Rikunarita-ORG/Wikinium huggingface dataset:
# 病理学

病理学
**病理学**（びょうりがく）（英: pathology）とは、病気の原因、発生機序の解明や病気の診断を確定するのを目的とする、医学の一分野である。

細胞、組織、臓器の標本を、肉眼や顕微鏡などを用いて検査し、それらが病気に侵されたときにどういった変化を示すかについて研究する学問である。

歯科分野においては、**口腔病理学**という分野で存在し、歯学部に設置されている。

## 歴史

「pathology」（パソロジー）という言葉は、古代ギリシャ語の「パトス」（感じ、痛み、苦しみ）と「ロゴス」（理論）に由来する。基礎源流である「病理解剖学」から始まり、顕微鏡レベルの「病理組織学」が発展した。現在では、遺伝子レベルの分子生物学分野での応用がなされている。

現代人でなく、ミイラや遺跡から出土した人骨や糞石、寄生虫卵などを分析して、古代人の病気や怪我について研究する学問を「古病理学」と呼ぶ。

## 病理診断

病理診断は病院においては基礎（研究）と臨床（治療）を結びつけている部門である。採取した細胞・組織の検査を行う細胞診・生検組織診、手術中に良性、悪性などの診断が必要な場合に検査を行う術中病理診断、手術で摘出された標本を用いる手術標本病理診断、亡くなった患者の死因や病因を調べるための病理解剖などを行っている。標本をHE（ヘマトキシリン・エオジン）染色や特殊染色、免疫染色などで染色した後に光学顕微鏡で調べる手法が主である。病理検査とも呼ばれるが、病変の診断であり、また医師が実施する医行為であることを強調する意味で病理診断という呼称が使われる。

→「病理診断」も参照
病理学は急速に進化を遂げてきており、研究で得られた成果が病気の診断や治療にも大いに反映されている。病理医の多くは病理専門医として病理診断に従事しており、患者の病変診断や治療方針決定に貢献している。日本では医療法改正があり、2008年4月から病理診断科が標榜診療科となった。また2008年4月の診療報酬改定に伴い医療費の領収書に病理診断の項が追加された。これらの改革は病理学の進化を反映したものであり、病理診断の医行為としての役割を期待されているものと考えることができる。

### 細胞診断

→詳細は「細胞診断」を参照
痰、尿、分泌物などに含まれる細胞の検査を行う。検査対象は個々の細胞であり、標本に含まれる細胞の異型度や分化度などの特徴を調べる。患者の負担は比較的軽い検査であり、病気のスクリーニングに用いられる。細い針で穿刺して注射器で検体を吸引する場合や内視鏡を用いて病変部を採取する場合もある。パパニコロー分類や陰性/陽性で判定がなされる。病変の存在推定など補助診断が可能であるため、重要な検査方法の一つとなっている。

### 生体組織診断（生検）

→詳細は「生体組織診断」を参照
生体組織診断（生検）は病変検出のためのスクリーニングや病変部の質的診断を目的に、身体組織の一部を採取し病理診断を行うことである。バイオプシー (biopsy)とも呼ばれる。切除された臓器の検査の場合は手術組織病理診断と呼び、生検とは区別される。病変部が小さい場合は生検によって病変全体が採取されることもある。細胞診断と異なり、生検では組織構築もより詳しく観察できるので、細胞診結果を補完するために生検が行われることがある。

* 例えば内視鏡検査で胃に病気が見つかった場合には内視鏡下でその部分の組織を一部採取してくる。その後、病理部門で病理標本を作製して顕微鏡で観察し、病理診断を行う。採取する臓器名称を付けて胃生検と呼ばれる。がんの診断においては生検が最終診断となることが多い。

従来の方法では標本作製等に時間がかかり病理検査結果が出るまで数日から数週間が必要であったが、生検当日または翌日までに結果を出すための新しい方法が模索されている。

### 術中病理診断

→「術中迅速病理診断」も参照
迅速病理診断とも呼ばれる。手術中に病名（特に腫瘍の組織型）の診断が必要になった場合や、進行具合の検査が必要な場合には、手術中に組織を採取して病理部門にて検査を行い、腫瘍の切除範囲は十分であるか、腫瘍の性質は良性悪性どちらであるか等の術式決定に関わる情報を提示する。細胞診を除く多くの病理検査は、検体の蛋白質をホルマリンで固定した後に組織の水分をパラフィンに置き換えたもの（＝パラフィンブロック）を造って薄切・染色するという工程をとるので、どうしてもある程度の時間が必要であるが、それでは手術が終わるのに間に合わないので、代わりに検体を液体窒素などで凍結させたものを薄切することによって、標本を作成する。この方法だと短時間で必要な情報が得られはするものの、凍結時に細胞が破壊される等の理由により、顕微鏡標本の出来はどうしてもパラフィン包埋したものより劣るので、通常の組織診断がこの方法に取って代わられることはない。

### 手術標本病理診断(肉眼診断を含む)

手術で摘出した臓器や組織から標本を作製して治療方針の決定のために、病気の診断の確定、進行度などを調べる。

→「手術材料病理診断」を参照
### 病理解剖

→詳細は「病理解剖」を参照
亡くなった患者を解剖し臓器を観察する。死亡時に施行される病理学的な検索のこと。剖検の1種。必要に応じて諸臓器から組織を採取し作製した標本を顕微鏡で観察する。病理解剖は、施行した治療の有効性の確認や、臨床経過中に生じた疑問の解明を目的に、遺族の同意のもとに行われる。解剖ゆえ、得られるのは形態的な情報のみであり、必ずしも病因が明らかになるわけではないが、生前には分からなかった情報（例えば潜在癌occult cancer = 生前には存在を認知されず、死後、解剖などにより明らかになった癌）が得られたり、臨床上の疑問点が解明されたりする場合も多い。

## 染色法

→標本の染色方法については「染色 (生物学)」を参照
## 専門医資格

* 病理専門医（日本病理学会）

## 参考図書

* 『病理と臨床』2009年臨時増刊号（27巻）病理学と社会　(文光堂)

* 口腔病理学
* 医学／歯学／解剖学
* 医師／歯科医師／臨床検査技師／細胞検査士
* 病理検査／臨床検査／病理診断科
* 病態生理学
* 分子病理学
* 病変
# 薬理学

