の解明
第 94 回日本生化学大会
一般，国内，2021 年 11 月 2-5 日，神奈川（オンライン）
16. 近藤 寛弥，三代憲司，羽澤勝治，岩嶋友紀，小林亜紀子，小川数馬，Richard Wong
新規アミノシクロプロぺノン化合物は BRD4 依存的な NUP210 の発現を阻害し，がん細胞の増殖を抑制する
第 94 回日本生化学会大会
一般，国内，2021 年 11 月 3 日，神奈川（オンライン）
17. Masaharu Hazawa, Takeshi Suzuki, Toshinari Minamoto, Richard Wong
NUP153 drives oncogenic TP63 expression through liquid-liquid phase separation
mediated gene-gating in squamous cancer
第 80 回日本癌学会学術総会
一般，国内，2021 年 9 月 30 日―10 月 2 日，神奈川（オンライン）
18. 西出梧朗，Keesiang Lim，小林亜紀子，羽澤勝治，中山隆宏，古寺哲幸，安藤敏夫，RichardWong
高速 AFM によるヒストン H2A トポグラフィーとその DNA コンパクション時の時空間ダ
イナミクスの解明
第 21 回日本蛋白質科学会年会
一般，国内，2021 年 6 月 16 日，富山（オンライン）
19. Masaharu Hazawa, Richard Wong, Ikuo Kashiwakura, Hironori Yoshino
Karyopherin-b1 regulates radioresistance in head and neck squamous cell carcinoma
cell lines
日本放射線影響学会第 64 回大会
一般，国内，2021 年 9 月 22－24 日，茨城（オンライン）- 37 -

20. 羽澤 勝治，Richard Wong
核膜孔によるスーパーエンハンサーの局在・機能制御機序の解明
NUP153 drives oncogenic TP63 expression through phase separation mediated genegating in cancer cell
第 73 回日本細胞生物学会大会
一般，国内，2021 年 7 月 2 日，京都（オンライン）
21. 西出梧朗，Keesiang Lim，小林亜紀子，羽澤勝治，中山隆宏，古寺哲幸，安藤敏夫，RichardWong
高速 AFM を用いた DNA インチワーミングによるヒストン H2A ラッピング動態の実時空間イメージング
第 73 回日本細胞生物学会大会
一般，国内，2021 年 7 月 1 日，京都（オンライン）
22.近藤 寛弥，三代憲司，羽澤勝治，岩嶋友紀，小林亜紀子，小川 数馬，Richard Wong
新規アミノシクロプロペノン化合物は BRD4 依存的 NUP210 の発現を阻害し，がん細胞の増殖を抑制する
日本生化学会北陸支部第 39 回大会
一般，国内，2021 年 6 月 5 日，金沢（オンライン）「学生ベスト発表賞」
23. 牧山桂，羽澤勝治，Richard Wong
SARS-CoV-2 構成タンパク質 NSP9 の宿主細胞内における動態・機能に関する研究
日本生化学会北陸支部第 39 回大会
一般，国内，2021 年 6 月 5 日，金沢（オンライン）
24. 加藤弘毅，小林亜紀子，羽澤勝治，Richard Wong
SARS-CoV-2 由来 ORF6 は核膜孔複合体 RAE1 と NUP98 の局在変化を引き起こす
日本生化学会北陸支部第 39 回大会
一般，国内，2021 年 6 月 5 日，金沢（オンライン）「学生ベスト発表賞」
25. 岩嶋友紀，羽澤勝治，源利成，Richard Wong
核膜孔複合体による Gene-gating 形成機序
日本生化学会北陸支部第 39 回大会
一般，国内，2021 年 6 月 5 日，金沢（オンライン）「学生ベスト発表賞」
26. 西出梧朗，Keesiang Lim，Mahmoud Shaaban Mohamed，小林亜紀子，羽澤勝治，中山隆宏，
古寺哲幸，安藤敏夫，Richard Wong

- 38 -

高速 AFM を用いた DNA インチワーミングによるヒストン H2A ラッピング動態の実時空間イメージング
日本生化学会北陸支部第 39 回大会
一般，国内，2021 年 6 月 5 日，金沢（オンライン）「学生ベスト発表賞 最優秀発表賞 」＜外部資金＞（ユニット主体）6 件
Ri chard Wong
1.「科研費新学術領域研究 (公募研究)」，「核膜孔テリトリーにおけるゲノムモダリティ」，
Richard Wong，代表，2021～2022，10,000 千円（直接経費）
2.「科研費 挑戦的研究（萌芽）」，「核膜孔複合体が形成する液-液相分離の機能ダイナミクス」，
Richard Wong，代表，2021～2022，5,000 千円（直接経費）
3.「武田科学振興財団

ビジョナリーリサーチ助成（スタート）」，「新型コロナウイルスのタン

パク質のナノ立体構造変換反応と構造創薬への開発」，Richard Wong，代表，2021～2022，2,000
千円（直接経費）
4.「新型コロナウイルス感染症対策支援ファンド」研究費支援公募事業」，「新型コロナウイルスの構造と細胞内動態の制御に基づく新規薬剤の開発」，

Richard Wong，代表，2020～2021，

2,400 千円（直接経費）
羽澤勝治

1.「科研費 基盤研究（C）」，「がん悪性化の根幹であるマスター転写因子の発現誘導メカニズムの解明」，羽澤勝治，代表，2020～2022，3,300 千円（直接経費）

2. 「第 13 回

北陸銀行若手研究者助成金」，「クロマチン構造・動態を制御するタンパク質相

互作用の完全プロファイリング」，羽澤勝治，代表，2021～2022, 300 千円（直接経費）＜共同研究＞
学内 8 件R ic har d W ong ら
1.「核膜孔複合体蛋白と脳腫瘍に関する探索」
医薬保健研究域 医学系 中田光俊 教授
2.「核膜孔複合体蛋白と大腸癌に関する探索」
がん進展制御研究所

腫瘍制御研究分野

源 利成

教授

3.「核膜孔複合体蛋白 Nup98 と急性骨髄性白血病に関する探索」
ナノ生命科学研究所・がん進展制御研究所
平尾 敦

遺伝子・染色体構築研究分野

教授- 39 -

4.「核膜孔複合体蛋白と大腸オルガノイドに関する探索」
ナノ生命科学研究所

大島 正伸 教授

5.「核膜孔複合体蛋白と肺癌や膵癌，胃癌などに関する探索」
ナノ生命科学研究所・がん進展制御研究所 腫瘍内科研究分野 矢野聖二教授

6.「核膜孔複合体蛋白と原子間力顕微鏡（AFM）に関する探索」
ナノ生命科学研究所

安藤

敏夫 教授

7.「核膜孔複合体とクロマチンにおける原子間力顕微鏡（AFM）に関する探索」
ナノ生命科学研究所

福間 剛士

教授

8.「核膜孔複合体蛋白と阻害剤に関する探索」
新学術創成研究機構 創薬分子プローブ研究ユニット小川 数馬
学外

教授

13 件

R ic har d W ong
1.「核膜孔複合体蛋白の構造に関する探索」
京都大学 理学研究科

杤尾

豪人

教授

2.「核膜孔複合体蛋白と Nano-diamond に関する探索」
京都大学 大学院工学研究科

白川

昌宏

教授

3.「核膜孔複合体蛋白と kinesin 物質輸送に関する探索」
東京大学

医学系研究科廣川信隆特任教授4.「核膜孔複合体蛋白と超解像顕微鏡に関する探索」
理化学研究所生命システム研究センター

チームリーダー 岡田康志

5.「核膜孔複合体蛋白の構造に関する探索」
台湾

中央研究院

分子生物研究所

Hsia, Kuo-Chiang 助教

6.「核膜孔複合体蛋白 Nup98 と急性骨髄性白血病に関する探索」
中国

四川大学華西病院

血液科

吴

俣

教授

7.「核膜孔複合体蛋白と免疫に関する探索」（2015 年度～）
中国

香港大学

医学部・Queen Mary Hospital 小児科 Tu wenwei

教授

8.「核膜孔複合体蛋白と informatics に関する探索」
中国

香港理工大学 Dept. of Health Technology and Inform atics

9.「核膜孔複合体蛋白と物質輸送に関する探索」
中国

北京大学

生命科学学院

陳建国教授

10.「核膜孔複合体蛋白の構造に関する探索」
米国 Dept. of Chemistry, Caltech, Prof. Andre Hoelz
羽澤勝治

1.「がん病態制御におけるクロマチン構造・機能ダイナミクスの解明」
米国

Cedars-Sinai Medical Center, Prof. De-Chen Lin PhD.

2. 「がん細胞の免疫応答機序の解明」- 40 -

Helen Law 助教

中国Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Prof.

Yan-Yi Jiang
3.

「相分離から視る DNA 損傷応答」

弘前大学大学院

保健学研究科吉野浩教

助教- 41 -

創薬分子プローブ研究ユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

小川 数馬

主任研究者（PI）

准教授

三代 憲司

特任助教

Nurmaya Effendi （2021 年 3 月退職）
【 研 究 概 要 】

本ユニットでは、がん、中枢神経系疾患ならびに感染症を主な対象として、それら疾患に関わる既存および新規標的分子の探索を行うとともに、各標的分子に選択性を有する分子プローブ化合物を設計・合成
し、各化合物の特性ならびに疾患の診断と治療への応用性評
価を行い、分子プローブとしての特性情報を付与した「創薬分子プローブライブラリー」を創出することを研究目的としている。これら化合物群は、生命科学研究・創薬研究・医学研究に直結する試薬、診断薬、あるいは治療薬として実用性の高い化合物群と成り得るため、本研究ユニットにより創成される分子プローブの利用により、新学術創成研究機構内の他の研究ユニットはもちろん、学内外の生命科学研究者や研究機関との新たな連携を促進し、異分野融合研究の展開による研究の推進が期待できる。
本ユニットの特徴は、放射性分子プローブ研究を専門とするユニットリーダー小川と有機合成化学研究を専門とする主任研究者（PI）三代が研究推進の核となり、異なる専門分野の研究者と連携を図りながら、標的分子の探索から、分子プローブの設計、合成、分析、特性などの有用性評価までを一貫して行うことにある。すなわち、標的分子との親和性やプローブ分子の疾患ターゲティング性の向上、さらにプローブ分子の合成や疾患評価に必須な薬物動態学、薬物代謝化学、分子生物学、免疫学、薬理学、有機化学、分析化学、放射性薬品化学の理論を結集した、革新的化合物群の創成を目指している。これにより、低分子化合物を放射性同位元素（RI）や蛍光物質で化学修飾した従来型の分子プローブ開発の加速や、タンパク質、糖鎖、バイオマーカーなどの内因性物質を基盤とした生体機能のモニターなど、多様で実用性のある分子プローブ創成が可能となると考えられる。

- 43 -

＜2021 年の研究成果，進展状況＞
本ユニットでは、生命科学研究、医学研究、がん研究、創薬研究のニーズに適合した「創薬分子プローブライブラリー」の構築を目的としている。本ユニットではこれまでに、チロシンキナーゼ標的放射性プローブ開発を行ってきており(Bioorg Med Chem 2017, Sci Rep 2018, Bioorg Med Chem 2019,
Molecules 2020)、継続研究として、上皮成長因子受容体（EGFR）-チロシンキナーゼ阻害剤をリード化合物とした放射性プローブを合成し、評価を行い、その有用性を示した（発表論文 4）。ユニ
ットの主な研究テーマの一つであるペプチドを用いたプローブ開発では、68Ga 標識した腫瘍
指向性直鎖状ペプチドの開発（発表論文 5）、68Ga 及び 211At で標識した腫瘍指向性環状ペプチドの開発（発表論文 2, 3）を行った。なお、発表論文 3 は金沢大学の Papers of the month に選定された。
また、心臓の脂肪酸代謝能のイメージングを目的として、68Ga で標識した脂肪酸の開発を行った（発表論文 1）。
また、分子プローブ開発への応用を志向した独自の光反応について、以前に報告したもの
より温和な可視光条件で効率的に化学反応を起こす反応剤開発に成功した（発表論文 6）。最近シ
クロブテンジオン及びシクロプロペノンをもちいる新しいタイプの光反応の開発にも成功しており、現在論文投稿準備中である。更に、これまでにコロンビア大 Lambert 教授との共同研究で、グアニジン骨格類似化合物の合成に成功し、この骨格が分子プローブとして有望な物性を示すことを見出しており（学会発表 1, 5）、現在論文投稿準備中である。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
新学術創成研究機構セルバイオノミクスユニット羽澤准教授、Wong 教授とは、異分野融合
研究推進費の支援を受け、三代が開発したシクロプロペノン誘導体の生物活性に関する共同研究を行っており、特定の置換基をもつシクロプロペノン誘導体ががん細胞に毒性を示し、活性発現に核膜孔複合体が関与することを見出し、論文投稿を行った。一方、シクロプロペ
ノン誘導体の直接の薬物標的は未解明のため、共同研究にてその標的同定を試みている。更に、異分野融合研究推進費の支援を受け、がん幹細胞研究ユニット高橋教授との共同研究にて高橋教授の見出した新規生理活性物質の標的同定のための分子プローブ開発を行っており（学会発表・他の研究室等との共同研究 1）、本研究について高橋教授を代表として AMED (次世代がん医療創生研究事業)に申請し、採択された（外部資金・他の研究室等との共同研究 4）。バイオマスリファイナリーユ
ニット仁宮教授とは、がん診断・治療を目的としたナノ液滴 DDS 研究を行っており、学会発表を行った（学会発表 4, 6）。また、外部資金も取得しており（外部資金 1,2）、近日中に論文投稿予定である。また、がん幹細胞研究ユニット笠原助教との共同研究で、ミトコンドリアの状態を評価するためのプローブ開発研究を開始した。

- 44 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）

1.

N. Effendi, K. Mishiro, H. Wakabayashi, M. Gabryel, K. Shiba, J. Taki, R. Jastrząb, S. Kinuya, K.
Ogawa*. Synthesis and evaluation of radiogallium-labeled long-chain fatty acid derivatives as
myocardial metabolic imaging agents. PLOS ONE. 16(12): e0261226 (2021).

2.

H. Echigo, K. Mishiro, T. Fuchigami, K. Shiba, S. Kinuya, K. Ogawa*. Synthesis and Evaluationof a Dimeric RGD Peptide as a Preliminary Study for Radiotheranostics with Radiohalogens.
Molecules, 26(20), 6107 (2021)

3.

K. Ogawa*, H. Echigo, K. Mishiro, S. Hirata, K. Washiyama, Y. Kitamura, K. Takahashi, K. Shiba,
S. Kinuya Ga-68 and At-211 labeled RGD peptides for radiotheranostics with multiradionuclides.
Mol Pharm. 18(9), 3553-3562 (2021)

4.

M. Fawwaz, K. Mishiro, R. Nishii, A. Makino, Y. Kiyono, K. Shiba, S. Kinuya, K. Ogawa*. A
Radiobrominated Tyrosine Kinase Inhibitor for EGFR with L858R/T790M Mutations in Lung
Carcinoma. Pharmaceuticals. 14(3), 256 (2021)

5.

N. Effendi, K. Mishiro, K. Shiba, S. Kinuya, K. Ogawa*. Development of radiogallium-labeled
peptides for platelet-derived growth factor receptor β (PDGFRβ) imaging: influence of different
linkers. Molecules. 26(1), 41 (2021)

6.

K. Mishiro*, M. Nomura, T. Furuyama, M. Kunishima*, Efficiency Enhancement of a
Photocatalytic Decarbonylation of an Aminocyclopropenone by Benzothiophene Substitution. J
Org Chem. 86, 3625-3636 (2021).

（他の研究室等との共同研究）

1.

T. Yamase*, J. Taki, H. Wakabayashi, A. Inaki, T. Hiromasa, H. Mori, N. Akatani, K. Ogawa, K.
Shiba, S. Kinuya. Feasibility of 125I-RGD uptake as a marker of angiogenesis after myocardial
infarction. Ann Nucl Med. (2021)

2.

T. Shigeno, T. Kozaka, Y. Kitamura, K. Ogawa, T. Taki, S. Kinuya, K. Shiba*. In vitro and invivo evaluation of [125/123I]-2-[4-(2-iodophenyl)piperidino]cyclopentanol ([125/123I]-OI5V) as apotential sigma-1 receptor ligand for SPECT. Ann Nucl Med. 35(2), 167-75 (2021)

3.

H. Mori*, J. Taki, H. Wakabayashi, T. Hiromasa, A. Inaki, K. Ogawa, K. Shiba, S. Kinuya.
Colchicine treatment early after infarction attenuates myocardial inflammatory response
demonstrated by 14C-methionine imaging and subsequent ventricular remodeling by quantitative
gated SPECT. Ann Nucl Med. 35(2), 253-9 (2021)

4.

M. Gabryel-Skrodzka, M. Nowak, K. Stachowiak, M. Zabiszak, K. Ogawa, R. Jastrzab*. The
influence of pH on complexation process of copper(II) phosphoethanolamine biomaterial topyrimidine nucleosides. Materials, 14(15), 4309 (2021)

5.

H. Wakabayashi*, J. Taki, H. Mori, T. Hiromasa, N. Akatani, A. Inaki, T. Kozaka, K. Shiba, K.
Ogawa, S. Kinuya. Visualization of dynamic expression of myocardial sigma-1 receptor after
myocardialischemia

andreperfusion- 45 -

using

radioiodinelabeled2-[4-(2-iodophenyl)piperidino]cyclopentanol (OI5V) imaging. Circ. J, 85(11), 2102-2108 (2021)

6.

S.H. Yeh, M.H. Lin, L.G.Flores, U. Mukhopadhyay, D. Young, K. Ogawa, J.H. Jeong, W. Tong,
J.G. Gelovani*, N. Fukumitsu*. In vivo evaluation of the combined anticancer effects of cisplatin
and SAHA in nonsmall cell lung carcinoma using [18F]FAHA and [18F]FDG PET/CT imaging.
Molecular Imaging. Article ID 6660358 (2021)＜学会発表＞（ユニット主体）1.

上野貴弘、三代憲司、福井雅人、若林大志、絹谷清剛、小川数馬 “[123I]m-iodobenzylguanidine(MIBG)の deltic guanidinium アナログ deltic MIBG の合成と生物学的性質の評価” 日本薬学会第 141 年会、2021 年 3 月 26-29 日、広島（オンライン）

2.

越後拓亮、三代憲司、平田咲、鷲山幸信、高橋和弘、柴和弘、絹谷清剛、小川数馬 "腫瘍
指向性ペプチドを用いたセラノスティクス用プローブの開発研究" 日本薬学会第 141 年
会（大学院生・学部生シンポジウム）, 2021 年 3 月 26-29 日、広島（オンライン）

3.

小川数馬 “ラジオセラノスティクスのための薬剤開発” 核医学診断・治療のための RI 利用推進シンポジウム-64Cu・67Cu：核種製造と治療薬創薬の展望-、2021 年 5 月 20 日、オ
ンライン

4.

笹島百華、三代憲司、水谷涼、仁宮一章、小川数馬 “がんセラノスティクスを目的とした
放射標識超音波応答性ナノ液滴の開発” 第 37 回日本 DDS 学術集会, 2021 年 6 月 29-30
日、千葉（ハイブリッド）

5.

上野貴弘、三代憲司、福井雅人、若林大志、絹谷清剛、小川数馬 “Deltic guanidinium 骨格をもつ放射性化合物 deltic MIBG の合成と評価” 第 18 回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム (PPF2020/2021), 2021 年 9 月 14-15 日、仙台（オンライン）

6.

笹島百華、三代憲司、水谷涼、仁宮一章、小川数馬 “がんセラノスティクスを目的とした
放射標識超音波応答性ナノ液滴の開発” 第 18 回次世代を担う若手のためのフィジカル・
ファーマフォーラム (PPF2020/2021)、 2021 年 9 月 14-15 日、仙台（オンライン）

7.

N.-I. B. Ramzi, K. Mishiro, T. Fuchigami, K. Ogawa. Development of radioiodinated porphyrinderivatives for cancer theranostics. 日本薬学会 2021 年度北陸支部第 133 回例会、2021 年 11
月 14 日、金沢（オンライン）

8.

M. E. N. Elghobary, K. Mishiro, T. Fuchigami, A. Odani, K. Ogawa. Platinum (II) complexes witharomatic ligands as anticancer agents with proteasome inhibition activity. 日本薬学会 2021 年度
北陸支部第 133 回例会、2021 年 11 月 14 日、金沢（オンライン）

9.

K. Mishiro, M. Nomura, T. Furuyama, M. Kunishima. Photocatalytic Alkyne Generation Reactions.
第 19 回次世代を担う有機化学シンポジウム 2021 年 5 月 28-29 日、金沢（オンライン）

10. 馬場正延、三代憲司、国嶋崇隆 “シクロプロペノンの光反応を利用するケテン生成反応の開発” 日本薬学会 2021 年度北陸支部第 133 回例会、2021 年 11 月 14 日、金沢（オンライン）
11. K. Ogawa. Development of probes for radiotheranostics. The 11th China-Japna-Korea Symposium- 46 -

on Radiopharmaceutical Sciences. 2021 年 11 月 12 日 Seoul, Korea (オンライン)
12. K. Ogawa. Combination of radiohalogen-labeled probes for radiotheranostics. The International
Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021). 2021 年 12 月 18 日
Honolulu, USA (オンライン)
13. K. Ogawa. Development of radiolabeled probes for theranostics. The International Chemical
Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021). 2021 年 12 月 19 日 Honolulu, USA(オンライン)（他の研究室等との共同研究）
1.

S. Kohno, P. Linn, K. Mishiro, M. Kunishima, Y. Watanabe, C. Takahashi. Pharmacologicallytargetable vulnerability in prostate cancer carrying RB1-SUCLA2 loss. AACR 2021 2021 年 4 月
9-14 日、USA (オンライン)＜外部資金＞（ユニット主体）
1. 小川数馬： 科研費 基盤研究（B） 「局所療法を融合した発展型ラジオセラノスティクス
用プローブ開発研究」（代表）（2021～2024） 直接経費 3,400 千円（2021 年度）
三代憲司：科研費 基盤研究（B）「局所療法を融合した発展型ラジオセラノスティクス用
プローブ開発研究」（分担）（代表者：小川数馬）（2021～2024）直接経費 200 千円（2021年度）
2. 小川数馬：民間助成

2021 年度 澁谷学術文化スポーツ振興財団「マルチモーダルセラノ

スティクスを可能とする超音波応答性がん診断・治療用プローブ開発」3,000 千円（2021年度）
3. 三代憲司：科研費

若手研究「シクロプロぺノンの光反応を利用するカルボキシ基の自在な化学変換法の開発」（代表）（2020~2021）直接経費 1,600 千円（2021 年度）（他の研究室等との共同研究）
1. 小川数馬： 科研費 基盤研究（B）「高リスク化学療法不応性神経芽腫に対する新治療戦略の開発」（分担）（代表：絹谷清剛）（2019～2021）2.

小川数馬： 科研費 基盤研究（C）「放射性金属を用いた包括的な腫瘍診断・治療薬剤の開発研究」（分担）（代表：北村陽二）（2020～2022）

3.

直接経費 500 千円（2021 年度）
直接経費 100 千円（2021 年度）

小川数馬： 科研費 基盤研究（C）「心筋梗塞後の病態変化と左室リモデリングに関する
生体シグマ-1 受容体イメージング」（分担）（代表：瀧淳一）（2019～2021）直接経費 100
千円（2021 年度）

4. 三代憲司：次世代がん医療創生研究事業

令和３年度

公募

標的探索研究タイプ

研

究領域 A「SUCLA2 遺伝子欠失を標的とする進行前立腺がんの新規治療法開発」代表者：高橋智聡）（2021～2022）

直接経費 500 千円（2021 年度）

5. 三代憲司：科研費 基盤研究（B） 「カルボカチオンの制御に関する方法論の確立と求核置換反応への展開」（分担）（代表者：国嶋崇隆）（2021～2024） 直接経費 150 千円（2021- 47 -

年度）
6. 三代憲司：科研費 挑戦研究（萌芽） 「タンパク質間の特異的相互作用を活用する高選択的バイオコンジュゲーション法の開発」（分担）（代表者：国嶋崇隆）（2021～2022） 直
接経費 100 千円（2021 年度）＜共同研究＞
学内
1. 「核膜孔複合体蛋白質と阻害剤に関する探索」新学術創成研究機構

Richard Wong 教授、

羽澤勝治准教授
2. 「がん診断治療を目的としたナノ液滴 DDS 研究」新学術創成研究機構
3. 「分子標的薬剤の治療効果予測のためのプローブ開発」核医学

仁宮一章教授絹谷清剛教授、若林大志

助教
4. 「新規心疾患イメージングプローブ開発」核医学

滝淳一講師

5. 「シグマ受容体標的プローブ開発」疾患モデル総合研究センター
6. 「感染症標的プローブ開発」

量子医療技術学講座

柴和弘教授

川井恵一教授、小林正和准教授

7. 「新規抗癌活性天然物の分子標的同定」がん進展制御研究所

髙橋智聡教授8. 「ミトコンドリア状態判別プローブ開発」新学術創成研究機構 笠原淳子助教
学外
1. 「サイクロトロン産生 PET 用核種を用いたプローブ開発」福井大学高エネルギー医学研究センター

清野泰教授、牧野顕准教授

2. 「アルファ線放出核種標識プローブ開発研究」福島県立医科大学先端臨床研究センター
鷲山幸信准教授
3. 「Lu-177 などの原子炉製造放射性核種を用いた核医学治療用プローブ開発」京都大学複合原子力科学研究所

山村朝雄教授、福島県立医科大学先端臨床研究センター

鷲山幸信

准教授
4. 「EGFR-TK 標的分子プローブ開発」量子科学技術研究開発機構

放射線医学総合研究所

西井龍一主幹研究員
5. 「Porphyrin complexes for theranostics」Mickiewicz University, Faculty of Chemistry（ポーランド）Prof. Renata Jastrzab
6. 「Development of Macrosteres as functional bioactive compounds」Cornell University, Departmentof Chemistry & Chemical Biology（米国）Prof. Tristan Lambert- 48 -

先端的ヘルスケアサイエンスユニット＜ススタッフ＞
ユニットリーダー
若手主任研究者（PI）

教授

須釜

淳子（１月～３月）

教授

岡本成史（４月～１２月）

助教

小倉

康平

【 研 究 概 要 】
先端的ヘルスケアサイエンスユニットでは人生を有意義に過ごすために必要な「健康の維持と増進」に必要な要素とその対策について検討し、その中で健康に対する最大の脅威のひとつである感染症と病原微生物の詳細に焦点を当てて研究を進めている。具体的には、「常在細菌叢の構成細菌に含まれる病原微生物の共生と宿主侵攻のメカニズムを解析し、感染症、その他疾患発症の原因を探る」を研究テーマとし、以下に挙げている研究課題について同機
構の他のユニットや学内、学外との共同研究を積極的に活用しながら遂行している。
１）常在細菌叢を構成する病原細菌の新規病原因子の特定とその因子による病原性発現のナノレベル解析および、これらの成果を利用した新規抗菌薬候補の検索
常在細菌叢を構成する一部の病原細菌（Staphylococcus aureus（皮膚、口腔、腸管）、Escherichia
coli（腸管、皮膚）、Streptococcus spp.（口腔、咽頭、皮膚）など）は、定着部位において様々な感染症や疾患を誘導するものの、その詳細なメカニズムが不明なままである。そこで、細菌の病原性を発揮し、感染症や疾患発症の原因と成り得る病原因子に照準をあてて、同因子の分子生物学的、病原微生物学的メカニズムを明らかにし、各細菌の病原性発現機構の一端を明らかにする。
２）マイクロバイオ―ムの構成変化（ディスバイオーシス）と各種疾患発症リスクとの関連
ならびに、そのディスバイオーシスの特徴を成す細菌の検索
マイクロバイオームに関する研究手法を用いて、細菌叢の構成変化（ディスバイオーシス）
によりどの疾患の発症リスクが上昇し、そのリスク上昇に直接関与する細菌は何であるかを検討する。さらにそれらの細菌について、その関係が直接的なものであることを明らかにするために、前述の１１）に記載した方法に従って、その疾患発症に直接関与する細菌の病原因子を明らかにする。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
１）寝たきり高齢者における皮膚常在細菌叢の変化と褥瘡発症との関連性
本ユニットは、寝たきり高齢者にとって大きな問題である床ずれ（褥瘡）について、治癒した褥瘡が再発する要因を明らかにすべく研究を継続している。2020 年～2021 年にかけて、寝たきり高齢者の皮膚細菌叢の構成が同年代の健常高齢者や健常若年者と大きく異なることを見出し、その構成する一部の細菌が褥瘡発症と関連すること、そしてその構成が本来腸内に存在する細菌属が多く占めることを明らかにした。さらに、腸内に存在する細菌属が多くを占める寝たきり高齢者の皮膚細菌叢の構成が汚染などによる一時的な変化ではなく定常状- 49 -

態であることを明らかにした。以上の結果を記載した内容について論文２報（責任著者：ユニットリーダー須釜淳子 (当時)）が国際誌に掲載された。また、褥瘡再発に直接的に関与し得る２菌種を明らかにし、本研究内容を国際誌へ投稿した。さらに、同内容を国内学会（第51 回日本創傷治癒学会）にて発表した。また、本研究課題のこれまでの研究成果を総説として国際誌に投稿し、掲載された。
２）レンサ球菌の皮膚感染による病原性発現のメカニズム
高齢者に対して高い病原性を示すレンサ球菌 (Streptococcus dysgalactiae、本菌) を対象として、咽頭や皮膚に常在する本菌がその病原性を発揮する感染症（日和見感染症）のメカニズ
ムを本ユニット主体で研究している。本年は、その発生が稀とされてきたタイプが高い頻度で分離されたことから、その菌がもつ遺伝学的特徴を明らかにした。また、本ユニットでの活動により得られたこれまでの知見について、機構シンポジウム（2 月 24 日）および国内学会（第 94 回日本細菌学会総会）にて発表した。
さらに、昨年より皮膚が弱いために擦過やテープの貼付などで傷害を受けやすい寝たきり
高齢者に対する非侵襲性の皮膚細菌叢の採取方法について検討した。その結果、ウレタンを接着剤とするテープの貼付が寝たきり高齢者に対して非侵襲的で最も効率的に皮膚細菌叢を採取できることを明らかにした。この研究内容を国際誌に投稿し、掲載された。
３）食塩非感受性高血圧発症リスクにおける腸内細菌叢の変化並びに、細菌由来代謝産物 Lアルギニンとの関連性
本研究ユニットでは食塩非感受性高血圧の患者にある特定の腸内細菌叢の構成パターンが存在する可能性を見出しており、今年度はその構成パターンの詳細について解析を行った。
その結果、低食塩摂取で高血圧の被験者の腸内細菌叢の構成に Bacteroides vulgatus や
Flavonifractor plautii の存在比率が高いことを見出した。さらにこれらの細菌種の構成比率の上昇が腸内細菌由来の L-アルギニンや L-シトルリンの合成を抑制に誘導させること、そしてそれらの合成抑制が体内の一酸化窒素の産生能を低下させることにより食塩非感受性高血圧の一因となっている可能性を示唆した。本研究内容は、日本細菌学会主催の細菌学若手コロッセウムや日本細菌学会中部支部総会にて発表した。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
本年より新たな異分野融合研究（誤嚥性肺炎を予測するためのオミクス解析とその分子機構の解明）を開始した。本ユニット、がん分子標的探索応用ユニット、がん微小環境研究ユ
ニットの教員４名が参画する研究であり、高齢者の主な死因のひとつである誤嚥性肺炎について、細菌学・遺伝学・分子生物学的な研究手法を融合した研究を計画した。本年は、誤嚥性肺炎発症者の口腔内からサンプルを採取し、誤嚥性肺炎に関与する口腔内タンパク質について網羅的な解析（プロテオミクス解析）を実施した。
さらに皮膚細菌叢の変化と健康状態との関連性に関する栄養・代謝研究ユニットとの異分
野融合研究もスタートし、現在、先進予防医学研究科、医学系などが取り組んでいる志賀町
スーパー予防医学検診で採取した皮膚細菌叢の構成と検診結果との関連性について検討を始めている。

- 50 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ ; 共筆頭著者, *; 責任著者）†（ユニット主体）
1.

Okammoto S*, Ogai K, Mukai K, Sugama J. Association of Skin Microbiome with the Onset andRecurrence of Pressure Injury in Bedridden Elderly People. Microorganisms, 9, 1603, July, 2021.

2.

Ishihara H†, Ogura K†*, Nguyen VA, Miyoshi-Akiyama T, Okamoto S, Takemoto N. Comparative
genome analysis of three Group A Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis strains isolated inJapan. J Med Microbiol, 70, 3, February, 2021.

3.

Ogai K, Shibata K, Takahashi N, Ogura K, Okamoto S, Sugama J*. Amplicon-based skinmicrobiome profiles collected by tape stripping with different adhesive film dressings: acomparative study. BMC Microbiol, 21, 54, February 2021.

4.

Fujii T, Ohno N, Sawazaki T, Ogura K, Miyati T, Sugama J*. Gravity magnetic resonance imaging
measurement of muscle pump change accompanied by aging and posture. Jpn J Nurs Sci, e12407,
January, 2021.

5.

Ogai K, Ogura K, Ohgi N, Park S, Aoki M, Urai T, Nagase S, Okamoto S, Sugama J*. Stability ofSkin Microbiome at Sacral Regions of Healthy Young Adults, Ambulatory Older Adults, andBedridden Older Patients After 2 Years. Biol Res Nurs, 23, 82-90, January, 2021.

6.

Shibata K, Ogai K, Ogura K, Urai T, Aoki M, Arisandi D, Takahashi N, Okamoto S, Sanada H,
Sugama J*. Skin Physiology and its Microbiome as Factors Associated with the Recurrence ofPressure Injuries. Biol Res Nurs, 23: 75-81, January 2021.

（他の研究室等との共同研究）
1.

Yahiro K, Ogura K, Tsutsuki H, Iyoda S, Ohnishi M, Moss J. A novel endoplasmic stress mediator,
Kelch domain containing 7B (KLHDC7B), increased Harakiri (HRK) in the SubAB-induced
apoptosis signaling pathway. Cell Death Discovery 7(1):360, November, 2021.

2.

Sumitomo T, Nakata M, Nagase S, Takahara Y, Honda-Ogawa M, Mori Y, Akamatsu Y, Yamaguchi
M, Okamoto S, Kawabata S. GP96 Drives Exacerbation of Secondary Bacterial Pneumonia
following Influenza A Virus Infection. mBio, 12, e0326920, June, 2021.

3.

Suzuki F, Okamoto S, Miyagi S, Tsujiguchi H, Hara A, Nguyen TTT, Shimizu Y, Hayashi K, Suzuki
K, Nakai S, Miyagi M, Kannon T, Tajima A, Tsuboi H, Konoshita T, Nakamura H. Relationshipbetween Decreased Mineral Intake Due to Oral Frailty and Bone Mineral Density: Findings from
Shika Study. Nutrients, 13, 1193, April 2021.

＜学会発表＞（ユニット主体）1.

小倉康平、高橋夏樹、古屋紘花、大貝和裕、岡本成史、須釜淳子．褥瘡瘢痕部に定着する
ブドウ球菌属細菌．第 51 回日本創傷治癒学会．「一般（研究奨励賞講演）」「国内」2021
年 11 月 26, 27 日、オンライン．

- 51 -

2.

大貝和裕、青柳さやか、若命秀明、須釜淳子、岡本成史．皮膚細菌叢解析における小型次世代シーケンサーMiniON の評価．第 51 回日本創傷治癒学会．
「一般」「国内」2021 年 11
月 26, 27 日、オンライン．

3.

Okamoto S. How to Collect Skin Bacterial Flora on Fragile skin: Practical Aspect of Medical Film
Dressings and Strategies. 12th International Conference on Skin Aging and Challenges「招待」「国際」2021 年 11 月 11, 12 日、オンライン．

4.

小倉康平、秋山徹、菊池賢．近年になり国内で流行型となった spa-t1784 型 MRSA の疫学的ならびに遺伝学的特徴．第 58 回日本細菌学会中部支部総会「一般」「国内」2021 年 11
月 12, 13 日、オンライン．

5.

谷口昂生、唐島成宙、長瀬賢史、米谷充弘、青野大輔、米田隆、岡本成史．腸内細菌叢構成による塩分摂取量と高血圧有病率への影響．第 58 回日本細菌学会中部支部総会「一般」「国内」2021 年 11 月 12, 13 日、オンライン．

6.

谷口昂生、唐島成宙、長瀬賢史、米谷充弘、青野大輔、米田隆、岡本成史．低塩分摂取における高血圧有病率と腸内細菌叢の関わり．第 15 回細菌学若手コロッセウム「一般」「国内」2021 年 8 月 30 日、オンライン

7.

米澤茜音, 松榮美希, 水谷明日香, 小林正和, 大畑周星, 村中由佳, 水澤絵里, 巻秀樹, 川井恵一, 岡本成史. in vitro ならびに in vivo において臨床分離大腸菌の増殖活性の指標となり得るアミノ酸の検索. 第 94 回日本細菌学会総会学術集会.「一般」「国内」 2021 年 3
月 23-25 日、オンライン.

8.

大貝和裕, 長瀬賢史, 須釜淳子, 岡本成史． 寝たきり高齢者の皮膚にみられるディスバ
イオーシス．第 94 回日本細菌学会総会学術集会．
「招待」「国内」2021 年 3 月 23-25 日，
オンライン．

9.

小倉 康平，橋本 渉. 宿主細胞外マトリックスを標的とするレンサ球菌の分子機構とその病原性. 第 94 回日本細菌学会総会．「招待」「国内」2021 年 3 月 23-25 日，オンライン．

10. 松 榮 美 希 , 小 倉 康 平 , 秋 山 徹 , 和 田 隆 志 , 岡 本 成 史 ． 国 内 外 流 行 型 Streptococcus

dysgalactiae subsp. equisimilis の病原性解析．第 94 回日本細菌学会総会学術集会．
「招待」「国内」2021 年 3 月 23-25 日，オンライン．
（他の研究室等との共同研究）
1.

仲本恒弥、村中由佳、大畑周星、湯淺善恵、松榮美希、桐谷武明、水谷明日香、小林正和、
岡本成史、川井恵一．D 体アミノ酸の細菌とヒト細胞への集積差を利用した細菌感染症
画像診断法の有用性．第 61 回日本核医学会学術集会．
「一般」「国内」2021 年 11 月 4-6
日、名古屋市2.

鈴木史彦、岡本成史、宮城栄重、辻口博聖、原 章規、Thao Thi Thu Nguyen、清水由加里、
林 宏一郎、鈴木啓太、仲井慎吾、観音隆幸、田嶋 敦、坪井宏仁、中村勝治、 高澤千絵、荒舩丈一、中村裕之．オーラルフレイルによるミネラル摂取量の減少と骨密度の関係：志
賀町研究から．第 49 回北陸公衆衛生学会．
「一般」「国内」2021 年 8 月 31 日．誌上開催．

3.