薬理学は様々な学問分野とリンクしている。
**薬理学**（やくりがく、英語: pharmacology）は生体内外の物質と生体の相互作用を、種々の研究方法により個体、臓器、組織、細胞、分子のレベルを貫いて総合的に研究し、さらに創薬・育薬などの薬物の疾病治療への応用を視野に入れ、薬物治療の基盤を確立する科学であると定義される。薬物と生体の相互作用の結果生じた現象の解析には解剖学、生理学、生化学、分子生物学、遺伝学、機能形態学などの基礎医学の知識が要求される。解析に用いる手法や対象により薬理学は様々な分野に細分化される。

## 薬と剤

薬理学において、「**薬**」とは薬理活性を発現する化学物質をいい、「**剤**」とはそれに薬剤的な加工をして使用する剤形をいう。例えば、「利尿剤の消化吸収や排泄」という言い方は、利尿「剤」がそのまま吸収されたり排泄されるわけではないので、薬理学的には正しくない。しかしながら、臨床医学においては剤と薬は区別して用いられていないこともある。また、有機化学における、酸化剤や還元剤のように、薬としての意味を持ちながら、酸化薬や還元薬という呼び方がなされない例外もある。

## 歴史

人類は紀元前の時代から植物を薬と認識し、治療に用いてきた。（→薬草）
人類は太古より天然の植物などを経験的に「くすり」として使用してきた。その知識・経験は子孫へと代々受け継がれていき、やがて蓄積されて体系化されるに至った。中国の本草学・湯液医学において発展した伝統的医薬（日本でいう漢方薬）はそのひとつと言える。1世紀頃にはギリシア人のペダニオス・ディオスコリデスがおよそ900種にもわたる薬を整理して『薬物誌』（*De materia medica*）という書物を記した。

時代が近代ヘ移ると、生理学や生化学の発展とともに薬理学が誕生した。実験生理学の父と呼ばれるフランスの生理学者クロード・ベルナールが19世紀後半にクラーレの骨格筋弛緩作用を明らかにしたことはよく知られている。その後、ドイツのシュミーデベルクは薬理学を医学の一分野として独立させ、彼の元へは多くの留学生が訪れた。

当初の薬理学は天然物由来成分の薬効解析が主であったが、合成化学的手法の進歩とともに解析対象は人工的な合成化合物へと変遷していく。20世紀に入ると生理活性物質の本体が明らかとなり、分子生物学やゲノム科学の進展により近代薬理学として発展した。

## 薬理学の主な分野

* 行動薬理学( Behavioral Pharmacology)
* 分子薬理学 (Molecular Pharmacology)
* 神経薬理学 (Neuropharmacology)
* 精神薬理学 (Psychopharmacology)
* 免疫薬理学 (Immunopharmacology)
* 歯科薬理学 (Dental Pharmacology)
* 臨床薬理学 (Clinical Pharmacology)
* 腫瘍薬理学 (Tumor Pharmacology)
* 時間薬理学 (Chronopharmacology)
* 薬力学 (Pharmacodynamics)
* 薬物動態学 (Pharmacokinetics)
* 家畜薬理学 (Veterinary Pharmacology)
* 比較薬理学 (Comparative Pharmacology)

広義には毒性学や化学療法学なども薬理学の一分野として含まれる。

## 医薬品の分類

薬物の分類には、ATC分類（解剖治療化学分類法:Anatomical Therapeutic Chemical Classification System）を含めて様々な分類法がある。

### 消化器系に作用する薬物

制酸薬、抗ドパミン薬、抗痙攣薬、プロトンポンプ阻害薬 (PPI)、プロスタグランジン、緩下剤、便秘薬、胆汁酸

### 心血管系に作用する薬物

ACE阻害薬、アンギオテンシンII受容体拮抗薬、強心配糖体,ホスホジエステラーゼ阻害薬、硝酸薬、抗不整脈薬、β遮断薬、抗狭心症薬、利尿薬、降圧薬、カルシウム拮抗薬、α遮断薬、血管拡張薬、抗ヒスタミン薬、抗凝固薬、ヘパリン、抗血小板薬、血栓溶解薬、止血薬、抗脂血症薬、スタチン、抗凝固薬中和剤

### 中枢神経系に作用する薬物

麻酔薬、睡眠薬、抗不安薬、抗精神病薬、抗うつ薬、SSRI、SNRI、制吐薬、抗痙攣薬、中枢神経刺激薬、

バルビツレート、三環系抗うつ薬、ベンゾジアゼピン、ドパミン拮抗薬、抗ヒスタミン薬、抗コリン薬、
カンナビノイド、アンフェタミン、MAO阻害薬、リチウム塩

### 鎮痛薬

解熱薬、頭痛薬、NSAIDs、オピオイド鎮痛薬

### 筋骨格系疾患の薬物

NSAIDs、筋弛緩薬、コリンエステラーゼ阻害薬

### 内分泌疾患の薬物

アンドロゲン、抗アンドロゲン薬、ゴナドトロピン、副腎皮質ステロイド、成長ホルモン、インスリン、経口血糖降下薬、甲状腺ホルモン、抗甲状腺薬、カルシトニン、バソプレッシン