八尋 錦之助，小倉 康平，後藤 義幸，伊豫田 淳，大西 真. SubAB により誘導される新- 52 -

規 Lipocalin-2 の発現制御とその機能解析. 第 94 日本細菌学会総会. 「一般」「国内」
2021 年 3 月 23-25 日、オンライン.
4.

Nguyen AV, Ogura K, Matsue M, Takemoto N, Hashimoto W, Okamoto S, Ichimura H. Hyaluronate
lyase involved in nutrient acquisition and pathogenicity of Streptococcus dysgalactiae. 第 94 回
日本細菌学会総会学術集会. 「一般」
「国内」2021 年 3 月 23-25 日、オンライン.

＜外部資金＞（ユニット主体）1.

「科学研究費補助金・基盤研究（B）」，「リンパ浮腫に続発するレンサ球菌での蜂窩織炎発症機序とその予防・緩和ケア対策」，岡本成史，代表，2021 年度，配分額

4,800 千円（直接経費）
2.

「科学研究費補助金・国際共同研究加速基金（国際共同研究強化（B））」，「HIV 感染による皮膚粘膜細菌叢変化と皮膚粘膜感染症の関連性と緩和ケアへの応用」，岡本成史，代表，2021 年度，3,200 千円（直接経費）

3.

「科学研究費補助金・基盤研究(C)」，「肝臓・皮膚・腎臓の連関によるレンサ球菌感染症の重症化機構」，小倉康平, 代表，2021-04-01 – 2024-03-31，4 年直接経費 総額 3,300 千円（直接経費）.

4.

「科学研究費補助金・基盤研究（A）」「スマートホームケア構想実現のための非侵襲的リキッドアセスメント技術の開発」，岡本成史，分担，2021 年度，配分額 500 千円（直
接経費）

5.

「科学研究費補助金・基盤研究（B）」「アドバンストスキンケア開発を目指した創閉鎖
後の脆弱な皮膚環境と褥瘡再発との関連」岡本成史，分担，2021 年度，配分額 300 千円（直接経費）

6.

「科学研究費補助金・基盤研究（C）」「糖代謝異常者への個別食事箋の提案を可能とす
る食後高血糖制御アルゴリズムの開発」，岡本成史，分担，2021 年度，配分額 20 千円（直
接経費）

7.

「科学研究費補助金・基盤研究(B)」, 「糖尿病性潰瘍のケア方法創出に向けた基礎研究：
エストロゲン作用の治癒メカニズム解明」, 小倉康平, 分担, 2021-04-01 – 2025-03-31, 5 年
直接経費 総額 750 千円.

＜共同研究＞
学内
1. 「誤嚥性肺炎を予測するためのオミクス解析とその分子機構の解明」小倉康平（代表者），岡本成史，鈴木健史，土屋晃介
2. 「皮膚口腔細菌叢の構成変化と代謝疾患との関連性に関する研究」岡本成史（代表者），井上啓，小倉康平
3. 「腸内細菌叢のディスバイオーシスと生活習慣病発症の詳細解析」岡本成史（代表者）、唐島成宙、南保英孝、細道一善
学外
該当なし- 53 -

栄養・代謝研究ユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

井上

主任研究者（PI）

准教授 稲葉啓有香【 研 究 概 要 】
本研究ユニットでは、肝臓代謝制御とその破綻、さらには、肝臓代謝制御の破綻による生活習慣病（糖脂質代謝異常・高血圧・癌など）発症・新規治療法の解明を目的として研究を進めている。また、これらの研究を通し、肝臓・栄養代謝学の融合による先進的研究分野の構築を進めている。
肥満・過栄養・インスリン抵抗性は、肝臓代謝制御の破綻を介し、炎症や細胞増殖・組織再生の制御など多様な肝臓機能を障害する。また、その障害は、肝臓だけでなく、代謝・循環・
臓器再生などの全身の生体恒常性維持メカニズムに及ぶ。そのため、肝臓代謝制御の破綻とその生活習慣病における役割の解明には、栄養・代謝と炎症・再生・発がんなど、肝臓に関連する様々な研究領域の融合による研究推進が必須である。本学は、炎症・再生・発がんに関わる肝臓学と、栄養代謝学の融合に、いち早く取り組み、両者の融合研究のフロントランナ
ーとして活躍してきた。また、2015 年の本ユニット設立以降、本ユニットは、その融合研究の中核を担ってきた。
本研究ユニットでは、（課題１）肝代謝制御とその破綻の解明、（課題２）代謝制御の破綻
による肝臓疾病の発症の解明、（課題３）肝臓代謝制御の破綻による全身糖脂質代謝異常の発症の解明を進めている。（課題１）において、脳・肝・膵連関による糖脂質代謝制御を、（課題２）において、過栄養による慢性肝臓炎症・肝細胞死誘導(論文投稿中)、さらに、（課題３）では肝糖代謝変化による膵内分泌誘導作用（J Diabet Invest 2021）のそれぞれの解明を進めている。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
代謝から炎症・再生などに及ぶ多彩な肝臓機能は、脳・膵臓などとの臓器連関により制御されている。また、一方で、肝臓は、栄養環境を中心とした生体情報を感知し、自律神経系や内分泌系を介したメカニズムにより、脳や代謝臓器、消化管などの機能を制御する。このことは、肝臓と全身の双方向性の連関制御によって、代謝や炎症・臓器再生などの生体恒常性が維持されていることを示唆している。肥満・過栄養は、肝臓を取り巻く双方向性の連関制
御を障害することで、生活習慣病を惹起する。
本研究ユニットでは、肥満・過栄養において、肝臓機能の異常が生活習慣病を発症させる機序とその治療法を解明するために、（課題１）肝代謝制御とその破綻の解明、（課題２）代
謝制御の破綻による肝臓疾病の発症の解明、（課題３）肝臓機能の異常による全身糖脂質代
謝異常の発症の解明を進めている。すなわち、課題１では全身による肝臓代謝制御、課題２
では肝臓での代謝制御、課題３では肝臓による全身の恒常性制御について、其々のメカニズ
ムとその障害の解明に取り組んでいる。

- 55 -

（課題１）では、脳・膵・肝連関による肝糖脂質代謝制御の解明を進めている。本研究ユニットは、脳・肝連関の役割とメカニズムの解明において実績を積み重ねてきた（Cell rep 2015/
J Diabet Invest 2019 など）。その過程において、迷走神経を介した脳・膵連関が、肝臓代謝制御に多大な影響を引き起こす可能性を見出している。本年度は、脳・膵・肝連関による糖脂質代謝制御の解明を進めるために、DREADD 技術を用いた迷走神経活動操作マウスを作出し、研究を進めている。DREADD 技術とは、人工リガンドに特異的に応答する人工受容体を用いて、神経活動を制御する技術である。この迷走神経操作マウスの表現型を代謝生理解析と数理解析の両面から検討することで、新規な迷走神経性脳・膵連関のメカニズムの可能性を見出している。
(課題２)では、過栄養における慢性肝炎症の発症メカニズムの解明を行った。過栄養では、肝細胞死が誘導され、慢性肝炎症を惹起する。2021 年度において、本研究では、過栄養による脂肪肝の重症度に応じて、肝細胞死の様式変化が起こることを見出した。肝細胞死の様式
は、がん研究で用いるライブセルイメージングにより同定し、その結果を基に肝細胞死様式の様式変化を担うマスター制御因子として転写因子 ATF3 を同定している。さらに、マウス
代謝解析およびヒト病理解析によって、細胞死様式の変化が、慢性肝炎症の重症化と密接に関連することを明らかにしている。本研究成果は、現在、原著論文として投稿中である。
(課題３)では、肝代謝制御の破綻が全身の代謝恒常性に及ぼす作用の解明では、肝糖脂質代
謝変化による摂食・膵内分泌制御の解明を進めている。2021 年度において、肝グリコーゲン
量の低下などの肝糖代謝変化により、膵グルカゴン分泌誘導が起こることを明らかにした(JDiabet Invest 2021)。本研究ユニットでは、新規な肝グルコース取り込み・グリコーゲン合成の制御メカニズムとして、脱アセチル化酵素 SIRT2 の重要性を見出しており(Nat Commun
2018)、そのメカニズムの機能獲得および喪失マウスモデルの作出を終えている。この新規肝
糖代謝関連メカニズムの関連マウスモデルを用い、今後、肝臓による膵グルカゴン分泌誘導のメカニズムの解明に取り組んでいる。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
本研究ユニットが推進する課題は、肝臓・栄養代謝学に加え、課題１では数理生物学、課
題２ではがん研究・細胞生物学、課題３では細胞生物学の参画する異分野融合研究である。
研究領域の融合は、解析技術の融合により、推進している。肝臓・栄養代謝学では、マウス
モデルを用いた代謝解析により研究を推進しているが、それに加えて、課題１では、肝臓代
謝パラメーター値の数理モデル解析を併用することで、新規な脳・膵・肝連関のメカニズムの可能性を見出している。また、課題２では、細胞死制御分子の機能獲得及び喪失マウスモ
デルとともに、がん研究・分子生物学で用いられるライブセルイメージングを併用し、脂肪肝の重症度に応じた肝細胞死様式の変化を解明している。また、課題３では、培養細胞での分子生物学解析手法による肝糖代謝制御分子の核細胞質移行の解析から、解析に供するマウ
スモデルを作出している。
本研究ユニットが主導して進めるこれらの研究課題に加え、学内外との計 12 課題の共同研究を行っているが、そのいずれもが、代謝生理学領域と異なる他研究領域との融合研究である。うち 2 件は産学連携による研究課題である。

- 56 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
1.

Hashiuchi E, Watanabe H, Kimura K, Matsumoto M, Inoue H, Inaba Y. Diet Intake Control
Is Indispensable for the Gluconeogenic Response to Sodium-Glucose Cotransporter 2
Inhibition in Male Mice. J Diabetes Investig. 2021 Jan;12(1):35-47.
（他の研究室等との共同研究）

1.

Sheng J, Kohno S, Okada N, Okahashi N, Teranishi K, Matsuda F, Shimizu H, Linn P,
Nagatani N, Yamamura M, Harada K, Horike SI, Inoue H, Yano S, Kumar S, Kitajima S,
Ajioka I, Takahashi C. Treatment of RB1-intact hepatocellular carcinoma with CDK4/6
inhibitor combination therapy. Hepatology. 2021 Oct;74(4):1971-1993.

2.

Egami R, Kokaji T, Hatano A, Yugi K, Eto M, Morita K, Ohno S, Fujii M, Hironaka KI,
Uematsu S, Terakawa A, Bai Y, Pan Y, Tsuchiya T, Ozaki H, Inoue H, Uda S, Kubota H,
Suzuki Y, Matsumoto M, Nakayama KI, Hirayama A, Soga T, Kuroda S. Trans-omic
analysis reveals obesity-associated dysregulation of inter-organ metabolic cycles between
the liver and skeletal muscle. iScience. 2021 Feb 20;24(3):102217.

3.

Tateishi R, Matsumura T, Okanoue T, Shima T, Uchino K, Fujiwara N, Senokuchi T, Kon
K, Sasako T, Taniai M, Kawaguchi T, Inoue H, Watada H, Kubota N, Shimano H, Kaneko
S, Hashimoto E, Watanabe S, Shiota G, Ueki K, Kashiwabara K, Matsuyama Y, Tanaka H,
Kasuga M, Araki E, Koike K; LUCID study investigators. Hepatocellular carcinoma
development in diabetic patients: a nationwide survey in Japan. J Gastroenterol. 2021
Mar;56(3):261-273.

＜学会発表＞（ユニット主体）(国際)
1.

Inoue H: The Uehara International Symposium 2021, Brain-Periphery Interactions in
Health and Diseases, “Role of Brain-Liver Interaction in Hepatic Glucose Metabolism”
2021年7月7－9日（Web開催）招待講演（ユニット主体）(国内)
1.

橋内咲実、稲葉有香、井上啓：第39回日本内分泌学会内分泌代謝学サマーセミナー「SGLT2阻害剤の肝糖新生応答制御に対する食事量制限の重要性」2021年7月8日-7
月10日（千葉）

2.

稲葉有香、橋内咲実、渡邉一史、井上啓：第94回日本内分泌学会 「高度脂肪肝で生じる細胞死誘導メカニズムの解明」2021年4月22日-5月30日（Web開催）

3.

井上啓：第98回日本生理学会大会 Symposium 14 「Role of Brain-liver cross-talk inglucose homeostasis and its deterioration」2021年3月30日（Web開催）招待講演

4.

稲葉有香：第98回日本生理学会大会 Symposium 25 「The steatosis severity grade
and cell death in liver regeneration」2021年3月30日（Web開催）招待講演

5.

井上啓：第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症治療学会、教育講演６「臓器連関と肥満」2021年3月20日（Web開催） 招待講演

- 57 -

6.

稲葉有香、井上啓：第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症治療学会 JASSOシン
ポジウム５ 「非アルコール性脂肪性肝疾患における肝再生障害と細胞死」2021年3月20日（Web開催）招待講演

7.

稲葉有香、橋内咲実、土屋康介、井上啓：第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症
治療学会 「高度脂肪肝で生じる細胞死誘導メカニズムの解明」2021年3月20日-4
月20日（Web開催）

8.

橋内咲実、稲葉有香、井上啓：第41回日本肥満学会・第38回日本肥満症治療学会「肝糖新生応答に対するSGLT2阻害剤の作用における食事量制御の重要性」2021年
3月20日-4月20日（Web開催）＜外部資金＞（ユニット主体）井上啓

科学研究費補助金
1.

基盤研究(B)（2020～2022年度）、「生活習慣病における肝糖取り込み制御機構の役割解明」、代表、13,500千円

2.

挑戦的研究(開拓)（2021～2023年度）、「超機能バイオロジクスリガンドの創成と検証の研究」、分担（研究代表者：松本邦夫）、1,000千円

3.

新学術領域研究（研究領域提案型）（公募研究）（2020～2021年度）、「代謝変化に伴う迷走神経性炎症制御の解明」、代表、5,800千円,
科学研究費補助金以外

1.

田辺三菱製薬株式会社研究支援（2021年度）、「インスリン抵抗性発症における肝細胞死様式の重要性の解明」、代表、500千円

2.

内藤記念科学振興財団 第53回内藤記念科学奨励金・研究助成（2021～2023年度）、「過栄養による肝細胞死の様式変化とその脂肪肝炎の病因としての役割の解明」、代表、3,000千円

3.

大樹生命厚生財団 第54回医学研究助成（2021～2023年度）、「迷走神経性臓器連関が糖・エネルギー代謝恒常性に果たす役割の解明」、代表、1,000千円

4.

糧食研究会 2021年度一般公募研究（2021年～2022年度）、「非アルコール性脂肪性肝疾患の発症・増悪における脂肪合成誘導性アミノ酸の役割の解明」、代表、
1,500千円

5.

三菱財団 第52回三菱財団自然科学研究助成（2021～2022年度）、「脂肪肝での肝細胞死の様式変容とその制御の解明」、代表、4,500千円

6.

ノバルティス科学振興財団 第34回ノバルティス研究奨励金（2021 ~2022年度）、「神経性 臓器連関のメカニズムから読み解く肝代謝恒常性とその破綻の解明」、
代表、1,000千円
稲葉有香

科学研究費補助金
1.

新学術領域研究（研究領域提案型）計画研究（2020～2021年度）、「２型糖尿病の代謝アダプテーション」、分担（研究代表者：黒田真也）、10,000千円- 58 -

2.

基盤研究(C)（2019～2021年度）、「高度脂肪肝再生過程で生じる広汎細胞死の発症メカニズムの解明」、代表、3,300千円
科学研究費補助金以外

1.

かなえ医薬振興財団 第50回助成金（2021～2023年度）、「迷走神経性臓器連関とその破綻の２型糖尿病病態における役割の解明」、代表、1,000千円

2.

科学技術振興機構（JST）CREST（2021～2026年度）「多細胞間での時空的相互作
用理解を目指した定量的解析基盤の創出」領域、「時空間トランスオミクスを用いた多細胞・臓器連関代謝制御の解明」、分担（研究代表者：黒田真也）、48,400千円

3.

日本応用酵素協会 2021年度成人病の病因・病態の解明に関する研究助成(TMFC)
研究助成金（2021年度）、「ナトリウムグルコース共輸送体2阻害剤が肝糖産生応
答に及ぼす作用の解明」、代表、350千円

4.

日本医療研究開発機構（AMED）循環器疾患・糖尿病等生活習慣病対策実用化研究
事業（2021～2023年度）、「過栄養による肝細胞死の様式変容とその生活習慣病発症・増悪のメカニズムの解明」、代表、22,500千円

5.

武田科学振興財団 2021年度研究助成（2021～2024年度）、「肝臓グルコース応答の新規制御機構をその役割の解明」、代表、2,000千円

6.

第13回北陸銀行若手研究者助成金（2021～2022年度）、「高度脂肪肝の再生過程で生じるネクロプトーシスの発症メカニズムの解明」代表、600千円

7.

MSD生命科学財団 研究助成2020-生活習慣病領域-【若手研究者】（2021～2022年度）、「迷走神経性臓器関連とその破綻の２型糖尿病病態における役割の解明」、
代表、2,000千円＜共同研究＞
学内
1.

「細胞増殖制御機構による肝糖代謝制御の解明」井上啓（代表者），髙橋智聡(がん幹細胞研究ユニット)

2.

「肝細胞がんの新規治療法開発」髙橋智聡（代表者；がん幹細胞研究ユニット），井上啓

3.

「糖代謝異常メカニズムについての数理科学と生命科学の融合研究」佐藤純（代表者；数理神経科学研究ユニット），井上啓，稲葉有香，八杉徹雄（数理神経科学研究ユニット）

4.

「代謝と細胞死の共通した制御機構のメカニズムの解明」井上啓（代表者），稲葉有香，松本邦夫（がん微小環境研究ユニット），土屋晃介（がん微小環境研究ユニ
ット）

5.

「肝臓糖取り込み制御機構の核内移行の役割の解明」、稲葉有香（代表者）、羽澤勝治（セルバイオノミクスユニット）、Richard Wong（セルバイオノミクスユニット）、井上啓6.

「皮膚とエネルギー代謝の連関の解明」、岡本成史(代表；先端的ヘルスケアサイ
エンスユニット)、小倉康平(先端的ヘルスケアサイエンスユニット)、井上啓- 59 -

学外
1.

「オルニチンの肝臓作用の解明」、井上啓（代表）、協和発酵バイオ2.

「肝糖新生モニターマウスを用いた、ルセオグリフロジンによる2型糖尿病治療における食事療法の重要性の研究」、井上啓（代表）、大正製薬(株)3.

「肝糖取り込み障害が非アルコール性脂肪性肝疾患の発症に果たす役割の解明」井
上啓（代表者），松本道宏（国立国際医療研究センター），稲葉有香，堀家慎一，
大黒多希子，金子周一（以上、金沢大学）

4.

「迷走神経による肝臓制御の破綻の重要性の解明」井上啓（代表者），稲葉有香，
三枝理博，佐藤純,金子周一（以上、金沢大学），櫻井武（筑波大学），谷田守（金沢医科大学），黒田真也（東京大学），Kim Ravnskjaer（University of Southern
Denmark）

5.

「アミノ酸による肝脂質合成制御メカニズムの解明」井上啓（代表者），稲葉有香（金沢大学），Kim Ravnskjaer（University of Southern Denmark）

6.

「脂肪肝炎発症における細胞ストレスの役割とそのメカニズムの解明」稲葉有香（代表者），井上啓（金沢大学），Youngsup Song（University of Ulsan）, Kim
Ravnskjaer（University of Southern Denmark）、中野 裕康（東邦大学）- 60 -

数理神経科学ユニット

＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

佐藤

純

主任研究者（PI）

准教授

八杉 徹雄

特任助教

林 貴史

特任助教

Wang Miaoxing （2021.9～）【 研 究 概 要 】
極めて多数の神経細胞が正確に神経回路を形成することで高度な脳機能が実現するが、脳の発生機構は未解明である。単純なモデル動物の脳の形成過程に着目することで、進化的に保存された脳の発生機構を解明できると考えられる。本ユニットはショウジョウバエの視覚中枢をモデルとして脳の形成機構について研究を推進している。特に、①分化の波の伝播機
構、②脳のカラム構造形成機構、③複眼およびカラムのタイリングメカニズムの３つの課題に着目し、全ての研究課題において数理モデルを活用することで、生命科学と数理科学の異分野融合研究を推進している。また、機械学習・AI の技術を取り入れ、画像データから有益な定量データを抽出することで、生命科学と情報科学の異分野融合研究を推進している。これら異分野融合研究の成果は国際的に著名な学術誌において発表された。他にも学内の共同研究において生命科学と数理科学・情報科学の融合研究を推進し、脳、がん、糖尿病の研究を有機的に連携させ、分野を横断した統合的研究を推進している。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞①分化の波の伝播機構の解明（佐藤、八杉、Wang; 発表論文 1、共同研究 6,8）：
脳の表面において未分化な細胞が一列ずつ順番に神経幹細胞へと分化する「分化の波」に着目し、数理モデルと生物学実験を組み合わせ、EGF の拡散効果と Notch シグナルの側方抑制が分化の波の伝播を制御することを明らかにしてきた。改良した数理モデルによるシミュレ
ーション結果に基づき、Notch の細胞内輸送を介した非線型効果によって経時的な神経幹細胞の性質変化が制御されることを明らかにした（発表論文 1; 学会発表 8）。
②脳のカラム構造形成機構の解明（佐藤、Wang;共同研究 4,5,8,9）：カラム構造は多数の神経細胞が集積した脳の機能単位であるが、その形成機構は未解明である。これまでにカラムの中核を成す神経細胞を同定し、細胞接着因子 N カドヘリンによる接着力の差分によってカラムの基本構造が形成することを明らかにしてきた。さらに、ダウン症の原因遺伝子 Dscam1 による細胞系譜依存的カラム形成機構を解明し(学会発表 2)、WntPCP
シグナルによるカラムの方向性・形態・配置決定機構を明らかにした（学会発表 5,6;共同研
究 3,5,8）。また、機械学習・AI の技術によって、カラムの配置を自動的に定量する技術を開発した（学会発表 3;共同研究 3）。学外との共同研究において、この技術をシナプスの配置定量に応用することにも成功している(共同研究 9)。
③複眼・カラムのタイリングメカニズムの解明（佐藤、林; 共同研究 4,7,8）：
同じ形状が繰り返し敷き詰められてできるタイリング構造は、生物においてはほとんど６角形から成る。これは６角形が力学的に安定であるためであると考えられるが、実際にはある種の変異体では４角形のタイリングを示す。力学的に不安定な４角形タイリングがどのようにして形成するのか全く分かっていない。生物学実験と数理モデルを組み合わせ、遺伝学的・- 61 -

力学的・幾何学的メカニズムの組み合わせによってこのようなタイリングパターンの形成が制御されていることを明らかにした(投稿中;学会発表 1,4,7;共同研究 7)。また脳のカラム構
造も個眼と同様のタイリングパターンを示すため、カラムのタイリング機構についてオック
スフォード大学の Carrillo 教授らとともに共同研究を推進している(共同研究 4)。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
上記①—③の研究はいずれも数理モデルと生物学実験を密接に融合させており、生命科学と数理科学の異分野融合研究の理想的な例と言える。Carrillo 教授（オックスフォード大学）、
栄教授（北海道大学）、長山教授（北海道大学）、三浦教授（九州大学）、秋山准教授（富山大学）、村川准教授（龍谷大学）、田中准教授（はこだて未来大学）ら数理系研究者との共同研究を進めている（共同研究 4,6,7）。自身の研究室においても数理モデリング・コンピュー
ターシミュレーションを活用した研究・教育に取り組んでおり、その経験をまとめて書籍として出版した（著書 1）。生物系だけでなく数理系の学術誌に論文を出版し、かつ生物系・数学系両方の学会で講演した（学会発表 1-8）。他にも異分野融合研究促進費を利用して、新学術創成研究機構の後藤教授、井上教授、Voon 准教授らと共にがん、糖尿病の数理モデル解析を推進している（共同研究 1,2）。
情報科学と生命科学の融合研究にも取り組んでいる。今村准教授（理工研究域）とともに、
機械学習・AI 技術を用いたカラム構造の配置定量システムを開発した（共同研究 3）。また、この技術をシナプスの配置定量に応用し、学外との共同研究を進めている(共同研究 9)。
このように、様々な共同研究において生命科学と数理科学・情報科学の融合研究を推進した。
数理モデル解析（数理科学）は生命現象を単純化して捉えることで、数理解析とコンピューターシミュレーションによってメカニズムを明らかにする。そのため、極めて多くの遺伝
子間の相互作用をそのまま解析することは出来ない。一方、機械学習・AI（情報科学）は生命現象の背後に隠されたメカニズムが全く分からなくても、大量のデータをもとに学習させれ
ば、生物学的に意味のあるデータ解析を行うことができる。しかし、この方法では現象の背後に隠されたメカニズムに迫ることは困難である。この様に、数理科学と情報科学は互いに相補的な特徴を持っている。本ユニットでは数理科学と情報科学の両面から生命科学との融合研究を推進しているため、数理科学と情報科学が互いの特徴を補い合うことで、極めて多様かつ広汎な異分野融合研究を展開することが可能となっている。実際、数学的なアルゴリ
ズムを用いて AI による形状分類の数理的根拠を示す技術の開発を進め、情報科学と数理科学の融合にも取り組んでいる(学会発表 3)。このように、生命科学・数理科学・情報科学の３分
野にまたがった異分野融合研究を推進するため、当ユニットは国際的に見ても大きなアドバ
ンテージを持つ。

- 62 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
1. Intracellular trafficking of Notch orchestrates temporal dynamics of Notch activity in the fly
brain. Wang, M., Han, X., Liu, C., Takayama, R., Yasugi, T., Ei, S., Nagayama, M., Tanaka, Y. andSato, M. Nature Communications 12, 2083 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-22442-3（他の研究室等との共同研究）
2. Glial insulin regulates cooperative or antagonistic Golden goal/Flamingo interactions during
photoreceptor axon guidance. Takechi, H., Hakeda-Suzuki, S., Nitta, Y., Ishiwata, Y., Iwanaga,R., Sato, M., Sugie, A. and Suzuki, T. eLife 10, e66718 (2021).
＜学会発表＞（ユニット主体）
1. Sato, M. Tiling mechanisms of the compound eye through geometrical tessellation. The 51st
NIPS International Symposium (2021. 12.6) 一般 国際
2. Sato, M. Dscam1 regulates column formation through lineage-dependent repulsion 13th GfEschool, Stem cells, development, and regeneration: the emergence of new tissues (2021.
11.30) 一般 国際
3. Sato, M., Lee, Y., Tomomizu, T., Naito, T., Imamura, K. Quantitative analysis of the columnar
units in the fly brain. 14th Japanese Drosophila Research Conference, Tsukuba (2021.9)
4. Sato, M. Tiling mechanisms of the compound eye through geometrical tessellation. RIMS
Workshop, Mathematical Mechanobiology (2021. 7.21) 一般 国際
5. Sato., M. DWnt4 and DWnt10 globally regulate morphogenesis and arrangement of the columnar
structures through Fz2/PCP signaling in the fly brain. Wnt研
研究会 (2021. 1.15) 一般 国内
6. 佐藤 純 平面内細胞極性の3次元脳組織への拡張 日本発生生物学会ワークショップ(2021.4.26) 国内
7. 林, 佐藤 Tiling mechanisms of the compound eye. 14th Japanese Drosophila Research
Conference, Tsukuba (2021.9)
8. Wang, 佐藤 Intracellular trafficking of Notch orchestrates temporal dynamics of Notch activity
in the fly brain 14th Japanese Drosophila Research Conference, Tsukuba (2021.9)＜外部資金＞（ユニット主体）佐藤純
1. 科研費 基盤(B) 「脳のカラム構造形成を支配する基本原理の解明」令和3-6年度 代表
1,320万円
2. 上原記念生命科学財団 「脳神経回路の再構成技術の開発」令和2-3年度 代表 500万円
八杉徹雄
1. 科研費基盤(C) 令和1-3年度
ナルの相互作用の理解」

代表 330万円

林貴史
1. 科研費基盤(C) 平成30-令和3年度
イリングメカニズム」「「分化の波」の進行を制御する複数シグ

代表 320万円- 63 -「ショウジョウバエ複眼におけるタ

＜共同研究＞
学内
1. 新学術創成研究機構 後藤典子教授、Dominic Voon准教授、理工研究域数物科学系
Norbert Pozar准教授、Niklas Kolbe博士研究員「がん幹細胞の数理モデリング」佐藤2. 新学術創成研究機構 井上啓教授「糖尿病発症の数理モデリング」佐藤3. 理工研究域電子情報通信学系 今村幸祐准教授「機械学習によるカラム構造の定量」佐藤
学外
4. University of Oxford, Jose A. Carrillo教授, 龍谷大学 村川秀樹准教授 ”Mathematicalmodeling of column formation” 佐藤
5. Columbia University, Gary Struhl教授 “Roles of Wnt signaling in column formation in the fly
brain” 佐藤6. 北海道大学 長山雅晴教授、栄伸一郎教授、九州大学 三浦岳教授 、はこだて未来大学
田中吉太郎准教授「分化の波の数理モデリング」 佐藤、八杉
7. 北海道大学 栄伸一郎博士、富山大学 秋山正和博士「個眼形態の数理モデリング」 佐藤、林
8. 東京工業大学 鈴木崇之准教授、新潟大学 杉江淳准教授、茨城大学 鈴木匠助教 「視覚中枢の発生メカニズム」 佐藤、八杉、林、Wang
9. 東京工業大学 鈴木崇之准教授、新潟大学 杉江淳准教授「機械学習によるシナプスの配置定量技術の開発」 佐藤＜著書＞
1. 佐藤 純「いますぐ始める数理生命科学- MATLABプログラミングからシミュレーションまで –」コロナ社 (2021).

- 64 -

未来社会創造研究コア- 65 -

文化遺産国際協力ネットワーキングユニット＜ススタッフ＞
ユニットリーダー

教授

河合 望

主任研究者（PI）

准教授 谷川 竜一【 研 究 概 要 】

文化遺産国際協力ネットワーキングユニット（以下、本ユニット）の目標は，世界の各種文化遺産の研究・保護・利活用のための国際協力ネットワークを構築し，金沢大学にそのハブ機能を担う世界的レベルの研究・教育拠点を形成することにある。本ユニットがさらに活動を強化・深化させようとする「文化遺産の研究・保護・利活用」とは，言いかえると「文化資源マネジメント」の実践であり，畢竟それは世界各地で変容・消失を余儀なくされている
有形・無形の文化遺産を，新たな価値を創造するための「文化資源」ととらえなおし，その総合的・多角的な研究と保護・活用法の開発を行うことである。
本ユニットは、設置された 2015 年以降、上記の研究活動に邁進してきたが、このなかで文化遺産研究が個別の閉じた研究とならぬよう、その幅と射程を意識的かつ継続的に拡げてきた。特に、文化遺産を歴史の遺物と捉えるだけでなく「文化資源」を通じた新たな持続可能な社会像の提案にも力を入れてきた。それは「文化資源」の研究・保護・利活用という取り組
みを通して，集団のアイデンティティ形成や経済基盤の安定化等を促進し，物心ともに豊かな未来志向の社会を形成することであり、いわば本ユニットの存在理由であるとともに研究のゴールとも言える。
そして 2020 年の 5 年目の成果報告以後、こうした動的な研究姿勢・研究内容をさらに躍動・進展させ、常に知的な新陳代謝を進めていくために、従来の人文学主体の研究体制に加え，文化遺産の自然科学的分析・保存修復を担当する文化財科学や保存科学との連携や，社会科学系及び自然科学系諸分野との連携もさらに強く意識・強化してきた。また特筆すべきは、このコロナ禍のなかにあっても本ユニットは研究を停滞させることなく、その成果を社会へと発信・還元してきたことであり、設置後 7 年たつ現在において、冒頭で述べた研究目
的・内容をますます力強く深化・発展・発信している。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
本ユニットは設立当初より文化遺産を軸に、多元的なネットワーキング化の推進を一番の目標に掲げてきた。その代表的なものが、年に一度、専門家はもちろん、金沢市民や学生を対象とした国際シンポジウムの開催である。
2021 年 2 月に開催した第 5 回シンポジウムでは、単体の文化遺産を題目にするのではなく、まちづくりや文化的景観といった専門家から市民まですべてが関係するテーマを設定し、人々の多角的な繋がりや知の共有を通じた市民社会の成熟・進展に貢献した。加えて 2020 年 1 月に行った第 4 回のシンポジウムの成果を、金沢大学・国際文化資源学研究センター（現・金沢大学古代文明・文化資源学研究センター）の紀要である『文化資源学研究』にまとめ、広く配布し、本ユニットの活動の幅の拡大とプレゼ- 65 -

ンスの向上につとめた。
加えて、河合 UL や谷川 PI らの個人的な学術活動においては、単著や英文を含む査読論文の発信、国際学会での発表などを通じて、それまで以上に充実した成果を出すことができた。
具体的には河合 UL は、我が国で最初の本格的な古代エジプトの通史、『古代エジプト全史』（雄山閣、2021 年）を出版し、従来の伝統的な考古学・歴史学のアプローチのみならず、近年飛躍的な発展を遂げている自然科学的あるいは学際融合的なアプローチを含めた古代エジ
プト研究の最新研究を踏まえた通史を世に示した。その他にも英文を含めた共著、事典などを出版した。また、2021 年には考古学、形質人類学、古病理学、法医学などを融合した『大英博物館ミイラ展』の日本側の監修者として広く一般に還元し、なかでも自らが隊長として発掘調査を行なっている日本・エジプト合同調査隊によるサッカラ遺跡のローマ支配時代のカタコンベの実寸大部分模型を展示し、出演した米国ナショナル・ジオグラフィックのドキュメンタリー番組の映像とともに最新の研究成果を社会に発信した。また、専門書に近い図録の監訳と執筆を行なった。2016 年よりエジプトで建設中の世界最大級の博物館、大エジプ
ト博物館での JICA による日本とエジプトの合同保存修復プロジェクトに考古学の専門委員として参加しており、ツタンカーメン王の副葬品をはじめとする古代エジプトの貴重な遺物の研究、科学的調査、保存修復のアドバイスなどを行なってきた。2021 年度からはそれらの業務に加えて、展示用の VR（仮想現実）や AR（拡張現実）のコンテンツ作成の監修も行なっている。また、5000 点におよぶツタンカーメン王墓出土遺物の解説パネルの日本語版の制作にも携わった。なお、本プロジェクトは、第 27 回読売国際協力賞を受賞した。これらにより、博物館という媒体を通じた文化遺産の価値の発信、保存、活用に関する国際協力とネッ
トワーキングの進展に貢献した。
また谷川 PI は、金沢大学の研究活動としては比較的手薄であった近現代アジアの文化遺産の歴史やその保全・活用などに関する研究を継続して進め、特に北朝鮮地の都市・建築史や日本のエネルギー開発史に関しては建築学会、土木学会の英文査読を含む論文集に集中的に投稿・掲載されており、当該分野における学術的なプレゼンスを非常に高めてきた。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
本ユニットは異分野融合研究にも極めて精力的に進めてきた。河合 UL は、新学術創成機
構の同じ未来社会創造コアのバイオイノベーティブデザインユニットの坂本二郎教授の研究室と共同で古代エジプトのチャリオットに関する異分野融合研究を進めており、古代の科学技術に関する従来にない機械工学と考古学の学際的研究を進展させた。また自らが進めるエジプトでの発掘調査においても、形質人類学者、材料分析化学の専門家などの自然科学の専門家との協働に取り組み、論文も発表してきた。2021 年には発掘調査や碑文調査で進める
デジタル技術の駆使が評価され、東方学会の東洋学・アジア研究連絡協議会シンポジウム「研究環境の変貌と東洋学・アジア研究」で招聘講演を依頼された。また、谷川 PI は、文化遺産学の研究成果を足場にしつつ、高校・大学生とのフィールドワーク実践や、世界遺産を抱える奈良県・斑鳩町におけるデジタル・データベースの構築、日本財団と協力した全国- 66 -

における文化遺産としての灯台活用実践への協力など、異分野融合研究だけでなくその社会的な還元実践を精力的に進めてきた。
こうした異分野融合・学際研究実践と、それらを含む研究活動の社会還元を推進するために、シンポジウムのテーマや参加発表者に工夫を加えて、研究活動全体が社会と多元的な接続点を持ち得るようにしたとともに、文化遺産を通じた未来社会デザインという意識をより強めた。また、河合 UL の大エジプト博物館への強力や単著の執筆などは広く社会に本ユニットの貢献を明るみに出すものであり、谷川 PI の活動も含めてこうした活動を 8 年目、9 年
目も注力していく予定である。

- 67 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）1.

河合 望・谷川竜一編『成熟社会の文化遺産とは何か─ 多様性と持続可能性を作り出すために─（文化資源学研究）』第 26 号、金沢大学国際文化資源学研究センター、2021 年。

2.

前田耕作、河合望、馬場匡浩、長谷川修一、西山伸一、安倍雅史、上杉彰紀、西藤清秀、
山内和也、清岡央『オリエント古代の探究：日本人研究者が行く最前線』中央公論新社、
2021 年 4 月（共著）3.

Jiro Kondo and Nozomu Kawai, “Japan,” A. Bednarski, A. Dodson, and S. Ikram (eds.), A History
of World Egyptology, Cambridge: Cambridge University Press, 2021.5.

4.

河合望『古代エジプト全史』雄山閣、2021 年 5 月（単著）

5.

坂上和弘、河合望（監訳・執筆）『大英博物館ミイラ展

古代エジプト６つの物語』朝日新聞社、2021 年 10 月
6.

Nozomu Kawai “The Lioness Goddess Statuary at the Rock-Cut Chambers at Northwest Saqqara
and Their Cult in Middle Kingdom Egypt,” in F. Karahashi (ed.), Women’s Religious andEconomic Roles in Antiquity, Berlin: De Gruyter.（査読有）（印刷中）

7.

Nozomu Kawai “An Intact Simultaneous Multiple Burial from Northwest Saqqara: An aspect ofburial customs from the end of the Second Intermediate Period to the Early Eighteenth Dynasty,”
in B. Beader (ed.), Second Intermediate Period Assemblage: The Building Blocks of Local
Relative Secuances of Material Culture, Austrian Academy of Sciences: Vienna.（査読有）
（印
刷中）

8.