### 泌尿器系に作用する薬物

抗真菌薬、キノロン、抗生物質、コリン作動薬、抗コリン薬、抗痙攣薬、5-αリダクターゼ阻害薬、α1遮断薬

### 感染症

抗生物質、抗真菌薬、抗結核薬、抗マラリア薬、駆虫薬、抗アメーバ薬、抗ウイルス薬

### 免疫系に作用する薬物

ワクチン、免疫グロブリン、免疫抑制薬

### 栄養

鉄剤、電解質、ビタミン剤

### 呼吸器系に作用する薬物

気管支拡張薬、NSAIDs、抗アレルギー薬、鎮咳薬、去痰薬

β遮断薬、抗コリン薬、ステロイド

### 耳鼻咽喉疾患の薬物

抗ヒスタミン薬、抗コリン薬、NSAIDs、ステロイド、局所麻酔薬、抗真菌薬

### 眼科疾患の薬物

抗生物質、NSAIDs、縮瞳薬、交感神経遮断薬、炭酸脱水酵素阻害薬、散瞳薬

### 抗アレルギー薬

抗アレルギー薬、抗ヒスタミン薬、NSAIDs

### 皮膚に作用する薬物

抗真菌薬、消毒薬、殺シラミ薬、ビタミンA誘導体、ビタミンD類似体、抗生物質、ホルモン、遮光剤、制汗薬

### 避妊薬

経口避妊薬、避妊器具、殺精子薬

### 産婦人科領域の薬物

NSAIDs、抗コリン薬、抗線維素溶解薬、ホルモン補充療法 (HRT)、β作動薬、黄体形成ホルモン、LHRH

プロゲステロン、ドパミン作動薬、エストロゲン、プロスタグランジン、ゴナドレリン、クロミフェン、タモキシフェン

### 抗腫瘍薬

細胞毒性性薬物、性ホルモン、インターロイキン

### 診断用の薬物

造影剤

* 田中千賀子、加藤隆一編集 『NEW薬理学 第4版』 南江堂 2002年 ISBN 9784524220830

* 薬学／医学／歯学（歯科薬理学）
* 薬／抗生物質／薬物治療／化学療法／漢方／薬草／医薬品／医薬部外品
* 薬剤師／医師／歯科医師
* 日本薬局方

* 日本薬理学会
* 日本臨床薬理学会
# 光生物学

**光生物学**（ひかりせいぶつがく、英語: photobiology）は、光と生物の相互作用を探究する生物学の一分野。光合成、光形態形成、視覚過程、概日リズム、生体発光、紫外線照射効果などの研究が含まれる。

## 主要学術団体

* アメリカ光生物学会（会誌：Photochemistry and Photobiology）
* ヨーロッパ光生物学会（会誌：Photochemical and Photobiological Sciences）

* “日本光生物学協会ホームページ”. 2010年12月18日閲覧。
# 果実学

**果実学**（かじつがく）あるいは**果樹園芸学**（かじゅえんげいがく、Pomology）は、植物学あるいは園芸学の一分野で、主に果樹に関する技術開発、栽培、生理学、品種改良等の研究を行う。

## 概要

果実、狭義には仁果類(pome fruit)に分類される果樹、例えばバラ科のリンゴ属、ナシ属の栽培や育種についての研究を行う学問である。しかしながら現在では「果実学」あるいは｢果樹園芸学｣は核果類(stone fruit)であるバラ科サクラ属、および堅果類(nut)であるアーモンドやクルミ、クリなど多種多様な果樹を扱う学問領域であるとされている。

果実学の研究目的は果実品質の向上、収穫時期の制御、耐病性やストレス耐性の付与による栽培費用の削減などが主である。果樹園芸学と呼ぶ場合はそれらの果樹生産に関わる研究に加え、生産物のジュースやワイン等への加工、青果物の流通、果実の機能性成分に着目した研究も含み、すそ野が広くなる。

なお、西洋ではブドウに関する同様の研究を「viticulture（ブドウ栽培学）」として区別するが、日本では果樹園芸学とブドウ栽培学を特に区別せず、ブドウ栽培学も果樹園芸学の一分野として扱う事が多い。

## 歴史

### 米国

果実学は、かなり昔から重要な学問であった。1800年代中盤のアメリカ合衆国では、農家は市場の成長に対応して果樹園を拡大していった。同じ時期、アメリカ合衆国農務省や農業大学の農芸家たちは、海外遠征から様々な新しい品種をアメリカへ持ち帰り、それらの果樹の試験株を開発した。このような果樹に対する興味や活動の高まりにあわせ、アメリカ合衆国農務省は1886年に果実局を新設し、Henry E. Van Deman を局長に指名した。この局の重要な役目は、新規品種の図解を出版し、また年次報告や特別号を通して果樹の栽培者や育種者に研究の成果を伝えることであった。当時、果樹学および園芸学の分野で著名であった アンドリュー・ジャクソン・ダウニング と チャールズ･ダウニング の兄弟は、著書 "The Fruits and Fruit Trees of America" を著している。

新しい品種の導入に伴い、育種家が自身の研究成果を正確に記して伝えられるよう、果物の正確な描写が必要とされるようになった。19世紀後半には未だ自然科学用途での写真が普及していなかったため、農務省は画家たちにこれら新品種の水彩画を作成するよう命じた。作成された多くの水彩画が、農務省の出版物である "Report of the Pomologist" や "Yearbook of Agriculture" のリトグラフの原画として使われた。

今日では、約7700枚の水彩画のコレクションが米国国立農業図書館（英語: United States National Agricultural Library）に保存されている。この図書館には、園芸学者、歴史学者、芸術家、そして出版社など様々な分野の研究者のための歴史的・植物学的資料が収蔵されている。

果実学の研究に関わっている人は、果実学者と呼ばれる。果実学自体は前世紀から徐々に衰退してきている。果実学者は世界中で200人以下しかおらず、そのうち12人はアメリカ合衆国にいる。

### 日本

日本では明治時代に藤井徹が在来の農学を基礎として欧米式の果樹園芸学を導入した。藤井徹は『菓木栽培法』全8巻を著し、仁果類、核果類、殻果類（乾果類）、漿果類の4群分類法を採用した。

日本では主に農研機構や大学の農学部、各都道府県の農業試験場(果樹試験場)で園芸学の一分野として研究が行われている。

* ブドウ栽培
* 花卉園芸
* 園芸学
* 蔬菜園芸

* American Pomological Society Oldest fruit organization in North America
* German Pomological Society German fruit organization headquartered in Berlin
* Erwerbs-Obstbau Journal of Commercial Pomology
# ロバート・ローゼン

**ロバート・ローゼン** (**Robert Rosen**, 1934年6月27日 – 1998年12月28日) はアメリカの理論生物学者。「生命とは何か?」 という問いを独特の哲学的、数理的な考察の元で探究し、**関係生物学** (relational biology) と呼ばれる枠組みにおいて定式化しようと試みた。

ニューヨークブルックリン区生まれ。コロンビア大学で数学を学んだ後、シカゴ大学で数理生物学への研究に転じ、ニコラス・ラシェフスキー (Nicholas Rashevsky) に学んで彼の関係生物学の概念に強い影響を受けた。 ニューヨーク州立大学バッファロー校を経て、1975年より退官までカナダ、ハリファックスのダルハウジー大学で生物物理を教えた。ニューヨーク州ロチェスターで死去。