Nozomu Kawai “Exploring the New Kingdom Tombs at North Saqqara: Preliminary results of theArchaeological Survey at North Saqqara. The 2016 and 2017 Seasons,” In Miroslav Bárta, Filip
Coppens, Jaromír Krejčí (eds.), Abusir and Saqqara in the year 2020, pp. 245-262, Prague:
Charles University, Faculty of Arts, 2021.12.（査読有）9.

Nozomu Kawai, “A Newly Discovered Roman Catacomb at North Saqqara: Recent Results andFuture Prospects,” In Miroslav Bárta, Filip Coppens, Jaromír Krejčí (eds.), Abusir and Saqqara
in the year 2020, pp. 331-346, Prague: Charles University, Faculty of Arts, 2021.12.（査読有）10. 河合望「エジプト、北サッカラ遺跡の未知の墓地を掘る－ローマ支配期のカタコンベの意義および今後の調査の展望－」『第 28 回西アジア発掘調査報告会 考古学から見た古代オリエント』 日本西アジア考古学会、2021 年 3 月、125-130 頁。
11. 岡部睦・松永篤知・菅原裕文・河合望「学生による企画展の報告「いろは―多彩な技術
から見る色の世界―」『金沢大学資料館紀要』第 16 号、2021 年 3 月、1-22 頁。
（査読有）
12. 近藤二郎・吉村作治・河合望・高橋寿光・福田莉紗「第 13 次ルクソール西岸アル＝コー
カ地区調査概報」『エジプト学研究』第 27 号、日本エジプト学会、2021 年 3 月、18-35
頁。
13. 河合望「ツタンカーメン王の天蓋付き二輪馬車と王権」『北陸と世界の考古学

考古学協会 2021 年度金沢大会資料集』2021 年 9 月、305-310 頁。

- 68 -

日本

14. 谷川竜一「書評市川紘司著『天安門広場――中国国民広場の空間史』」 『建築史学』

77 号号、建築史学会、2021 年 9 月、182-195 頁。
15. 谷川竜一「日豊本線のトンネル建設工事と南・北海部郡の地域社会―豊後土工成立前

夜の建設労働者たち―」『土木史研究講演集』第 41 巻、日本土木学会、2021 年 6 月、5562 頁。
16. *谷川竜一、クズネツォフ・ドミトリー「北朝鮮の都市計画家・金正熙 ――朝鮮戦争休戦（1953 年）以前の履歴解明とその分析」『日本建築学会計画系論文集』第 86 巻、第 781号、日本建築学会、2021 年 3 月、1103-1113 頁。
17. 谷川竜一「豊後土工と芋」『佐伯史談』第 237 号、佐伯史談会、2021 年 2 月、15-31 頁。
（他の研究室等との共同研究）
なし＜学会発表＞【2021 年】
1.

Nozomu Kawai, “Excavating the first Roman Catacomb at Saqqara,” EES Online Lecture, The
Egypt Exploration Society, March 16, 2021 (Online, Invited)2.

河合望「エジプト、北サッカラ遺跡の未知の墓地を掘る－ローマ支配期のカタコンベの意義および今後の調査の展望－」『第 28 回西アジア発掘調査報告会 考古学から見た古代オリエント』 2021 年 3 月 28 日（Online）

3.

Nozomu Kawai, “Tutankhamun and his men and women: Status and Representations of the
Officials under Tutankhamun,” The 72nd Annual Meeting of the American Research Center in
Egypt, April 24, 2021.(Online)4.

河合望「エジプトのフィールドにおける考古学・碑銘学の新しい記録方法について」『東京大学附属図書館アジア研究図書館上廣倫理財団寄付研究部門（U-PARL）第 3 回 協働型アジア研究オンラインセミナー「古代エジプト資料の記録、分析、利活用を考える」
2021 年 9 月 3 日（Online、招待発表）

5.

河合望「ツタンカーメン王の天蓋付き二輪馬車と王権」日本考古学協会 2021 年度金沢大会、2021 年 10 月 17 日（対面、Online ハイブリッド発表）

6.

Nozmu Kawai, “Tutankhamun and His Entourage,” 100th Anniversary of the Discovery of King
Tutankhamen’s Tomb, Museum of Fine Arts, Boston, December 12, 2021(Online, Invited)7.

河合望「エジプト学のフィールドワークにおける新しい記録方法と研究成果のデジタル化について」シンポジウム「研究環境の変貌と東洋学・アジア研究」東方学会、東洋学・アジア研究連絡協議会、2021 年 12 月 18 日（招待講演）

8.

谷川竜一「1945 平壌解放――ソ連兵や金日成の住まいとなった日本植民地期の住宅」『通史的と通時的な東アジア住宅地形成』国際研究会（近畿大学建築学科（奧冨利幸）主催）、
2021 年 3 月 12 日(Online)。

9.

谷川竜一「朝鮮の植民地支配と公使館、統監邸、総督官邸」『建築・都市から考える 1900

- 69 -

年前後の東アジア』国際研究会（名古屋大学建築学科（西澤泰彦）・韓国成均館大学（尹仁石）主催）、2021 年 3 月 13 日(Online)。
10. 谷川竜一「豊後土工の誕生――炭鉱夫・石工をトンネル坑夫へと変えた大正期・日豊本線工事――」『新図集研研究発表会』、2021 年 5 月 27 日(On line)。
11. 谷川竜一「日豊本線のトンネル建設工事と南・北海部郡の地域社会――豊後土工成立前
夜の建設労働者たち――」『第 41 回土木史研究発表会』日本土木学会、2021 年 6 月 19日(Online)。
12. 谷川竜一「複合的メディア戦略としての「普通江改修工事」――北朝鮮の脱植民地化のデザイン」『カルチュラル・タイフーン 2021』カルチュラル・スタディーズ学会、2021 年
6 月 27 日(Online)。
13. 谷川竜一「19 世紀末朝鮮における日本公使館の変遷と居留地の形成――日本人たちはいかにして「京城」に住み始めたか 」神奈川大学非文字資料研究センター『租界・居留地
班

第 74 回研究会』2021 年 7 月 8 日(On line)。

＜外部資金＞（ユニット主体）1.

文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）『エジプト、北サッカラ遺跡における新王国時代墓地の総合的調査研究』河合 望、研究代表者、2019〜2022 年度、17,030 千円、
代表者。

2.

文部科学省科学研究費助成事業 新学術領域研究（領域提案型）『古代エジプトにおける都市の景観と構造』（研究代表者・近藤二郎）河合 望、研究分担者、2018〜2022 年度、
81,770 千円。

3.

文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）『ネクロポリス・テーベにおける岩窟墓のライフ・ヒストリー的研究』（研究代表者・近藤二郎）河合望、研究分担者、2020〜2023
年度、17,550 千円。

4.

文部科学省科学研究費助成事業 新学術領域研究（領域提案型）『西アジア都市文明論』（研究代表者・山田重郎）河合 望、研究分担者、2018〜2022 年度、56,290 千円。

5.

文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（S）『中東部族社会の起源：アラビア半島先原史遊牧文化の包括的研究』（研究代表者・藤井純夫）河合 望、研究分担者、2019〜2023
年度、177,710 千円。

6.

文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）『ツタンカーメン王の服飾品に関する材質
技法研究』（研究代表者・石井美恵）河合 望、研究分担者、2019〜2021 年度、4,290 千円。

7.

文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）『朝鮮半島の冷戦下都市復興における東西建設援助の建築史的研究』谷川竜一、研究代表者、2018 年度～2022 年度、 17,160 千円(直接経費: 13,200 千円）。

8.

文部科学省科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金『冷戦下東アジアにおける都市の対立と依存に関する歴史研究―平壌とソウルの空間変容史』谷川竜一、研究代表者、2017- 70 -

年度～2021 年度、15,080 千円 (直接経費: 11,600 千円）。
9.

文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）『近代東アジアにおける都市基盤及び住宅地の形成と再編に関する実証的研究』（研究代表者：奥冨 利幸）谷川竜一、研究分担者、
2019 年度～2023 年度、16,900 千円。

10. 文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（C）『多文化共生時代のミュージアムを分析する手法の開発及びその理論化』（研究代表者：村田麻里子）谷川竜一、研究分担者、2018
年度～2020 年度、4,160 千円。
11. 文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究(B)『冷戦期北朝鮮の文化史：人・情報の流動性に注目して』（研究代表者：板垣竜太）谷川竜一、研究分担者、2020 年度～2023 年度、
17,420 千円 (直接経費: 13,400 千円)。
＜共同研究＞
学内1.

河合 望（研究代表者） 『国際文化資源学研究センター課題ユニット「文明と王権」
』

学外
1.

河合 望（研究代表者）「エジプト、北サッカラ遺跡における新王国時代墓地の総合的調査研究」（文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究(B)、2019 年度〜2022 年度、延長中）2.

河合 望（研究分担者）「古代エジプトにおける都市の景観と構造」（文部科学省科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)（研究代表者：近藤二郎）2018 年度〜2022
年度、延長中）3.

河合望（研究分担者）「西アジア都市文明論」（文部科学省科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)（研究代表者：山田重郎）2018 年度〜2022 年度、延長中）4.

河合望（研究分担者）「中東部族社会の起源：アラビア半島先原史遊牧文化の包括的研究」（文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（S）2019 年度〜2024 年度）

5.

河合 望（ 研究分担者）「ツタンカーメン王の服飾品に関する材料技法研究」（文部科学省
科学研究費助成事業 基盤研究（C）、2019 年度〜2021 年度）

6.

河合 望（研究分担者）「ネクロポリス・テーベにおける岩窟墓のライフ・ヒストリー的研究」（文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）（研究代表者・近藤二郎）2020〜2023年度）

7.

谷川竜一（研究代表者）『朝鮮半島の冷戦下都市復興における東西建設援助の建築史的研究』（文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）、2018 年度～2022 年度）

8.

谷川竜一（研究代表者）『出稼ぎトンネル坑夫集団「豊後どっこ」にみるアジア近現代開発史研究』（文部科学省科学研究費助成事業 挑戦的研究（萌芽），2017 年度～2019 年度、
延長中）

9.

谷川竜一（研究代表者）『冷戦下東アジアにおける都市の対立と依存に関する歴史研究―
平壌とソウルの空間変容史』（文部科学省科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金、
2017 年度～2021 年度、延長中）

10. 谷川竜一（研究分担者）『多文化共生時代のミュージアムを分析する手法の開発及びその- 71 -

理論化』（文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（C）（研究代表者：村田麻里子）2018
年度～2020 年度）
11. 谷川竜一（研究分担者）『近代東アジアにおける都市基盤及び住宅地の形成と再編に関す
る実証的研究』（文部科学省科学研究費助成事業 基盤研究（B）（研究代表者：奥冨 利幸）
2019 年度～2023 年度）
12. 谷川竜一（研究分担者）『冷戦期北朝鮮の文化史：人・情報の流動性に注目して』（文部科
学省科学研究費助成事業 基盤研究(B) （研究代表者：板垣竜太）2020 年度～2023 年度）
＜その他＞
1.

新学術創成研究機構・文化遺産国際協力ネットワーキングユニット（河合望・谷川竜一）
主催シンポジウム『文化遺産を見つけ、育て、生業とする――「我々の実際の生活が魂を下してゐる限り、これが美しくなくて、何であろうか（坂口安吾）」』金沢大学、2021 年
2 月 7 日（ハイブリッド開催）。

2.

河合望「ツタンカーメン王墓とその副葬品に関する最新研究」『アンデス文明研究会 オ
ンライン定例講座』2021 年 9 月 3 日

3.

河合望『大英博物館ミイラ展

古代エジプト６つの物語』監修、2021 年 10 月 15〜2022

年 1 月 12 日（国立科学博物館開催）、2022 年 2 月 5 日〜5 月 8 日（神戸市立博物館開催）
4.

河合望「古代エジプト文明と黄金」『月いち！オリ博オンライン講座』古代オリエント博
物館、2021 年 9 月 15 日

5.

河合望「日本とエジプトの専門家による新しい発見」『大エジプト博物館合同保存修復プ
ロジェクト・オンラインシンポジウム、2021 年 9 月 21 日（Online）

6.

企画運営：谷川竜一・林憲吾・岡村健太郎『第 3 回 アジア建造環境 200 年史研究会』
2021 年 8 月 20 日。

- 72 -

機能性超分子マテリアルユニット＜ススタッフ＞
ユニットリーダー

教授

水野

元博

若手主任研究者（PI）

助教

雨森

翔悟

【 研 究 概 要 】
当ユニットでは，｢超分子化学｣，｢高分子化学｣，｢有機化学｣，｢錯体化学｣，｢物理化学｣を専門とする研究者が従来の領域（基礎研究・応用研究）や研究分野の枠を越えて連携し，超分子の特性を生かした革新的な機能性マテリアルの開発を目指す。金沢大学で開発された高度な超分子の創製・解析技術を駆使し，分子レベルからマクロ物質までの幅広いスケールの開発を統括して行い，サステナブル社会に貢献できる新規の機能性固体材料の開発を行う。
若手 PI 雨森は“高分子エラストマーの網目空間内における超分子化学”を柱とし、革新的な機能性マテリアルの開発を目指し精力的に研究を行っている。従来の超分子は多くの場合、低分子の液体媒体中もしくは固体状態で生成・利用されてきた。本研究では“ゴム(エラストマー)を超分子形成の媒体として利用する”という独自のアイデアを基に、超分子の平衡による機能性をエラストマーに付与し、新規の機能性固体超分子-高分子材料の創成を進めている。
より具体的には超分子の平衡を利用した刺激応答性エラストマーの開発、有機金属構造体-高分子複合体によるガス分離膜材料の開発を指向し研究を行っている。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
固体中の分子の運動が関与したプロトン伝導プロセスに着目し，高プロトン伝導性固体材料の開発に取り組んだ。プロトン伝導性有機結晶，プロトン伝導性高分子複合膜を用いたプ
ロトン伝導性材料について開発と物質内部の構造・分子運動の解析を行った（Bull. Chem. Soc.
Jpn., 2021, 94, 1760, Chem. Lett. 2021, 50, 17, J. Phys. Chem. Lett., 2021,12, 5390）。
ピラーアレーンを用いた超分子材料開発に関する研究を推進した（Chem. Eur. J., 2021, 27,6435, Chem. Commun., 2021, 57, 12468）。
蒸気に応答して可逆的に色や発光色を変化させる性質、「ベイポクロミズム」を有する材料開発に取り組んだ。平面白金(II)錯体は、ベイポクロミック材料として有望である。この性
質は、金属間相互作用に由来する MMLCT(Metal-Metal to Ligand Charge Transfer)と呼ばれる電荷移動遷移のエネルギーが蒸気吸脱着に伴って変化する事による。従来の多くの蒸気応答性
物質では、弱い分子間相互作用によって蒸気吸着がなされており、分子設計の段階で蒸気応
答性の有無を予測するのは困難であった。その解決方法として、比較的強い配位結合による蒸気吸着サイトの付与が考えられるが、未だそのような報告例は少ない。そこで本研究では、
対カチオンとしてアルカリ金属であるカリウムを有するアニオン性白金（II）錯体を設計し、その有機溶媒蒸気応答性へのカリウムイオンによる影響を検討した（RSC Adv., 2021, 11,30046）。

- 73 -

超分子の平衡が機能する媒体として固体高分子材料であるポリジメチルシロキサン(PDMS) エラストマーを用いるために、非共有結合の一つである電荷移動錯体の平衡（会合定数）に及ぼすシロキサン媒体の効果を明らかとした。結果として、シロキサン媒体中では電荷移動錯体の芳香環の大きさが会合定数に大きな影響を与えることを明らかとした。本成果は現在論文投稿中である(New Journal of Chemistry, in review)。また機能性マテリアルとして
PDMS エラストマー媒体中における超分子の平衡を利用した刺激応答性高分子材料の開発を進めており、本研究テーマにおいて外部資金の獲得に成功している(江野科学振興財団研究助成)。ガス分離材料の開発に向けて有機金属構造体(MOF)-PDMS 複合体の新しい複合化法(高分子ゲル網目中における分子集合体形成)の開発に関する研究を進めた。固体 NMR 測定や
Spring8 での放射光 X 線回折測定により、得られた複合体のナノ構造に関する知見が得られた(国際学会 ISMAR-APNMR2021 において発表)。今後、新規複合化によって得られた MOFPDMS 複合体のガス分離特性評価等を行い、革新的な機能性マテリアルの開発に向けて研究
を進める。

＜異
異分野融合研究の推進状況＞
新学術創成研究機構セルバイオノミクスユニット(UL:Richard Wong, 若手 PI: 羽澤勝治)、
物質化学専攻化学コース西山助教との異分野融合研究「液液相分離を可視化する機能性蛍光分子プローブの開発と応用」を進めている。液液相分離は細胞内のタンパク質が凝集(相分離)する現象のことで、生じた凝集体は生化学反応の場として極めて重要な役割を果たすことが近年注目されており、生化学の分野でホットトピックとなっている。本融合研究では液液相分離で生じたタンパク質凝集体のミクロな物性(粘度や極性など)を評価可能な、蛍光分子プ
ローブの開発を目的とした。本研究では異分野融合研究推進費の支援を得て本ユニットが蛍光プローブの合成を担当し、西山が分光学的評価、羽澤が細胞内評価を行い、液液相分離のミクロ物性の解明に向けて研究を進めた。実際に分子内エキシマー形成を利用したピレン蛍
光プローブ(Pyr-A)を合成し、細胞中でのタンパク質凝集体の物性評価に成功した(iScience,
2021, 24, 102865)。さらに現在、発光波長の長波長化や組織選択能を付与した改良型蛍光プローブ(Pyr-A2, Pyr-A3)の開発を行っている。本共同研究を基に積極的に外部資金獲得を行っており、実際に 2 件の民間助成金採択に至っている(中冨健康科学振興財団(研究代表者羽澤勝治), 中谷医工計測技術振興財団(研究代表者羽澤勝治))。また、九州大学先導物質化学研究所
阿南静佳先生を講演者として招待し、異分野融合セミナー(令和 4 年 2 月 4 日)を開催した。有機金属構造体(MOF)の規則的な分子配列を利用したソフトマターの合成と機能化に関するテーマで講演頂き、共同研究に繋がるディスカッションの場となった。

- 74 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
1.

Hazawa, M.; Amemori, S.; Nishiyama, Y.; Iga, Y.; Iwashima, A.; Kobayashi, A.; Nagatani, H.;
Mizuno, M.; Takahashi, K.; Wong, R. “A light-switching pyrene probe to detect phase separated
biomolecules” iScience, 2021, 24, 102865-102878.

2.

Shigeta, Y.; Nanko, R.; Amemori, S.; Mizuno, M. “Coordination-based Vapochromic Behavior ofa Luminescent Pt(II) Complex with Potassium Ions” RSC Adv., 2021, 11, 30046-30053.

（他の研究室等との共同研究）
1.
2.
3.
4.
5.

Sasaki, Y.; Amemori, S.; Yanai, N.; Kimizuka, N. “Singlet-to-Triplet Absorption for Near-Infraredto-Visible Photon Upconversion” Bull. Chem. Soc. Jpn., 2021, 94, 1760-1768.
Hori, Y.; Suetake, T.; Shigeta, Y.; Ida, T.; Mizuno, M. “Molecular Motions of Imidazole inPoly(vinylphosphonic acid)-imidazole Composites Investigated by Molecular Dynamics
Simulations” Chem. Lett. 2021, 50, 17-20.
Kato, K.; Onishi, K.; Maeda, K.; Yagyu, M.; Fa, S.; Ichikawa, T.; Mizuno, M.; Kakuta, T.;
Yamagishi, T.; Ogoshi, T. “Thermally Responsive Poly(ethylene oxide)-based Polyrotaxanes
Bearing Hydrogen-bonding Pillar[5]arene Rings” Chem. Eur. J., 2021, 27, 6435-6439.
Hori, Y.; Dekura, S.; Sunairi, Y.; Ida, T.; Mizuno, M.; Mori, H.; Shigeta, Y.
“Proton Conduction Mechanism for Anhydrous Imidazolium Hydrogen Succinate Based on Local
Structures and Molecular Dynamics” J. Phys. Chem. Lett., 2021,12, 5390−5394.
Ogoshi, T.; Yoshiki, M.; Kakuta, T.; Yamagishi, T.; Mizuno, M.
“Polypseudorotaxanes Constructed from Pillar[5]arenes and Polyamides by Interfacial
Polymerization” Chem. Commun., 2021, 57, 12468-12471.

＜学会発表＞（ユニット主体）
1.

Watanabe, R.; Kurihara, T.; Shigeta, Y.; Amemori, S.; Ida, T.; Mizuno, M. “Analysis of Proton
Conductive Alginic Acid- Polyacrylic Acid-Triazole Composites by Solid State NMR” ISMARAPNMR2021, 2021 年 8 月, ポスター, 一般, P3-3-12, オンライン

2.

Asano, R.; Shigeta, Y.; Kurihara, T.; Amemori, S.; Ida, T.; Mizuno, M. “Solid State NMR Analysis
of Proton Conductive Phosphonic Acid Modified Mesoporous Silica-Imidazole Composite”
ISMAR-APNMR2021, 2021 年 8 月, ポスター, 一般, P3-3-14, オンライン

3.

Mizuno, M.; Shigeta, Y.; Kurihara, T.; Amemori, S. “Solid-State NMR Study of Local Structureand Molecular Motion in Vapochromic Metal Complexes” ISMAR-APNMR2021, 2021 年 8 月,
ポスター, 一般, P3-3-17, オンライン

4.

Amemori, S.; Nagame, S.; Maeda, S.; Kurihara, T. Shigeta, Y.; Ida, T.; Mizuno, M. “Structural
Analysis of Metal Organic Frameworks UiO-66 Synthesized in Poly(dimethylsiloxane) Gel
Networks” ISMAR-APNMR2021, 2021 年 8 月, ポスター, 一般, P3-3-13, オンライン

5.

Amemori, S.; Mizuno, M. “Association behavior of aromatic donor-acceptor complexes inpoly(dimethylsiloxane) and oligo(dimethylsiloxane) solvents” Pacifichem2021, 2021 年 12 月, 口

- 75 -

頭, 一般, オンライン
6.

Mizuno, M. “Local Structure and Molecular Motion Analysis of Vapochromic Metal Complexes
Using Solid-State NMR Spectroscopy” Pacifichem2021, 2021 年 12 月, 口頭, 一般, オンライン7.

朝野綾香, 重田泰宏, 栗原拓也, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博「イミダゾールを導入した
ホスホン酸修飾メソポーラスシリカのプロトン伝導性」日本化学会第 101 春季年会, 2021
年 3 月 19 日～22 日, 一般, 国内, 2021 年 3 月 19 日～22 日, オンライン開催

8.

深田智哉, 水野元博, 井田朋智, 雨森翔悟, 重田泰宏, 栗原拓也「架橋密度の異なる PDMS
エラストマー中における電荷移動錯体の会合特性」日本化学会第 101 春季年会, 2021 年 3
月 19 日～22 日, 一般, 国内, 2021 年 3 月 19 日～22 日, オンライン開催

9.

渡邉陵太, 栗原拓也, 重田泰宏, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博「アルギン酸-ポリアクリ
ル酸-トリアゾール複合体のプロトン伝導メカニズムの解析」日本化学会第 101 春季年会,
2021 年 3 月 19 日～22 日, 一般, 国内, 2021 年 3 月 19 日～22 日, オンライン開催

10. 荒井佑太, 栗原拓也, 重田泰宏, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博「ホスホン酸基修飾 MCM41/イミダゾール複合体のプロトン伝導性」日本化学会第 101 春季年会, 2021 年 3 月 19 日
～22 日, 一般, 国内, 2021 年 3 月 19 日～22 日, オンライン開催
11. 野本竜矢, 栗原拓也, 重田泰宏, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博「ハロゲン化フェニルピリ
ジンを有する中性白金(II)錯体の合成と外部刺激応答性」日本化学会第 101 春季年会, 2021
年 3 月 19 日～22 日, 一般, 国内, 2021 年 3 月 19 日～22 日, オンライン開催
12. 梶本翔, 栗原拓也, 重田泰宏, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博「アルギン酸-イミダゾール
誘導体のプロトン伝導性」日本化学会第 101 春季年会, 2021 年 3 月 19 日～22 日, 一般,
国内, 2021 年 3 月 19 日～22 日, オンライン開催
13. 詠さち, 雨森翔悟, 重田泰宏, 栗原拓也, 井田朋智, 水野元博 “PDMS ネットワーク中における金属有機構造体 UiO-66 のその場合成” 第 70 回高分子討論会，2021 年 9 月, ポス
ター, 一般, 2Pd044, オンライン
14. 渡邉陵太，栗原拓也，重田泰宏，雨森翔悟，井田朋智，水野元博 “プロトン伝導性アルギ
ン酸-ポリアクリル酸-トリアゾール複合体の構造物性解析” 第 15 回分子科学討論会 2021，
2021 年 9 月, ポスター, 一般, 2P031, オンライン
15. 小島穂夏，井田朋智，水野元博 “化学反応ネットワークと機械学習を用いた反応経路予測” 第 15 回分子科学討論会 2021，2021 年 9 月, ポスター, 一般, 1P071, オンライン
16. 丸山真広, 水野元博, 井田朋智, 雨森翔悟, 重田泰宏, 栗原拓也 “電場印加型 NMR を用いた 7CB/n-heptane 2 成分液晶の電場応答性と局所構造解析” 2021 年度北陸地区講演会と研究発表会，2021 年 11 月, ポスター, 一般, 1PA-001, オンライン
17. 曽利惟恵, 栗原拓也, 雨森翔悟, 重田泰宏, 井田朋智, 水野元博 “ゲートオープン型ガス
吸着を示す多孔性配位高分子の CO2 吸着過程の固体 NMR による解析” 2021 年度北陸地区講演会と研究発表会，2021 年 11 月, ポスター, 一般, 1YC-006, オンライン
18. 細江菜々花, 栗原拓也, 重田泰宏, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博 “アルギン酸－イミダ
ゾール誘導体の複合体におけるプロトン伝導性” 2021 年度北陸地区講演会と研究発表会，- 76 -

2021 年 11 月, ポスター, 一般, 1YC-009, オンライン
19. 市村厚樹, 水野元博, 井田朋智, 雨森翔悟, 重田泰宏, 栗原拓也 “液晶の相転移に基づく
凝集誘起発光の制御” 2021 年度北陸地区講演会と研究発表会， 2021 年 11 月, ポスター,
一般, 4PC-084, オンライン
20. 山田真維, 重田泰宏, 栗原拓也, 雨森翔悟, 井田朋智, 水野元博 “トリアゾールを導入したホスホン酸修飾メソポーラスシリカのプロトン伝導性” 2021 年度北陸地区講演会と研究発表会，2021 年 11 月, ポスター, 一般, 4YB-089, オンライン（他の研究室等との共同研究）
1.

出倉駿, 西岡海人, 水野元博, 森初果 ”分子の内部自由度を活かした無水有機プロトン伝導体の開拓” 第 15 回物性科学領域横断研究会 2021 年 11 月, 口頭, オンライン

2．堀優太、出倉駿、井田朋智、水野元博、森初果、重田育照 ”コハク酸イミダゾリウム結晶
中のプロトン伝導機構の理論的解析” 第15回分子科学討論会2021， 2021年9月, 口頭, 一

般, 2D04，オンライン＜外部資金＞（ユニット主体）
1. 基盤研究 B, ｢最適な分子運動空間構築に基づいた高プロトン伝導材料の開発｣，
水野元博

代表者，令和元年度～令和 3 年度，総額 1,350 万円

2. 新学術領域研究（研究領域提案型）「ソフトクリスタル」水野元博

代表者，令和 2 年度

～令和 3 年度，総額 390 万円
3.

科学研究費補助金

若手研究,「分子クラウディング環境を利用した超分子ポリマーの集合制御」, 雨森翔悟, 代表者, 令和 3 年度-令和 4 年度, 総額 4,680 千円＜共同研究＞
学内
1. 「液-液相分離を可視化する機能性蛍光分子プローブの開発と応用」雨森翔悟（代表者），水野元博，羽澤勝治, Richard Wong (異分野融合研究推進費)- 77 -

自動運転ユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

菅沼

直樹

主任研究者（PI）

准教授

米陀

佳祐

【 研 究 概 要 】
当ユニットでは，市街地の走行可能な自動運転自動車の開発とその活用施策について研究を行ってきた．自動車の自動運転は安全性・快適性等のメリットが高く，古くから高速道路
における適応を目指して研究されてきた．一方，一般道を含めたいわゆる Door-to-door での自律走行に関しては，複雑な環境の認識やそれに適応した人工知能(自動運転知能)開発の困難さから，長く空白の課題として残されてきた．これに対して，菅沼らは先駆的に市街地走行を目指した自動運転車両を開発してきた実績があり，これまで主にテストコースでの評価を中心として自動運転知能の機能向上を図ってきた．しかし真に市街地走行に必要な知能の獲得には，実環境下（公道）における試験が必須であった．そこで当ユニットでは，これまでの菅沼らの研究実績をベースとし，関連省庁等との協力関係のもと公道走行実験を行い，市街地を走行可能な高度な自動運転知能の開発を行ってきた．
一方，市街地でのレベル４相当の自動運転自動車には，車載された AI による高度で自律的な認知・判断機能とともに，それを支援する道路設備，通信設備等のインフラも必要となる．
しかし，道路設備・通信設備等のインフラを日本全国に設置するには膨大な予算が必要になる．このため関連省庁等との連携のもと，最低限必要とされるインフラの要件や，そのインフラ要件の下で必要とされる認知判断技術の要件について検討してきた．以下に，具体的な成果について記載する．
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
2021 年度においては，2018 年度に受託した「SIP 第 2 期/自動運転/自動運転技術（レベル３、４）に必要な認識技術等に関する研究」事業（研究開発責任者 菅沼直樹，2018 年度～
2022 年度）に関連した研究開発を継続的に推進した．その一環として，東京臨海部における都市部の走行実証実験も継続的に実施し，多数のオンボードセンサデータを取得した．そして，東京臨海部に多数設置されているインフラ支援型信号機から無線送信される信号機の残秒数情報を活用し，交差点進入直前に信号灯色が赤信号に変わった際に生じる急減速を抑制する技術（論文１）に関しても開発を行った．そして，東京臨海部の公道において開発したアルゴリズムの走行実証実験も実施した．また市街地における複雑な環境において，移動物
体の形状をロバストに認識する技術（論文２）を開発し，市街地における自動運転技術の向上に努めた．その結果，東京臨海部の市街地において約 800km の公道走行実績を達成した．
これらの成果は，2021 年 4 月に実施された内閣府および日本自動車工業会が中心となって実施したメディア向け試乗会への参加等を行い，政府・省庁が進める事業に積極的に貢献する- 79 -

とともに，多数のメディア報道等にもつながり，研究成果の公表による社会受容性の向上を図った．
また，冬期における降雪環境下における自動運転技術の高度化を目的として，2015 年 12 月
2 日から北海道網走市および大空町内の公道において冬季の公道走行試験も開始している．
当ユニットでは，これまで先駆的に冬期における自動運転技術の発展にも着目しており，ミリ波レーダを用いた自動運転自動車の高精度自己位置推定技術について開発を行った実績がある．この技術を拡張し LiDAR およびミリ波レーダのセンサフュージョンに基づき非積雪環
境下における自己位置推定の高精度化およびロバスト化を実現する手法の開発も行った．そして，北海道網走市近辺における延べ約 1000km にわたる公道走行実証データから開発した技術の有効性について評価した．これにより，冬季降雪期間を含む通年での自動運転における自己位置推定技術のアベイラビリティ向上につながる可能性を見出した．
また金沢市と連携し，自動運転技術の将来の公共交通システムの一部として活用する取り組みも実施した．この中で，金沢市中心部などビルが立ち並ぶなどして衛星測位精度が劣化する環境において自動運転用の地図を高精度かつ自動的に構築する技術（論文３）を開発した．
これらの研究成果は，現在多数の企業との多数の企業等との共同研究の実施や，「SIP 第 2期/自動運転/自動運転技術（レベル３、４）に必要な認識技術等に関する研究」事業（研究開発責任者 菅沼直樹，2018～2022，64,748 万円）の受託など，多額の外部資金の獲得実績にもつながった．
＜異異分野融合研究の推進状況＞
当ユニットではユニット内部にロボット工学，航空宇宙工学，制御工学，交通工学，経済学といった異分野の研究者が集合して研究を行い，ユニット内での情報交換会議を実施し異分野融合の研究を実施している．これらの取り組みを通して，石川県金沢市，石川県珠洲市，
石川県小松市などとの積極的な連携を進め，異分野融合に基づく社会貢献についても実施している．特に 2020 年度～2021 年度においては，金沢市が主催して進めているカーフリーデ
ー2020，2021 や，小松市が検討している小松駅から小松空港間の将来の自動運転バスの運行に向けたイベント等に積極参加し，将来の交通政策検討に資する取り組みを異分野融合研究の一環として実施した．
また学外連携の異分野融合研究として，首都大学東京の倉元昭季助教との研究として，科学研究費補助金(基盤 C)「公道自動運転におけるミクロ・マクロな特徴を用いた交通参加者の行動予測」（代表・米陀佳祐，共同研究者 菅沼直樹，倉元昭季）の採択を受け，人間工学，
人工知能，自動運転技術といった分野の融合により自動運転自動車周辺の交通参加者の行動予測を実現する手法についての検討を進めている．また，上述の SIP 事業においては中部大学山下隆義教授，藤吉弘亘教授及び名城大学目黒淳一准教授と連携した研究を推進している．
ここでは人工知能，衛星測位システムに関する異分野研究者と融合した研究を精力的に実施しており，自動運転技術の認識技術の研究をスピードアップさせる活動を推進させた．

- 80 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）

1. 市原直樹，米陀佳祐，菅沼直樹，“自動運転におけるITS無線を用いたジレンマゾーンでの急減速の削減”，自動車技術会論文集，Vol.52，No.21，pp.413-418，2021.

2. 時澤宗一朗，米陀佳祐，菅沼直樹，“自動運転のための安定性とリアルタイム性を両立した
拡張物体追跡”，自動車技術会論文集，Vol.52 ，No.2，pp.1000-1005，2021.

3.

M.Aldibaja, N.Suganuma, Graph SLAM-Based 2.5D LIDAR Mapping Module for Autonomous
Vehicles, Sensor (Remote Sensing), Vol.13, No.24, 5066, 2021.

＜学会発表＞（ユニット主体）
1. A. Kuramoto, H. Kawanishi, R. Yanase, K. Yoneda, N. Suganuma, “An investigation of
the effect of road line reflectivity on map matching accuracy for LiDAR-based selflocalization”, Proceedings of FAST-zero'21, pp.205-206, 一般，国際，2021 年 9 月 28 日30 日, オンライン.
2. K. Yoneda, A. Kasai, S. Tokizawa, R. Yanase, M. Aldibaja, N. Suganuma, “Extended
Object Tracking by Millimeter-Wave Radar and Image Fusion for Automated Driving”,
Proceedings of FAST-zero'21, pp.405-409, 一般，国際，2021 年 9 月 28 日-30 日, オンラ
イン.
3. K. Yoneda, N. Ichihara, H. Kawanishi, T. Okuno, L. Cao, N. Suganuma, “Sun-glare
region recognition using Visual explanations for Traffic light detection”, Proceedings of2021 IEEE Intelligent Vehicles Symposium, pp.1464-1469, 一般，国際，2021 年 7 月 11日-17 日, オンライン.
4. K. Yoneda, D. Saruyama, N. Suganuma, “Dynamic Occupancy Grid Map by Sensor
Fusion of LiDAR, Radar and Digital Map using Evidential Mapping for AutomatedDriving”, The 4th International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired
Robotics, pp.84-87, 一般，国際，2021 年 6 月 1 日-4 日, オンライン.
5. M.Aldibaja, N.Suganuma, C.Lu, R.Yanase and K.Yoneda, “A Robust Strategy of Map
Quality Assessment for Autonomous Driving based on LIDAR Road-Surface
Reflectance”, 2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integrations (SII),
pp.712- 719, 一般，国際，2021 年 1 月 11 日-14 日, オンライン.
6. M.Aldibaja, N.Suganuma, R.Yanase T.Furuya and A.Oko, “LIDAR Graph SLAM based
Autonomous Vehicle Maps using XY and Yaw Dead-Reckoning Measurements”, The
2021 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (IEEE ICMA2021), 7pages, 一般，国際，2021 年 8 月 8 日-11 日, オンライン.
7. M.Aldibaja, N.Suganuma, C.Lu, K.Yoneda, R.Yanase, “Challenging Mapping Environments For
GNSS/INS-RTK Systems and Necessity of SLAM Technology”, 2021 International Conference onIntelligent Informatics and BioMedical Sciences (ICIIBMS2021), 2pages, 一般，国際，2021 年 11月 25 日-27 日, 大分.

- 81 -

＜外部資金＞（ユニット主体）

1.

NEDO受託研究, 「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）第2期 自動運転（シス
テムとサービスの拡張）自動運転技術（レベル３、４）に必要な認識技術等に関する研究」, 菅沼直樹（代表）, 2018~2022年度, 49,931万円.

2.

金沢市受託研究，「自動運転による交通環境への環境調査業務委託」，菅沼直樹（代表），190万円．

3.

スズキ財団助成金，「自動運転技術の物流拠点における適応を目指した移動物体認識技術の開発」，菅沼直樹（代表），2020~2022年度，977万円．

4.

科学研究費補助金，基盤研究(C)，「公道自動運転におけるミクロ・マクロな特徴を用いた
交通参加者の行動予測」，米陀佳祐（代表），菅沼直樹（分担），2020～2022年度，340万円．

＜共同研究＞
学外
1.

自動運転技術と保険に関する研究調査，菅沼直樹（代表）2.

自動走行システムにおけるイメージセンサーの応用，菅沼直樹（代表）3.

自動走行システムの標準評価法の開発に関する研究，菅沼直樹（代表）4.

不整地における3D環境認識に基づくAHS自律走行の研究，菅沼直樹（代表）5.

一般道自動運転システムにおける認知・判断に関する研究，米陀佳祐（代表）6.