## 研究の概要

生命組織の本質を捉えるにあたって、ローゼンは物質よりもその背後にある構造に注目しようとした。 このことは、物理学や化学を基盤とし物質系としての生命現象の特殊さを説明することではなく、組織として何が特殊であるのかを説明しようと試みることを意味した。 さらに、生命組織を特徴づけようとする問いは、科学的アプローチそのものへの再考を促した。 ローゼンは、生命組織が従来の科学の方法論では十分捉えきれないものであるのは、我々が問う問いが求めている因果関係と比較して、従来の科学的説明において許された因果関係がごく限られた含意関係 （*インテイルメント*、 entailment） に制限されているためであると主張した。 換言すれば、これは生命組織を説明するにあたって機械論に基づく還元主義に本質的な不足があることを主張するものである。

この主張を明確にするために、ローゼンは、モデルやメタファー、状態、シミュレーション、マシン、機能、複雑性といった様々な概念を独自に定式化し直すことになった。 これらの概念を定式化するにあたり一部には、数学的構造の間の抽象的な関係を表す数学的道具である圏論に着想を得たある種の独自の図式が用いられた。 この図式の射は代数構造を保存する射のようなものではなくインテイルメントの関係を表すものと捉えられる。 ローゼンは、これらの道具と概念を通じて、機械論がもつ不足が物理学や分子生物学が依拠する数学的形式そのものに内在する本質的なものであると結論している。

一方、ローゼンはこうしたアプローチに基づき、1950年代後半に細胞の代謝系がもつべき最小限の閉じた構造を示すものとして **(M, R) システム** の概念を提出した。 (M, R) システムでは、代謝物質の変換や、その代謝物質から代謝ネットワークの機能の指定のような写像は作用因とみなされる。 このシステムの本質は、代謝系とその再生産の因果関係があるレベルで作用因に関して閉じているとされることである。 こうした定式化は部分的にオートポイエーシスの概念との類似が指摘されている。

また、科学におけるモデルの役割りは、自然システムと形式システムとの間に成立する**モデル化関係** (modeling relation) として概念化された。 ここでは、ある自然システムを表そうとする形式モデルの間に成立するある種の関係の構造が代数的に議論された。 簡単に言って、もしあるモデルから予測される振る舞いに自然システムが従うならばそのシステムは*シミュレーション可能* (simulable) である。 もしそうでないならば、システムは*複雑* (complex) だと言われる。 よってこのローゼンの定義に基づく複雑性の概念は計算可能性と関係づけられる。 この概念は、複雑系科学が問題にしている複雑性とは異なるものであるので、ときに**ローゼンの複雑性** (Rosennian complexty) と呼び慣わされている。

ローゼンの考えに基づけば、例えば、タンパク質の機能的役割が純粋にアミノ酸の配列を用いて探究できるとする信念は批判され、直接にタンパク質の三次構造や活性部位を計算するアルゴリズムを見出すことは不可能であるとされる。 また、ダーウィニズムは進化におけるインテイルメントを示すものでないために、進化の記述を純粋な歴史記述の集まりに留まらざるを得ないものとしていると主張する。

ローゼンのアプローチは、その用語や概念の独自性もあって、現在生命科学はもちろん理論生物学や複雑系科学の分野においても大勢にはあまり認知されていない。 残りの人々にとってもローゼンの研究の評価は大きく分かれている。 例えば、ジョン・キャスティ (John Casti) はローゼンの研究は今後数十年の間、学者が取り組んで行かねばならないであろう重要なものであると評価している。 一方で、彼の提出した概念には形式的に不明瞭な部分も多く、数学的な不備もしくは不適切さなどに対する指摘がある。 彼の研究をそもそも一種の科学哲学の領域に属するものと捉えることもできる。 一方、そのことは逆に、「生命とは何か」といった直観的な問いの定式化を試みる限り、対象の科学的探求と科学哲学的な反省とが切り離せないものであることを示唆しているとも捉えられる。

## 主な著書

* (1970) *Dynamical Systems Theory in Biology*, New York: Wiley Interscience; 山口昌哉他訳 (1974) 『生物学におけるダイナミカルシステムの理論』 産業図書, ISBN 478280606X.
* (1978) *Fundamentals of Measurement and Representation of Natural Systems*, New York: Elsevier, ISBN 0444002618.
* (1985) *Anticipatory Systems: Philosophical, Mathematical and Methodological Foundations*, New York: Pergamon Pr., ISBN 008031158X.
* (1991) *Life Itself: A Comprehensive Inquiry Into the Nature, Origin, and Fabrication of Life*, New York: Columbia Univ. Pr.; (2005) ISBN 0231075650 (new ed., pbk).
* (2000) *Essays on Life Itself*, New York: Columbia Univ. Pr., ISBN 0231105118 (pbk).

* Rosen Enterprises — ローゼンの親族によるページ
* Robert Rosen: Complexity and Life — T. Gwinn によるページ
# 量子生物学

**量子生物学**（りょうしせいぶつがく）とは、量子力学の言葉で生命現象を記述しようとする（量子力学の考え方で生物の活動を説明しようとする）科学の一分野である。

## 概要

量子生物学は、通常量子論で語られる原子や素粒子よりも大きい、巨視的な次元に量子論を当てはめようとする試みの嚆矢である。セント＝ジェルジ・アルベルトにより提唱された。

以下の生物学的な現象が、量子論の観点から研究されている。

* 特定の周波数の放射の吸収（すなわち光合成や視覚）
* 化学エネルギーの運動エネルギーへの変換
* 動物による地磁気の認識（磁覚）
* 酵素反応におけるプロトントンネリング

量子生物学の研究には、しばしばコンピュータの処理能力が律速になる。含まれる要素の数が増加すると、量子的なモデルに要する処理量は飛躍的に増加する。

独立の分野として扱われることは少なく、生物物理学や生化学の枠内で「量子生物学的アプローチ」などと呼ばれることが多い。

* 分子生物学

* nanoword.net
* イリノイ大学
# 合成生物学

エイムズ研究センターでの合成生物学研究。
**合成生物学**（ごうせいせいぶつがく、英語: synthetic biology）は、生物学と工学の学際的な分野である。**構成的生物学**や**構成生物学**とも呼ばれる。