乗用車・商用車の自動運転における安全性，菅沼直樹（代表）- 82 -

再生可能エネルギーユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

當摩

哲也

主任研究者（PI）

教授

辛川

誠

【 研 究 概 要 】
当ユニットでは、「地域と社会とともにある大学」として発電と情報技術の融合、そして
能登里山里海の特色を生かしたエネルギー研究拠点の形成を目的とする。前者においては、「振動発電」と「フィルム電池（小型フレキシブル太陽電池）」を「どこでも電源」として環境発電を実用化、これとセンサ・無線通信を融合した自立型（電池のいらない）無線センサ
モニタリングシステムを完成させる。後者においては、能登の里山里海や北陸の自然，風土にあった発電・蓄電技術を開発する。発電においては、用水を利用した小水力発電、能登の海岸線で行う波力発電、森林から出る廃材を利用したバイオマス燃焼発電の開発を行う。これらは地産地消のエネルギー源で、この電力の需給変動を補う、災害時のバックアップ電源に利用する目的でギ酸蓄電池と人工光合成の技術を開発する。上記の目的を達成するために、ユニットリーダーと若手主任研究者は、有機系太陽電池の基礎的研究と実用化に向けた各種開発を行う。以上により金沢大学を世界有数のエネルギー研究の拠点にすることを最終目標とする。
＜2021 年の研究成果，進展状況＞
有機無機ハイブリットであるペロブスカイト太陽電池の研究では、長年我々が培ってきた
イオン液体添加技術によってペロブスカイト太陽電池の高性能化と高耐久性化を達成し、論文【2】【5】として報告した。この成果は金沢大学プレスリリース「イオン液体を一滴加えるだけでペロブスカイト太陽電池の高性能化と長寿命化に成功！（2021 年 4 月発表）」として公表し、各種新聞により取り上げられた。CsI のインターカレーションによる長寿命化に成功しており、論文【9】としてインパクトファクターが 17.88 の Nano Energy に掲載された。東海大学や早稲田大学との共同研究として、酸化チタン層の結晶層の制御と高性能を検討し、論文【1】【5】として成果をまとめた。北陸先端科学技術大学院大学と国立開発法人産業技術総合研究所との共同研究として、ペロブスカイト太陽電池の超長寿命化を目指した Cat-CVD
によるアモルファスシリコン膜のペロブスカイト太陽電池への世界初めての導入を行い、この成果により科研費基盤 B を獲得した（論文【11】）。国際的な研究ネットワーク（香港都市大、米国スタンフォード大とカルフォルニア大、カナダクイーンズ大、マレーシア大）により、シミュレーションを組み合わせた高効率化の研究を行っている(論文【8】【10】【12】)。
この研究により、科研費国際共同研究加速基金（国際共同研究強化（B））を獲得しており、今後積極的な外国とのネットワーク構築を行う。会社との共同研究や電情の教員との融合研究として、大気圧プラズマジェットを用いた無機材料の新規製膜法や金属酸化膜の製膜方法の開発を行っている。

- 83 -

若手 PI が中心となり研究を行っている有機半導体創製の研究において、分子間相互作用を活用した新規長波長吸収材料開発を継続して行っている。国立大学附置研究所のアライアン
ス事業へ参画し、東京工業大学との共同研究として、有機薄膜太陽電池構造を使った光触媒素子の研究を行い、可視光を効果的に吸収することで従来の数倍の光触媒機能の発現に成功した。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
若手 PI が中心となり以前から国立大学附置研究所のアライアンス事業へ参画し、東京工業大学との共同研究として、有機薄膜太陽電池構造を使った光触媒素子開発を継続してきた。2020 年以降、ユニット内で同研究を推進し、機構内での融合研究へと進展してきた。
現在では、融合研究としてバイオリファイナリー研究ユニットと、「光触媒と細菌のハイブ
リッドを用いた太陽光駆動型 CO2 由来燃料・化成品の生産」の研究を開始している。この研究は、人工光合成の様なシステムを構築することであり、バイオと有機系光触媒を組み合わせた前代未聞のシステムを構築することを目標としている。
【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）
1. M. Shahiduzzaman, M. I. Hossain, S. Visal, T. Kaneko, W. Qarony, S. Umezu, K. Tomita, S. Iwamori,
D. Knipp, Y. H. Tsang, M. Akhtaruzzaman, J. M. Nunzi, T. Taima, and M. Isomura “Spray Pyrolyzed
TiO2 Embedded Multi-layer Front Contact Design for High-efficiency Perovskite Solar Cells,” NanoMicro Letters, 2021, 13, 36.
2. M. Shahiduzzaman, L. Wang, S. Fukaya, E. Y. Muslih, A. Kogo, M. Nakano, M. Karakawa, K.
Takahashi, K. Tomita, J. M. Nunzi, T. Miyasaka, T. Taima “Ionic Liquid-Assisted MAPbI3
Nanoparticle-Seeded Growth for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells,” ACS Appl. Mater.
Interfaces 2021, 13, 21194-21206.
3. L. Wang, M. Shahiduzzaman, S. Fukaya, E. Y. Muslih, M. Nakano, M. Karakawa, K. Takahashi, K.
Tomita, O. Lebel, J. M. Nunzi, T. Taima “Low-cost molecular glass hole transport material for
perovskite solar cells,” Jpn. J. Appl. Phys., 2021, 60, SBBF12.
4. M. Nakano, A. Takahara, K. Genda, M. Shahiduzzaman, M. Karakawa, T. Taima, K. Takahashi “Studyon Photo-Degradation of Inverted Organic Solar Cells Caused by Generation of Potential Barrier
between PEDOT:PSS and PBDB-Ts,” Sustain. Energy Fuels, 2021, 5, 3092-3096.
5. M. Shahiduzzaman, E. Y. Muslih, A. K. M. Hasan, L. Wang, S. Fukaya, M. Nakano, M. Karakawa, K.
Takakhashi, M. Akhtaruzzaman, J. M. Nunzi, and T. Taima “The Benefits of Ionic Liquids for the
Fabrication of Efficient and Stable Perovskite Photovoltaics,” Chem. Eng. J., 2021, 411, 128461.
6. M. Nakano, S. Nakagawa, F. Sato, M. Shahiduzzaman, M. Karakawa, T. Taima, K. Kohshin “Studyon Properties of Low-Temperature-Prepared Zinc Oxide-Based Inverted Organic Solar Cells andImprovement of their Photo-Durability,” ACS Appl. Energy Mater. 2021, 4, 7, 6385–6390.
7. M. Nakano, A. Takahara, K. Genda, Md Shahiduzzaman, M. Karakawa, T. Taima, K.
Takahashi、”Selective extraction of nonfullerene acceptors from bulk-heterojunction layer in organic
solar cells for detailed analysis of microstructure”, Materials, 2021, 14(9), 2107.
8. M. Shahiduzzaman, M. I. Hossain, S. Ahmed, M. R. Huqe, W. Qarony, A. M. Saleque, M. Akhtaruzzman,
D. Knipp, Y. H. Tsang, T. Taima, J. A. Zapien “Near Field Control for Enhanced Photovoltaic
Performance and Photostability in Perovskite Solar Cells,” Nano Energy, 2021, 89, 106388.

- 84 -

L. Wang, M. Shahiduzzaman, E. Y. Muslih, M. Nakano, M. Karakawa, K. Takahashi, K. Tomita, J. M.
Nunzi, T.Taima, “Double-layer CsI intercalation into an MAPbI3 framework for efficient and stable
perovskite solar cells,” Nano Energy, 2021, 86, 106135.
10. M. Shahiduzzaman, M. I. Hossain, S. Ahmed, M. R. Huqe, W. Qarony, A. M. Saleque, M. Akhtaruzzman,
D. Knipp, Y. H. Tsang, T. Taima, J. A. Zapien “Improved Nanophotonic Front Contact Design for High
Performance Perovskite Single-junction and Perovskite/Perovskite Tandem Solar Cells,” Solar RRL,
2021, 2100509 .
11. Z. Song, Y. Sumai, H. T. C. Tu, Md. Shahiduzzaman, T. Taima, K. Ohdaira, “Use of n-type amorphoussilicon films as an electron transport layer in the perovskite solar cells”, Jpn. J. Appl. Phys. 2021 inpress
12. M. Shahiduzzaman, M. I. Hossain, S. Otani, L. Wang, S. Umezu, T. Kaneko, S. Iwamori, K. Tomita, Y.
H. Tsang, M. Akhtaruzzman, D. Knipp, J. M. Nunzi, M. Isomura, J. A. Zapien, and T. Taima “Lowtemperature treated anatase TiO2 nanophotonic-structured contact design for efficient triple-cation
perovskite solar cells,” Chem. Eng. J,. 2021, 426, 131831.

9.

13. M. Aamir, Md. Shahiduzzaman, T. Taima, J. Akhtar, J-M. Nunzi, “It is an All-Rounder! On theDevelopment of Metal Halide Perovskite-Based Fluorescent Sensors and Radiation Detectors”, Adv.
Optical Mater. 2021, 202101276.
14. L. Wang, Md. Shahiduzzaman*, E. Y. Muslih, M. Nakano, M. Karakawa, K. Tomita, O. Lebel, J- M.
Nunzi*, and T. Taima*, “Dopant-Free Mexylaminotriazine Molecular Glass Hole Transport Layer for
Perovskite Solar Cells”, ACS Appl. Energy Mater. 2021, in press.
15. Md. Shahiduzzaman, B. Chen, Md. Akhtaruzzaman, L. Wang, H. Fukuhara, K. Tomita, S. Iwamori, JM. Nunzi, T. Taima, and S. Umezu, “Paste Aging Spontaneously Tunes TiO2 Nanoparticles into
Reproducible Electrosprayed Photoelectrodes”, ACS Applied Materials & Interfaces 2021 13 (45),53758（他の研究室等との共同研究）
該当なし＜学会発表＞（ユニット主体）
1. 高原 瑛良、中野 正浩、Md. Shahiduzzaman、辛辛川 誠、當
當摩 哲也、高橋 光信、柴田 肇、増田淳, “PBDB-Tを用いた逆型有機太陽電池の光安定性の調査”, 第68回応用物理学会春季学術講
演会 (2021. 3 ポスター発表).
辛川 誠、當
當摩 哲也、高橋 光信, “低2. 中川 采恵、中野 正浩、佐藤 史哉、Md. Shahidumann、辛温焼成ZnOを用いた逆型有機太陽電池の光電変換特性と光耐久性の向上”, 第68回応用物理学会春季学術講演会 (2021. 3 ポスター発表).
3. 中川 采恵、中野 正浩、佐藤 史哉、Md. Shahidumann、辛辛川 誠、當
當摩 哲也、高橋 光信, “ナフタレンジイミドを導入したらせん型チエノアセンの開発と高電子移動度を示す有機トラン
ジスタへの応用”, 第68回応用物理学会春季学術講演会 (2021. 3 ポスター発表).
4. L. Wang, M. Shahiduzzaman, M. Nakano, and T. Taima, “Toward Efficient and Stable Perovskite Solar
Cells by Using Double-Sided CsI Intercalation into MAPbI3 Framework”, The 38th International
Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-38) (2021.6 口頭発表).
5. Ersan Y. Muslih, Md. Shahiduzzaman, and T. Taima, “Application of NiOx Biosynthetic as Hole
Transport Layer for Inverted Perovskite Solar Cells”, The 38th International Conference of
Photopolymer Science and Technology (ICPST-38) (2021.6 口頭発表).
6. M. Shahiduzzaman, T. Taima “Efficient and Stable Perovskite Solar Cells using Ionic-Liquid-Aided
MAPbI3 Nanoparticle-Seeded Growth”, The 11th International Conference on Flexible and Printed- 85 -Electronics (ICFPE2021) (2021.9 口頭発表).
7. E. Y. Muslih, M. Shahiduzzaman, M. Shahinuzzaman, M. Nakano, M. Karakawa, K. Takahashi, J. M.
Nunzi, M. Akhtaruzzaman, and T. Taima,“NiOx Hole Transport Material for Perovskite Solar Cells”,
The 11th International Conference on Flexible and Printed Electronics (ICFPE2021) (2021.9 口頭発表).
8. Md. Shahiduzzaman, L. Wang, M. Nakano, M. Karakawa, K. Takahashi, J.M. Nunzi, T.Taima,“Improved Moisture Stability of Perovskite Solar Cells using Ionic Liquid Assisted-MAPbI3
Nanoparticle-Seeded Growth Approach”, (SSDM2021) (2021.9 口頭発表)
9. G. Munkhtuul, Md. Shahiduzzaman, L. Wang, Md. Shahinuzzaman, V. Selvanathan, M.Nakano,
M.Karakawa, K.Takahashi, J.M. Nunzi, Md. Akhtaruzzaman and T.Taima, “Tungsten-doped Zinc
Oxide Electron Transport Material for Perovskite Solar Cells”, (SSDM2021) (2021.9 口頭発表)
10. E. Y. Muslih , M. Shahiduzzaman, M. Shahinuzzaman, M. Nakano, M. Karakawa, K. Takahashi, J. M.
Nunzi, M. Akhtaruzzaman, and T. Taima, “Green Synthesized NiOx as the Hole Transport Layer for
Inverted Perovskite Solar Cells”, 第82回応用物理学会秋季学術講演会 (2021.9 口頭発表).
11. G. Munkhtuul, Md. Shahiduzzaman, Md. Shahinuzzaman, L.Wang, M.Nakano, M.Karakawa,
J.M.Nunzi, Md. Akhtaruzzaman and T.Taima, “Efficient Perovskite Solar Cells utilizing Tungstendoped Zinc Oxide as the Electron Transport Material”, 第 82 回応用物理学会秋季学術講演会(2021.9 ポスター発表).
12. 相撲 優花、Md.Shahiduzzaman、Huynh Thi Cam Tu、當當摩 哲也、大平 圭介、“非結晶 Si をペロ
ブスカイト太陽電池のキャリア輸送層に用いるための最適流量比の検討”、 第 82 回応用物理学会秋季学術講演会 (2021.9 ポスター発表)
13. 王 良楽、Md. Shahiduzzaman、辛辛川 誠、中野 正浩、當當摩 哲也、“MAPbI3フレームワークへの両面CsIインターカレートさせた高性能なペロブスカイト太陽電池”, 第18回「次世代の太陽
光発電システム」シンポジウム (J-PVS) (2021.10 口頭発表).
14. 仙波 妙子、王 良楽、Md. Shahiduzzaman、當當摩 哲也、増田 淳、“ペロブスカイト太陽電池の耐熱性の評価”, 第18回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム (J-PVS) (2021.10 口頭発表).
15. G. Munkhtuul, Md. Shahiduzzaman, Md. Shahinuzzaman, L.Wang, M.Nakano, M.Karakawa,
J.M.Nunzi, Md. Akhtaruzzaman, T.Taima, “Introduction of Tungsten-doped Zinc Oxide ElectronTransport Material in Planar Perovskite Solar Cells”, 第 18 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム (2021.10 口頭発表)
16. Md. Shahiduzzaman, T.Taima, “Ionic Liquid-Aided CH3NH3PbI3 Nanoparticle-Seeded Growth for
Stable Perovskite Solar Cells”, 第 18 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム (2021.10
口頭発表)
17. 相撲 優花、Md.Shahiduzzaman、Huynh Thi Cam Tu、當當摩 哲也、大平 圭介、“ペロブスカイト
太陽電池用キャリア輸送層のための非結晶 Si 作製条件の最適化”、 第 18 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム (J-PVS) (2021.10 口頭発表)
18. 中野 正浩、佐藤 史哉、中川 采恵、Md. Shahiduzzaman、辛辛川 誠、當
當摩 哲也、高橋 光信 “電子捕集層として ZnO を用いた逆型有機太陽電池の ZnO 成膜温度と光電変換特性”、 第 17 回
次世代の太陽光発電システムシンポジウム (2021.10 ポスター発表)
19. E. Y. Muslih , M. Shahiduzzaman, M. Shahinuzzaman, M. Nakano, M. Karakawa, K. Takahashi, J. M.
Nunzi, M. Akhtaruzzaman, and T.Taima “Application of Green Synthesized NiOx as Hole Transport
Layer for Perovskite Solar Cells”, 第 18 回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム (J-PVS)(2021.10 口頭発表).
20. M. Shahiduzzaman, T.Taima “Efficient and Stable Perovskite Solar Cells”, Materials Research Meeting(MR2021) (2021.12 招待講演).

（他の研究室等との共同研究）
該当なし- 86 -

＜外部資金＞（ユニット主体）
1. R3 株式会社 EMD、共同研究（令和 3 年度）代表：石島達夫、分担：當摩哲也、46 万円
2. R3-R6 科研費国際共同研究加速基金（国際共同研究強化（B））, “デバイスインフォマティックによるバックコンタクト型ペロブスカイト太陽電池の実現”, 代表：當摩哲也、分担：中野正浩, Md. Shahiduzzaman, 1460 万円
3. R3 公益財団法人 岩谷直治記念財団 第 48 回（2021 年度） 岩谷科学技術研究助成, “超高性能ペロブスカイト太陽電池実現のための交互積層構造の構築”, 代表：當摩哲也, 200
万円
4. R3 一般財団法人日本産業科学研究所 令和 3 年度研究助成, “バックコンタクト型ペロ
ブスカイト太陽電池実現のための斜め蒸着製膜法の開発”, 代表：當摩哲也, 30 万円
5. R2-R5 科研費基盤研究（B）”大気下駆動可能な極長寿命ペロブスカイト太陽電池の実現とそのメカニズム解明” 代表：當摩哲也 分担：JAIST 大平圭介、産総研 宮寺哲彦、Md.
Shahiduzzaman、1430 万円

6.
7.

R3 株式会社 ハーベス、寄付金，1,000 千円、研究代表者：辛川誠
R3 北陸地区国立大学学術研究連携支援“近赤外発光特性を有する高分子材料創成と光デバ
イス応用”，７0 千円、研究分担者：辛川誠＜共同研究＞

学内1.