合成生物学の対象は、バイオテクノロジー、遺伝子工学、分子生物学、分子工学、システム生物学、生物物理学、化学工学、生物工学、電気工学、制御工学、ならびに進化生物学などの分野を組み合わせたものである。合成生物学は、研究、工学および医学への応用のための人工生物学的なシステムを構築するために、これらの分野を活用する。

合成生物学は、幅広い研究領域を統合して生命を全体的に理解しようとする学問であったが、科学と工学の融合が進むにつれ、新しい生命機能あるいは生命システムをデザインして組み立てる分野も含むようになっていった。生物を設計する、作成する、操作することで生命への理解を深めるアプローチや、有用物質を生産するキメラの作製も主要なテーマとなっている。

## 歴史

合成生物学は、制限酵素の発見と分子生物学への応用から始まった。1978年、この功績に対し、ダニエル・ネーサンズ、ハミルトン・スミス、ヴェルナー・アーバーにノーベル生理学・医学賞が与えられた。このことに関し、科学雑誌Geneの編集者Wacław Szybalskiは次のようにコメントしている。「この制限酵素の研究は個々の遺伝子を解析するために遺伝子組み換え技術を可能にしたのみならず、既存の遺伝子だけでなく新しくアレンジされた遺伝子さえも作製して評価できる、合成生物学の新たな時代へと我々を誘ってくれた。」

## 各分野からのアプローチ

### 生物学

システムを組み立てて、実際に機能するか調べる研究が行われている。2000年にジェームズ・J・コリンズは「Latch（ラッチ）」という合成遺伝子回路を開発した。2つの遺伝子からなる転写制御遺伝子からなるネットワークを構築し、それぞれの遺伝子は自身がコードするタンパク質を経由して、他方の遺伝子の転写を制御する。また同年、マイケル・エロウィッツとStanislas Leiblerは、「Repressilator（リプレシレーター）」という合成遺伝子回路を大腸菌の遺伝子に組み込んで、生きた細胞内で遺伝子がどう発現するかをモデル化し、同時に生きた細胞内にDNA断片を導入して観察し、両者を比較した。

このような研究ではモデルを作製し実験結果を予測するために様々な数学的手法が用いられる。グラフ理論、ブーリアンネットワーク、常微分方程式、確率微分方程式、マスター方程式（精度を上げるため）などが用いられている。

### 化学

有機合成化学を生物学に広げたり、あるいは生命の起源を探ろうと有機化合物を作り出したりする研究が行われている。

### 工学

生命システムを自由自在にデザインして組み立て、情報処理、化学物質の操作、有用物質の生産、エネルギーや食糧の生産、健康や地球環境の維持などに役立てようとする、バイオテクノロジーの研究が盛んに行われている。合成生物学が従来の遺伝子組み換え技術と異なる点は、より信頼性を高めるために基本的な技術の確立に重点を置くことである。新たな試みの例としてTim Gardnerとジェームズ・J・コリンズらによる、遺伝的オン・オフスイッチ(engineered genetic toggle switch)、標準生物学的パーツ登録所（Registry of Standard Biological Parts）、iGEMなどが挙げられる。

IDTechExは、合成生物学への投資は2023年に238億ドルに達すると予測している。

## 書き直し

生命システムは非常に複雑なため、単純で人為的に操作できるシステムから組み上げていこうとする研究がされている。生命システムを書き直そうとする研究者はまずリファクタリング (プログラミング)に目をつけた。Drew Endyらのグループはいくつかの予備的研究をしている。また、光リソグラフィあるいはインクジェットで製造されたDNAチップと、PCRやミスマッチエラー修復とを組み合わせて得られたオリゴヌクレオチドにより、安価で大規模にコドンを変化させて遺伝子発現を改善したり、新たなアミノ酸を導入する手法などによる研究がなされている。

## 社会問題

合成生物学は人間生活に非常に大きな影響を与えうるため、生命倫理、安全保障、安全、健康、エネルギー資源、知的財産権などの社会問題が浮上してきた。正しく使えばよりよい医薬品（抗マラリア剤など）を作れる一方、悪用すれば新種の病原菌（炭疽菌など）を作製することもできるという、合成生物学の持つ両面性が特に問題になっている。アメリカ同時多発テロ事件以降、科学もテロとは無縁ではなく、インターネットやメディアの進歩により世界中の誰もが最先端の科学の知識や技術のノウハウを得られるようになった。

これに対し、遺伝子やゲノムを合成する様々な段階をライセンス化したり、モニタリングしたりする具体的な提案も出ている。また、社会問題に対して包括的でオープンな議論もオンラインでなされている。近年は、科学と社会とが相互形成的な関係を作っていこうという流れが生まれてきている。そのためには合成生物学者と倫理学者、政治家、人文学者、投資家、市民などが共同で問題に取り組まねばならない。これまでも何度も会合がなされており、ガイドラインの制定などが協議されてきている。こういった取り組みはカリフォルニア大学バークレー校のSynthetic Biology Engineering Research Center（SynBERC）などで行われている。

## 近年の応用

2010年代以降、CRISPRなどのゲノム編集技術の進歩により合成生物学の応用範囲が拡大した。培養肉やバイオ燃料の生産、mRNAワクチンの開発、環境中のプラスチックを分解する微生物の設計など、食品・エネルギー・医薬品・環境の幅広い分野で実用化が進んでいる。

* ジェイミー・A.デイヴィス「合成生物学（Synthetic biology）」藤原慶監訳、徳永美恵訳、ニュートンプレス 2021年

* 生物学
* システム生物学
* バイオインフォマティクス
* 人工生命
* ゼノボット
* ゼノバイオロジー
* 合成生物学の危険性‐合成生物学のバイオハザード、鏡像生命(鏡像細菌、鏡像微生物)

* syntheticbiology.org
* 「細胞を創る」研究会
# システム生物学

**システム生物学**（システムせいぶつがく、システムバイオロジー、システムズバイオロジー、英語: systems biology）は、システム工学の考え方や解析手法を生物学に導入し、生命現象をシステムとして理解することを目的とする学問分野。

## 概要

黎明期にある学問分野であり、システムの構成要素の同定を目的とする網羅的な解析や、システムの動的な特性を解明することを目的とする研究が混在している。最終的には生命現象のシミュレーションもこの範疇に含まれるが、現状では各構成要素（タンパク質ネットワークなど）をバイオインフォマティクスの手法により、地道に調べているような段階である。シーケンス・アライメントの考えを前進させ、タンパク質のネットワークを比較して、そのネットワークの機能予測を行おうとするPathBLASTなども一つのシステムバイオロジー的手法と言えるであろう。

また、そのシステムを記述するための表記法を策定しようとする動きもある。端的に言えば、生命の各構成要素を電子回路の各部品のように捉え、回路図のような標準的表記方法を確立しようと言うことである。こういったモデルを記述する言語のひとつにSBMLがある。

## 生物学におけるネットワーク

酵母内のタンパク質間相互作用の一部可視化（Cytoscapeによる）。
具体的に分子生物学におけるシステムとは、狭義には細胞内コンポーネントのネットワーク（遺伝情報、シグナル伝達、代謝等からなる）である。その非常に複雑なネットワークの解明は、システム生物学の一つの目標である。タンパク質間相互作用（Protein-Protein Interaction）によって形成されたネットワークもその一例だが、酵母（Saccharomyces cerevisiae）のような比較的単純なモデル生物においても、非常に多数のタンパク質が複雑に影響を及ぼしあうことが知られている。このような研究には、可視化やデータマイニングが重要な役割を果たす。

一例を挙げると、ある種のインタラクトームネットワークから、別の種で発見された既知の局所構造（サブネットワーク）を探し出す、という分野がある。これは、ある局所構造が別の種の中にも発見された場合、それは類似の機能を持つ可能性が高いためである。つまり、現在では成熟したテクノロジーとなったシーケンス比較の考え方を一歩進め、サブネットワークをクエリとしてインタラクトームデータベースに入力し、そこから類似のサブネットワークを出力として得る、というものである。しかしながら、どのサブネットワークが類似性が高いか、というものを数値として評価する場合、ネットワークを構成するタンパク質のシーケンス（アミノ酸配列）の類似性、トポロジーの類似性、既知の機能の類似性（具体的には、遺伝子オントロジーによる各タンパク質のアノテーション等）など、可能な評価方法が多岐にわたるため、様々な点でまだ困難も多い。こういった、タンパク質や遺伝子のネットワークに主眼を置き研究してゆく分野を、ネットワーク生物学 (Network Biology) と呼ぶこともある。

* 生物学
* 生理学
* 合成生物学
* 分子生物学
* 生化学
* バイオインフォマティクス
* ゲノミクス
* メタボロミクス
* 複雑ネットワーク
* シグナル伝達
* 代謝マップ
* 散逸構造
* システムダイナミクス
* サイバネティクス
* 相互作用
* R言語（フリーウェア）ゲノムデータ解析パッケージ集のオープンソースプロジェクト「Bioconductor」が存在する。

### 国際会議

* ICSB 2008 - 9th International Conference on Systems Biology
* ICSB 2007 - 8th International Conference on Systems Biology
* ICSB 2006 - 7th International Conference on Systems Biology
* ICSB 2005 - 6th International Conference on Systems Biology
* ICSB 2004 - 5th International Conference on Systems Biology
* ICSB 2003 - 4th International Conference on Systems Biology
* ICSB 2001 - The 2nd International Conference on Systems Biology
* The First International Conference on Systems Biology (ICSB)

### 国際学会

* The International Society for Systems Biology (ISSB)

### システム生物学研究で用いられるソフトウェア

* CADLIVE - 生化学ネットワークの描画とシミュレーションモデルの自動生成を行うシステム
* CellDesigner - 生化学的ネットワークの描画やシミュレーションのためのプラットフォーム
* E-Cell Project - 細胞のシミュレーションやモデリングを行うシステム
* Cytoscape - 大規模ネットワークの可視化、分析のためのプラットフォーム。(日本語サイト)
* GoMiner - 遺伝子オントロジー(GO)を用いた実験データの分析
* geWorkbench - ゲノミクス・システム生物学のための統合型ソフトウェア
* Bioconductor.org - R言語（フリーウェア）用 ゲノミクスパッケージ集のオープンソースプロジェクト。
* SBTOOLBOX2 - システム生物学のためのMATLABツールボックス

#### 各種データベース

* KEGG - 京都大学で運営されている生命システムデータベース。
* Pathguide - パスウェイ、PPIなどのデータベースへの網羅的リンク集。
* BioGrid - インタラクションのデータベース。
* BioModels - SBMLに準拠したシミュレーションモデルのデータベース
* BOND (Biomolecular Object Network Databank)
* cPath - Cancer Pathway Database
* JWS Online - Systems Biology tool for simulation of kinetic models from a curated model database
* BioFNet database - Biological functional network database
# 催奇性

**催奇性**（さいきせい、英: Teratogenesis）とは、妊娠中（妊婦）や妊娠直前の女性、又は直近に妊娠させる予定がある男性の体内に入ると、胎児に奇形を起こす作用。催奇性が強いものでは、投与を辞めた後でも女性最低2年間、男性も半年間は避妊が必要な医薬品もある。**催奇形性**とも言われる。

## 概要

アルコール、タバコなどの化学物質のほか、フェニトイン、トリメタジン、ワルファリン、ブスルファン、アミノプテリン（英語: Aminopterin）、サリドマイドなどは、妊娠に無関係な人にとっては適切量処方で有益な薬剤であるものの、**胎児の器官形成期**に母体が摂取すると胎児に奇形等の悪影響を及ぼすことが確認されている。催奇性物質が人体に取り込まれた場合、胎児に奇形を生じる危険があるため、特に妊娠予定直前の男女や妊婦への処方については、医師や薬剤師への相談が重要である。

## 医薬品

### サリドマイド

→詳細は「サリドマイド」を参照
1957年に発売された睡眠薬サリドマイドの催奇性は数千人とも言われる奇形児を産み出すこととなった。当時一般に用いられていた実験動物のマウスやラットでは催奇性が見られず、ウサギを用いた試験で初めて危険性が明らかになった。以降は妊婦や妊娠前には厳禁となったが、催眠作用と免疫系の増強・調節作用や腫瘍細胞の自滅誘導作用・増殖抑制作用などを持ち、抗多発性骨髄腫薬・ハンセン病の2型らい反応治療薬として活用されている。特に、予後不良となっている多発性骨髄腫の重要な治療薬へ位置づけられており、患者からも希望されている。