「有機系太陽電池の光検出器応用」飯山（代表者），當摩哲也、Md. Shahiduzzaman

学外
1. 企業との共同研究「有機半導体素子の研究」辛川誠
2.
誠

他大学との共同研究「近赤外発光特性を有する高分子材料創成と光デバイス応用」辛川- 87 -

バイオマスリファイナリーユニット＜ス
スタッフ＞
ユニットリーダー

教授

仁宮一章

主任研究者（PI）

准教授

柘植陽太
【 研 究 概 要 】

本研究ユニットでは，2019 年度までの 5 年間は、イオン液体を溶媒や触媒として援用することにより、植物バイオマス（特に、木質バイオマス）を原料として、石油由来の化成品（燃料・樹脂）の代替品の製造に取り組んできた。これにより、石油由来の化成品を廃棄燃焼する際に排出される CO2 を原因とする「地球温暖化」を抑制することを目指してきた。
しかし、今、『化石資源由来の CO2 排出による地球温暖化』だけでなく『人口増加による
食糧不足・森林破壊（＝食肉家畜の餌穀物の確保のため）』が問題となっている。そこで、本研究ユニットでは，2020 年度から、地球温暖化と食糧不足の両問題を解決するため、『『細 胞農業』の構築を開始した。我々が定義する細胞農業とは、以下の通りである。CO2 や生活排水（尿など）を炭素・窒素・その他の元素の供給源として光独立栄養微生物（炭素源として
CO2、エネルギー源として光を利用して生育する微生物：緑藻や藍藻）を生育させ、そして、その光独立栄養微生物を出発原料として、細胞（微生物や培養動物細胞）を用いて A.化
化成 品
や B.食
食糧を生産することである（必要ならば、（図 1））
宇宙での密閉空間において）。（＜2021 年の研究成果，進展状況＞）
A. 細胞農業によるバイオ化成品の製造 （図 2）「研
研究内容① 人工尿培地による光独立栄養微図 1. 細胞農業による化成品と食糧の生産

生物の培養」
光独立栄養微生物（第 3 世代バイオマス原料）として、細胞内多糖（デンプンやグリコーゲン）を高蓄積（乾燥菌体の約 50％）する緑藻（クロレラ）や藍藻（シアノバクテリア）を選定し、さらに、これらの光独立栄養微生物が人工尿を主成分とする人工尿培地で培養できることを実証した。
「研
研究内容② 光独立栄養微生物を原料としたカスケード型バイオマスリファイナリー」
次に、光独立栄養微生物から高付加価値物質（クロロフィルやルテイン）の抽出を行った。

- 89 -

図 2. 細胞農業によるバイオ化成品の製造の概要

この高付加価値物質の抽出自体が、膜透過処理となり、後の「酵素糖化反応」による細胞内多糖からのグルコースの生成を大幅に促進させることを見出した。
「研
研究内容③ バイオプラスチック原料の微生物生産」得られたグルコースを原料とした「微生物発酵」による既存プラスチック（ポリエチレンやナイロン）の原料（エタノールやコハ
ク酸・カダベリン）や生分解プラスチック（PHB）の生産を行った。
B. 細胞農業による食用三次元組織（培養肉）の製造 （図 3））
研究内容① 光独立栄養微生物を原料とした基礎培地の開発」 （図 4）） 動物細胞を培養する際には、基礎培地（無機塩、糖、アミノ酸、
ビタミンからなる化学組成既知の合成培地）が用いられている。この糖、アミノ酸、ビタミン
は、抽出や微生物発酵により製造されているが、その原料は食用の植物資源である。しかしながら、新たな食糧としての培養肉を製造するため

図 3.細胞農業による培養肉製造の概要に食用の植物資源を使用することは問題がある。そこで、従来の糖、アミノ酸、ビタミンからなる化学組成既知の合成培地を基礎培地に用いるのではなく、非食用の光独立栄養微生物（緑藻や藍藻）の酸加水分解物および熱水抽出物を、それぞれ、糖・アミノ酸源およびビタミン源として組み合わせて基礎培地を作成した。
「研
研究内容② 増殖因子タンパク質を分泌生産する三次元肝組織との共培養による筋芽細胞等の無血清培養法の開発」 （図 5）） 動物細胞を培養する際には、基礎培地（無機塩、糖、
アミノ酸、ビタミンからなる合成培地）だけで

図 4. 光独立栄養微生物からの基礎培地作成の概要は不十分であり、仔ウシ血清（アルブミン、トランスフェリン、インスリン等の増殖因子タン
パク質を含む）を天然物として添加した半合成培地が用いられている。しかしながら、動物肉の代替物を製造するために動物由来成分（血清）を使用することは問題がある。また、組換え増殖因子タンパク質は極めて高額である。そこで、血清や増殖因子タンパク質を基礎培地に添加せず、三次元組織に生産させ自給自足できる培養システムを作成した。(= 三次元肝組織との共培養による無血清培養法)「研
研 究 内 容 ③ スフェロイド積層用バイオ3D プリンターによる細胞外基質フリーの三次- 90 -

図 5. 三次元肝組織との共培養による無血清培養法
の概要

要

法

元筋組織作製法の開発」（図 6）） 三次元筋組織を作製する際には、コラーゲン等の細胞外基質
タンパク質の溶液に筋芽細胞を懸濁し、数百μm 直径のひも状に成型してゲル化させ、両端をアンカーで固定した状態で培養する。これにより、筋組織の一定方向に張力がかかることで配向性のある筋線維が形成される。しかしながら、動物肉の代替物を製造するために動物由来
成分（コラーゲン）を使用することは問題がある。また、組換え細胞外基質タンパク質は極めて高額である。そこで、コラーゲン等の細胞外図 6. ｽﾌｪﾛｲﾄﾞ融合による細胞外基質ﾌﾘｰの培養肉製造

基質タンパク質を用いずに、あらかじめ作製したスフェロイド（細胞同士が細胞外基質を介して接着・相互作用してできる球状細胞塊）をビ
ルディングブロックとして、スフェロイド同士をさらに融合させていく方法により、細胞外基質フリーの三次元筋組織作製を作成した。
＜異異分野融合研究の推進状況＞
2020 年度からの異分野融合として、再生可能エネルギーユニットの當摩先生・辛川先生ら

図 7. CO2 バイオリサイクリングによるバイオ化成品の製造の概要とともに、微生物触媒と有機光触媒を組み合わせて CO2 と太陽光から化成品原料を生産する研究に取り組んでいる。具体的には、化学独立
栄養微生物（炭素源として CO2、エネルギー源として H2 などの電子供与体を利用して生育する微生物）と可視光応答型光触媒を組み合わせ
た CO2 からの化成品原料の生産のための技術開発である（図 9））。
（この研究は、2020 年度、2021 年度と 新学術創成研究機構 異分野融合
研究推進費に採択された。テーマ名「有機光触媒と微生物触媒のハイブリッドによる太陽光

図 8. 微生物電気培養の装置図

駆動型の化石資源由来 CO2 の再資源化」）。
まず、その前段として、嫌気性の化学独立栄養細菌（アセトジェン）を用いた微生物電気合成（（図 8））により、CO2 と電気からの酢酸の生産システムを開発した。約 4 g/L の酢酸を得る
ことができた。得られた酢酸混合物を炭素源として、PHB 生産菌 Cupriavidus necator の好気培養を行うことにより、酢酸を生分解プラスチッ
ク PHB へと収斂的に変換することができた
図 9. 可視光応答型光触媒を組み込んだ
微生物電気培養の装置図- 91 -

（図 7））。C. necator を代謝工学的に改変することにより、生分解性プラスチック PHB だけでなく、既存プラスチック（ポリプロピレン）の原料（イソプロパノール）への変換も可能となる。
以上から、火力発電所から排出される CO2 を含む排気ガスや、プラごみ焼却場から排出される CO2 を含む排気ガスを、自然エネルギー由来の電気（太陽光発電、風力発電、水力発電、地熱発電など）を利用して、再資源化することができると考えられる。

- 92 -

【 研 究 業 績 】＜発表論文＞（ユニット主体）

1.

2.

3.

4.

Kadokawa R., Fujie T., Sharma G., Ishibashi K., Ninomiya K., Takahashi K., Hirata E.,
Kuroda K*. High loading of trimethylglycine promotes aqueous solubility of poorly
water-soluble cisplatin, Scientific Reports, 11, 1, Article number 9770, Dec. 2021
Komori T., Satria H., Miyamura K., Ito A., Kamiya M., Sumino A., Onishi T., Ninomiya
K., Takahashi K., Anderson J.L., Uto T.*. Kuroda K*. Essential Requirements of
Biocompatible Cellulose Solvents, ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 9, 35,
11825 – 118366, Sep. 2021
Kadokawa R., Endo T., Yasaka Y., Ninomiya K., Takahashi K., Kuroda K*. Cellulose
Preferentially Dissolved over Xylan in Ionic Liquids through Precise Anion Interaction
Regulated by Bulky Cations. ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 9, 26, 8686 –
86915, July 2021
Noguchi M., Aizawa R., Nakazawa D., Hakumura Y., Furuhashi Y., Yang S., Ninomiya
K., Takahashi K., Honda R*. Application of real treated wastewater to starch production

by microalgae: Potential effect of nutrients and microbial contamination, Biochemical
Engineering Journal, Volume 169, Article number 107973, May 2021
5. Sharma G., Kato Y., Hachisu A., Ishibashi K., Ninomiya K., Takahashi K., Hirata E.,
Kuroda K*: Synthesis of a cellulose dissolving liquid zwitterion from general and lowcost reagents, Cellulose, 2021, in press.
6. Sasaki K.*, Sasaki D., Tsuge Y., Morita M., Kondo A. Enhanced methane production
from cellulose using a two-stage process involving a bioelectrochemical system and afixed film reactor. Biotechnology for Biofuels, 14, 1, Article number 7, Dec. 2021
7. Tsuge Y.*, Yamaguchi A. Physiological characteristics of Corynebacterium glutamicum
as a cell factory under anaerobic conditions (Review). Applied Microbiology andBiotechnologyVolume 105, Issue 16-17, Pages 6173 – 6181, August 2021
8. Wolf S., Becker J., Tsuge Y., Kawaguchi H., Kondo A., Marienhagen J., Bott M.,
Wendisch V.F., Wittmann C*. Advances in metabolic engineering of Corynebacterium
glutamicum to produce high-value active ingredients for food, feed, human health, andwell-being (Review). Essays in Biochemistry, 65, 2, 197-212, July 2021
9. Tsuge Y.*, Matsuzawa H. Recent progress in production of amino acid‐derived chemicals
using Corynebacterium glutamicum (Review). World Journal of Microbiology andBiotechnology, 37, 3, Article number 49, March 2021
10. Mizuno H., Tsuge Y.* Elevated, non-proliferative temperatures change the profile offermentation products in Corynebacterium glutamicum. Applied Microbiology andBiotechnology, 105, 1, 367 – 377, January 2021

- 93 -

＜学会発表＞（ユニット主体）
1. 大野莉歩，仁宮一章，クラッシュゲルを支持体として用いたスフェロイド積層用バイオ 3
D プリンターによる三次元組織の作製，第 73 回日本生物工学会大会，一般，国内，2021
年 10 月 27-29 日，オンライン
2. 猪嶋理登，仁宮一章，肝臓様三次元組織との共培養による筋芽細胞の無血清培養，第 73回日本生物工学会大会，一般，国内，2021 年 10 月 27-29 日，オンライン
3. 水谷涼，仁宮一章，超音波応答性とがん細胞標的性を有するナノ液滴を用いた超音波力
学的がん細胞殺傷法，第 73 回日本生物工学会大会，一般，国内，2021 年 10 月 27-29 日，オンライン
4. Huan Ren ， 仁 宮 一 章 ， CO2 conversion to acetate and ethanol by microbial
electrosynthesis using Clostridium ragsdalei，第 73 回日本生物工学会大会，一般，
国内，2021 年 10 月 27-29 日，オンライン
5. 端谷智子，仁宮一章，シアノバクテリアをバイオマス原料としたバイオエタノールの糖化・発酵生産，第 73 回日本生物工学会大会，一般，国内，2021 年 10 月 27-29 日，オンライン
6. 井口貴博，小林 俊介，石井 伸佳，柘植陽太，コリネ型細菌と大腸菌の高温下における代謝変動の共通性，第 73 回日本生物工学会大会，一般，国内，2021 年 10 月 27-29 日，オンライン
7. 櫻井惇，内倉寛斗，山本省吾，山田佑樹，曽田匡洋，柘植陽太，温度が放線菌の代謝と細胞形態・生死に及ぼす影響，第 73 回日本生物工学会大会，一般，国内，2021 年 10 月 2729 日，オンライン
8. 松沢弘貴，竹本訓彦，櫻井惇，柘植陽太，指向性タンパク質分解システムを利用したコリネ型細菌の代謝スイッチの開発，第 73 回日本生物工学会大会，一般，国内，2021 年 10
月 27-29 日，オンライン
9. 山口陽，豊田晃一，和田大，乾将行，横田篤，柘植陽太，糖消費速度の変化に応答して発現変動する代謝遺伝子の解析，2021 年度日本農芸化学会大会，一般，国内，2021 年 3 月
18-21 日，オンライン
10. 内倉寛斗，山本省吾，山田佑樹，曽田匡洋，柘植陽太，放線菌において培養温度が一次代
謝産物の生産に与える影響，2021 年度日本農芸化学会大会，一般，国内，2021 年 3 月
18-21 日，オンライン＜外部資金＞
1. 仁宮一章：公益財団法人 澁谷学術文化スポーツ振興財団 大学の新技術研究に対する奨励金 「剣山ではなくクラッシュゲルを支持体として用いた新規なスフェロイド積層用
バイオ 3D プリンターの開発」（代表）(2021), 直接経費 1,400 千円
2. 仁宮一章：公益財団法人カシオ科学振興財団 研究助成「CO2 を化成品原料へ再資源化するための革新的な微生物電気合成システムの開発」（代表）(2021), 直接経費 1,000 千円
3. 柘植陽太：科研費 基盤研究（C）「糖消費速度を感知する代謝センサーシステムの解明」（代表）(2020-2021), 直接経費 3,200 千円
4. 柘植陽太：科研費 独立基盤形成支援 「糖消費速度を感知する代謝センサーシステムの解明」（代表）(2021), 直接経費 1,500 千円
5. 柘植陽太：公益財団法人長瀬科学技術振興財団 研究助成 「人工代謝経路導入によるバ
イオナイロン原料生産菌の創製」（代表）(2021), 直接経費 3,000 千円
6. 柘植陽太：長瀬産業株式会社 共同研究費 「Streptomyces 属放線菌に関する研究」（代表）(2021) 直接経費 1,200 千円
7. 「公益財団法人発酵研究所 一般研究助成」，「糖消費速度をモニタリングするフラック- 94 -

スセンサーの探索」，柘植陽太，代表，2020-2021 年度，300 万円＜共同研究＞
学内
1.「有機光触媒と微生物触媒のハイブリッドによる太陽光駆動型の化石資源由来 CO2 の再資源化」仁宮一章（代表者），當摩哲也，辛川誠、柘植陽太（令和 3 年度 新学術創成研究機
構 異分野融合研究推進費）
2.「放射標識した超音波応答性ナノ液滴によるセラノスティクス」小川数馬（代表者）， 仁宮一章（令和 3 年度 新学術創成研究機構 異分野融合研究推進費）
学外
1.「Streptomyces 属放線菌に関する研究」柘植陽太（代表者）
2.「光駆動 ATP 再生系による Vmax 細胞の創製」柘植陽太（分担者）- 95 -

新ユニットの紹介

令和3年12月1日設置

炭素循環・エネルギープロセスユニット

ユニットリーダー

Unit Leader

Carbon Recycling and Energy Processes Research Unit

教授／児玉 昭雄

Professor KODAMA,Akio

温度スイング吸着プロセスの革新によるカーボンニュートラル実現への貢献
研究分野 ：分離工学,プロセス工学,エネルギー工学
キーワード ： 吸着分離,二酸化炭素回収,カーボンニュートラル,低温廃熱,空気資源化

研究内容
本研究ユニットでは,低温廃熱で駆動可能な温度スイング吸着プロセ

実現は,その多くが捨てられている“廃熱”の利用促進に直結するだけでスによる排ガスおよび大気からの二酸化炭素回収と燃焼用空気の酸素なく,今後の普及が期待されるカーボンフリー・カーボンニュートラル燃

富化に挑戦しています。例えば,二酸化炭素排出源のほとんどは廃熱源料など燃焼性向上にも寄与できます。金沢大学内外の材料開発およびです。その廃熱を駆動源とする温度スイング吸着TSAによるCO2の分離

炭素変換技術や燃焼技術に関する研究開発と連携しながら温度スイン

回収が理想的です。
また,燃焼装置は廃熱源であると同時に酸素富化空グ吸着プロセスの革新を図り,カーボンニュートラルの実現とグリーン成気に対する需要があります。
この廃熱を駆動源とする酸素富化燃焼の長への貢献を目指します。

- 97 -

各種活動状況〔第７回新学術創成研究機構シンポジウム〕

各種活動状況

目

的：本学に優位性がある研究の更なる強化，学問分野融合型研究の一層の進展，及び〔第７回新学
術創成研究機構シンポジウム〕
国際頭脳循環の一層の拡充により，革新的な研究成果を生み出し，もって新しい目

学問分野・学問領域の創成を図ることを目的に設置された新学術創成研究機構の的：本学に優位性がある研究の更なる強化，学問分野融合型研究の一層の進展，及び最先端の研究成果を紹介する。
国際頭脳循環の一層の拡充により，革新的な研究成果を生み出し，もって新しい

日

学問分野・学問領域の創成を図ることを目的に設置された新学術創成研究機構の時：令和４年３月８日（火）１３時００分～１６時４０分
最先端の研究成果を紹介する。
Web 特設サイトによりオンライン配信

日場 者 数時：：約８５名
令和４年３月８日（火） １３時００分～１６時４０分
来プログラムWeb： 特設サイトによりオンライン配信
新学術創成研究機構長 中村 慎一
来開会挨拶
場者数：約８５名
プログラム：
第１部 革新的統合バイオ研究コア
開会挨拶 新学術創成研究機構長 中村 慎一「拡大する微生物学研究－ 感染症から生活習慣病リスクまで―」ጬ५
岡本 成史 先端的ヘルスケアサイエンスユニット
教授
第7回/新学術創成研究機構シンポジウム
第１部 革新的統合バイオ研究コア

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「拡大する微生物学研究－ 感染症から生活習慣病リスクまで―」「ショウジョウバエ脳発生における神経幹細胞分化現象の理解」
岡本 成史 先端的ヘルスケアサイエンスユニット / 教授‫ةׯ؁ئؼ؀‬八杉 徹雄 数理神経科学ユニット / 准教授৿ָढ़૓੔‫Ͳߑؽڂݜ‬ͺɾͯ͹‫ڂݜ‬αΠ͹ԾͶ༹ʓ͵෾໼͹‫͏ॄ͗ंڂݜ‬ɾ෾໼༧߻‫ݜܗ‬‫ڂ‬Νਬ਒͢ͱ͏ΉͤɽຌεϱϛζΤϞͲͺͨΗͩΗ͹‫ڂݜ‬αΠ͖ΔમΕͤ͛ͮͪ࠹઎୼͹‫ݜ‬‫ ڂ‬੔ Վ Ν ෾ ͖ Ε Ώ ͤ ͚ ͟ ় ղ ͢ Ή ͤ ɽ ෾ ໼ ༧ ߻ ‫ ڂ ݜ ܗ‬Ͷ ‫ ັ ڷ‬͹ ͍ Ζ ָ ਫ਼ ʀ ‫ گ‬৮ ҽ ͹ և ༹ ͹͟ࢂ ՅΝৼΓΕ͕ ଶͬ͢ͱ͕ΕΉͤɽ

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第２部 ᫐
がん進展制
研究コア
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八杉 徹雄 数理神経科学ユニット / 准教授「免疫応答としてのプログラム細胞死： そのシグナル伝達経路と機能」

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土屋 晃介 がん微小環境研究ユニット
第２部 がん進展制御研究コア/ 准教授

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土屋 晃介 がん微小環境研究ユニット / 准教授
髙橋 智聡 ሽ〣がん幹細胞研究ユニット/
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第３部 未来社会創造研究コア
髙橋 智聡 がん幹細胞研究ユニット /教授Ҵใ൶ӹӅ୩㮴「朝鮮半島の巨大水力発電開発と技術者・労働者たち㍰ᴝ႙ᇆ⏪╕գ⒌ৗஈ౅ᝊ㉜㋚ 

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副機構長

第３部 未来社会創造研究コア
谷川 竜一 文化遺産国際協力ネットワーキングユニット「朝鮮半島の巨大水力発電開発と技術者・労働者たち/

准教授【お問合せ】ۜୖ୉ָ‫ڂݜ‬ʀऀճ‫ڠ‬૓ਬ਒෨‫ڂݜ‬ਬ਒՟‫ڂݜ‬ਬ਒՟‫ڂݜ‬ਬ਒૱ແ‫ܐ‬ˡۜୖࢤֱؔௌ
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(PDLOʁULQr#DGPNDQD]DZDXDFMS--近現代日本とアジアの関係史をさぐる」「廃熱駆動温度スイング吸着によるカーボンリサイクルの推進」
谷川 竜一 文化遺産国際協力ネットワーキングユニット / 准教授
児玉 昭雄 炭素循環・エネルギープロセスユニット / 教授
「廃熱駆動温度スイング吸着によるカーボンリサイクルの推進」
閉会挨拶 新学術創成研究副機構長 井上 啓
児玉 昭雄 炭素循環・エネルギープロセスユニット / 教授
閉会挨拶

新学術創成研究副機構長

井上
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啓

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井上金沢大学新学術創成研究機構〒920-1192 金沢市角間町
URL: https://infiniti.adm.kanazawa-u.ac.jp/