### エトレチナート

エトレチナートは、乾癬や毛孔性苔癬（毛孔性角化症）など角化症（英語: Keratosis）の治療薬となる。しかし、催奇形性の強い薬であり、投与中止後も女性は最低2年間は避妊する必要がある。男性も投与中だけでなく、投与中止後最低6ヶ月は避妊する必要がある。「チガソン」「エトレチナートカプセル」の名で販売されている。

### イソトレチノイン

世界的には痤瘡（にきび）の治療で使用されるイソトレチノインが重大な催奇性を有すると考えられている。日本では、その副作用を懸念し、未承認医薬品となっているものの、座瘡の治療は催奇性のあるテトラサイクリン系が推奨されている。（ただし、妊婦や授乳中の母親、8歳未満の小児への投与は可能な限り避けられるべきとされている）

### その他

* トレチノイン（商品名 ベサノイド：内用薬）-多量摂取時には、催奇形性の可能性が報告されている。 妊娠中、授乳中、妊娠予定の女性へは処方されない。
* レチノイド（内服薬）-服用前後に妊娠予定の女性は避妊を行うことが必要である。
* ファビピラビル（アビガン） -新型又は再興型インフルエンザウイルス感染症向け薬。妊娠予定時にも避けるように注意されている。
* ミコフェノール酸モフェチル（商品名 セルセプト）
* バルプロ酸ナトリウム（商品名 デパケンR）

## 化学物質

* ソラニン-ナス科に含まれる毒素
* ジメチルアセトアミド-工業に必要な化学物質
* シクロヘキシミド-真核生物細胞におけるタンパク質合成の阻害目的で、生化学研究分野で用いられている。
* シヘキサチン（プリクトラン）-かつて世界的に殺虫剤として利用されていた。

### ダイオキシン

→詳細は「ダイオキシン類 § 毒性」を参照
ダイオキシンは動物実験で奇形を起こすことが確認されている。

ベトナム戦争で米軍の使用した枯葉剤はベトナムの散布地域住民および退役軍人とその子供に健康被害をもたらしたといわれている。このときの催奇性の原因として、枯葉剤に含まれていたダイオキシンとの関連が示唆されている。

ダイオキシンの曝露事例のうちセベソ事故では、女児の出生率増加、家畜の大量死、癌発生率の増加、奇形出産率の増加などが報告された。セベソでは事故翌年4月から6月の妊婦の流産率は34%となった。

* 妊娠
* 妊婦
* 危険有害性
* 薬害
# ウイルス学

**ウイルス学**（ウイルスがく、英語: virology）は、非細胞性生物群（ウイルス、ウイロイドなど）を取り扱う生物学の一つ。新型コロナウイルスの感染が拡大した事により、この分野のさらなる発展が期待されている。

ウイルスは現在のところ微生物に分類されているが、その取り扱いは既存の生物細胞とは余りにも異なることが多い。そのためにウイルスのみを特別に扱う特殊な実験系が必要となる。

## 分類法

1962年、アンドレ・ルウォフ (Andre Michael Lwoff) らによって提唱された分類法がもっとも広く用いられる。この分類法によるとウイルスは**ビリオン**の性状によって分類される。ビリオンとはウイルスの細胞外における状態であり、代謝的に不活性ではあるが感染因子となる。
分類の基準は以下の通り。

* 核酸のタイプ(DNAかRNAか)
* **カプシド**（ビリオンのタンパク質によって構成される殻）の構造
* **エンベロープ**（カプシドを更に取り巻く脂質）の有無
* カプシドの大きさ

更に、ビリオン以外の特徴としては

* 核酸鎖の数
* ウイルス形成の特徴
* 宿主-ウイルス相互作用

また、正常宿主の種類

* 微生物
* 動物
* 植物

でも、分類がなされる。ただし、上記の分類によって進化系統樹を描けるわけではない。

## 増殖

ウイルスに感染した細胞は溶菌を起こし多数のウイルス粒子を放出する。細菌ウイルスに対しては、溶菌を起こした細菌は寒天平板上で**溶菌斑**（**ようきんはん**、**プラーク**とも言う）を形成する。プラークを用いて増殖を確認する方法は、自然界からのウイルスの分離に用いられる。

また、微生物のような対数増殖ではなく、ある時期が経過すると爆発的に桁数の増殖する**一段増殖**をウイルスは示す。この一段増殖実験をもってウイルス形成に要する時間などのデータが得られる。

## 分離

プラーク法以外には、自然界試料を0.22μm濾過するか、ビリオンがクロロホルム耐性である事を生かしクロロホルム処理を行う方法が取られる。しかしながら分離の確認には最終的にプラーク法を用いる。分離の精度を上げるのであればプラーク法を繰り返し行う。ビリオンを純粋に集めるには密度勾配遠心という、プラスミドや短い核酸などを集めるものと同様の方法が取られる。

## 病原性

ヒトに感染するウイルスは多くの疾病の原因となるが腫瘍の原因となる腫瘍ウイルスも発見されている。腫瘍ウイルスの存在が示唆されたのは1908年のことでニワトリ白血病に関するものであった。1936年にBittnerによって

* 出産時に腫瘍ウイルスの感染を受けた生物は成熟するまで腫瘍を生じない事
* ウイルスの腫瘍誘発性は宿主の生理学的特性など特異的な環境因子（ホルモンなど）に依存する

ということが明らかになった。

また、昨今ではSARSや鳥インフルエンザといった新規の病原性ウイルスの存在が一般に認識され始めている。ウイルスの病原性は突然変異と多くの宿主を経ることによって強化されるといわれている。

## ウイルス学者一覧

→詳細は「Category:日本のウイルス学者」を参照

* ウイルス
* ウイルス学の歴史、ウイルスの社会史
* DNAウイルス／RNAウイルス
* 微生物学／細菌学（口腔細菌学）
* 遺伝学／免疫学
* 医学／歯学
* マイコプラズマ
* 悪性腫瘍
* ヒト免疫不全ウイルス
* 日本ウイルス学会

* 日本ウイルス学会
* 日本臨床ウイルス学会
* 日本臨床微生物学会
* 日本熱帯医学会
* 日本感染症学会
* 日本環境感染学会
* 日本獣医学会
* 日本細菌学会
* 国立感染症研究所
* アメリカ疾病管理予防センター（CDC）
# ノーベル生理学・医学賞

| ノーベル生理学・医学賞 |
| --- |
| 受賞対象 | 生理学、医学 |
| 会場 | ストックホルム |
| 国 |  スウェーデン |
| 主催 | カロリンスカ研究所 |
| 初回 | 1901年 |
| 最新回 | 2025年 |
| 最新受賞者 | メアリー・E・ブランコウ フレッド・ラムズデル 坂口志文 |
| 公式サイト |  |

**ノーベル生理学・医学賞**（ノーベルせいりがく・いがくしょう、スウェーデン語: Nobelpriset i fysiologi eller medicin）は、ノーベル賞の部門の一つ。

## 概要

ノーベル生理学・医学賞のメダルを披露するスバンテ・ペーボ（2023年2月1日、東京都千代田区にて）
「生理学および医学の分野で最も重要な発見を行った」人物に与えられる。選考はカロリンスカ研究所のノーベル委員会が行う。

ノーベル生理学・医学賞のメダルは、表面にはアルフレッド・ノーベルの横顔（各賞共通）、裏面には膝の上に本を広げつつ、病気の少女のために岩から流れる水を汲んでいる医者の姿がデザインされている。

## 歴代受賞者

→詳細は「ノーベル生理学・医学賞受賞者の一覧」を参照

* ノーベル賞を巡る論争#生理学・医学賞
* アルバート・ラスカー医学研究賞
	+ アルバート・ラスカー基礎医学研究賞
	+ ラスカー・ドゥベーキー臨床医学研究賞
* ガードナー国際賞
* ウルフ賞医学部門
* ルイザ・グロス・ホロウィッツ賞
* ロベルト・コッホ賞
* ワイリー賞
* クラフォード賞
* 生物学者

* ノーベル生理学・医学賞
# ヒトゲノム

図は代表的なヒト二倍体の核型（karyotype）。23番染色体は男（XY）と女（XX）の両方を示す。染色体はセントロメアで整列させている。ミトコンドリアのゲノムは示していない。
**ヒトゲノム**は、その名の通りヒト（*Homo sapiens*、人間）のゲノム、すなわち、遺伝情報の1セットである。ヒトゲノムは核ゲノムとミトコンドリアゲノムから成る。

ヒトゲノムの構成要素の割合を示す。
## 概要

核ゲノムは約31億塩基対あり、細胞核内で23-24種の線状DNAに分かれて染色体を形成している。最も大きいものが2億5千万塩基対で、最も小さいものが5500万塩基対である。

染色体は22種類の常染色体とXとYの2種類の性染色体に分類される。核を持たない赤血球をのぞく体細胞は2倍体であり、同じ種類の常染色体を2本ずつ、性染色体を2本（女性はXとX、男性はXとY）の合計46本の染色体を持っている。生殖細胞は1倍体であり、常染色体を1本ずつ、性染色体を1本の合計23本の染色体を持っている。なお、細胞核中のゲノムは（フラクタル構造の一種である）ヒルベルト曲線と類似した、コンパクト形に折りたたまれていることが近年になって判明した。

ミトコンドリアゲノムは16569塩基対の環状DNAで、ミトコンドリアの中に多数存在している。体細胞も生殖細胞も約8000個ずつ持っている。

近年の研究では、ゲノム中のほとんどのノンコーディングDNAが生化学的活性（遺伝子発現調整、染色体の構造形成、エピジェネティクスのコントロールなど）を持っていることが示唆されている。

## 研究史

ヒトゲノムの塩基配列の解読を目的とするヒトゲノム計画は1984年に最初に提案され、解読作業は1991年から始まった。2000年6月26日にドラフト配列の解読を終了したのち、2003年4月14日に解読完了が宣言され、この時点でのヒトの遺伝子数の推定値は3万2615個であった。しかし、その後の解析によりこの推定値が誤りであることが判明し、新たな推定値は2万2287個であると2004年10月21日付の英科学誌『ネイチャー』
に掲載された。

ただし、本計画により解読された配列は、標準配列（複数国、複数人のゲノムDNAの混合試料）のユークロマチン領域を中心とする全ゲノムの99%の領域について、多数決的に決められたものである。このため、実際の遺伝子数は個人差などにより多少の変動が見込まれる。また、標準配列についてもヘテロクロマチン領域を中心とした未解読の領域や重複領域等について解析が継続されており、2004年の報告（HGSC Build 35）以降も定期的に修正報告がなされている。

このように少ない遺伝子からヒトの複雑な体や脳が構築されているという事実は、科学者にさえ驚きと狼狽を与えた。その後、イネ科の植物の遺伝子がヒトよりずっと多いことや、下等生物と考えられていたウニの遺伝子の数がヒトとほとんど同じであり、しかも70%がヒトと共通していることなどが判明すると、人間が遺伝子の数で他の生物より優位にあるはずだという予想は、間違いであることが確定的となった。このようにヒトゲノムの解読が終了はしたが、まだまだ全てを理解したとは言えないのである。

また「ゲノム」は1倍体（半数体）の全DNA配列であり、ヒトは2組のゲノムをもつ。このため、個人のゲノムにおいても父親と母親に由来する配列間でもある程度の差異（平均1,000塩基に1カ所程度）がある。個人ゲノム配列の解析は医学研究に重要な意味をもつことから、2008年より1000人ゲノムプロジェクトも開始された。

## ゲノム医療

ゲノム解析の結果を、病菌の原因解明や新薬開発につなげることを「ゲノム医療」といい、日本では2023年6月、ゲノム医療法が成立した（正式名称は「良質かつ適切なゲノム医療を国民が安心して受けられるようにするための施策の総合的かつ計画的な推進に関する法律」）。イギリスやアメリカ合衆国も2010年代から、ゲノム医療を国家戦略として推進している。

個人ごとの違いに合わせて、最適な治療法を探るオーダーメイド医療も研究されている。

* 遺伝学
* バイオインフォマティクス
* ヒト12番染色体
* 肝臓遺伝子

* ヒトゲノムマップ - 文部科学省
* ヒトゲノムマップ（京都大学ページ）