物質の左右性（キラリティ）を識別する手法の開発とその学際的研究への応用

　 物理学、化学、生物学および薬学に跨るキラリティに関与する学際的研究の立場に基づき、有機・無機問わず多種の物質の光学的性質、電磁気的性質、物理化学 的性質などを解明する研究およびキラル識別の研究を展開しています。とくに、医療光学への展開を見すえて、一般型高精度万能旋光計と呼ばれる独自の光学装 置を用いてキラル光学（光学活性と円2色性）の最先端研究を行っています。アミノ酸膜などのキラル膜の創製とそれらを用いたキラル識別の研究に挑んでいま す。生体中にはL体アミノ酸からなるタンパク質、D体糖類からなるDNAしか存在しませんが（ホモキラリティの不思議）、その起源の解明にも迫っていま す。

※写真：塩澤秀樹

血栓形成機構の解明とその制御

　血液は全身の血管の中を流動性を維持しながら流れているが、血管損傷後の出血に対しては、素早く血栓を形成し、出血を防ぐ。この止血の為の血栓形成は、生体の重要な防御機構である。
一方、死因統計の約三分の一を占め、癌と並んでその対策の重要性が呼ばれている心筋梗塞・脳梗塞などは、血管を閉塞する血栓が形成される事により、重要な 臓器障害を来す疾患である。我々は、血液の流動性維持と血栓形成に関する精緻な生体反応の分子機構を解明する研究を通じて、血栓形成の制御方法を考案し、 出血性疾患や血栓性疾患の治療に資する事を目指す。

　

神経細胞の情報処理機構の解明

　 脳スライスや培養神経細胞を用い、電気生理学とイメージング技術を駆使し、分子生物学的技術も用いながら、神経細胞内の様々な分子動態、シグナリング系が いかに神経細胞・神経系の高次機能を構築しているかを調べています。特に神経細胞の樹状突起に限局した細胞内シグナルのダイナミクスを詳細に計測し、シナ プス可塑性を支える分子基盤を解明することを中心に研究しています。

※写真：塩澤秀樹

脳の形成・発達過程を遺伝子や蛋白質の働きとして解明する研究

　 我々の脳はどのようにしてできるのだろう。おおまかに言って、胎児期・生後初期の脳の発達は、ゲノムに刻まれた設計図に基づいて、特定の脳形成遺伝子が特 定の時空間で発現することで、基本構造が順次構築されます。さらに学習し記憶する器官である脳は、生後の体験に応じて改変されて行きます。マウスを用いた 遺伝子改変の技術革新は、哺乳類の脳の発生・発達の過程を分子生物学的手法により解明する事を可能にしました。我々はこうした技術を用いて、脳の発生・発 達に関わる分子メカニズムの解明に取り組んでいます。発生・発達の基礎的研究から得られた知識の蓄積は、神経系の再生医療に多いに役立つ事が期待されま す。

※写真：塩澤秀樹

生命活動を制御する低酸素感受・応答システムの解明をめざして
−低酸素を標的とした疾患の早期診断および治療−

　 我々は生命維持のために一日300リットル以上の酸素を消費する。ヒトを含めた好気的生物は進化の過程で酸素濃度の低い環境(低酸素)を経験することで、 普遍的に見いだされる生体システム、つまり外界の酸素濃度を感受しその濃度変化に応答する“低酸素感受・応答システム”を構築してきた。このシステムは、 常に低酸素環境にある胎児期のみならず、成熟個体の組織内でも生理的に機能し、生体のホメオスタシス維持に深く係わっている。また、癌、炎症、糖尿病をは じめ多くの病態においても低酸素環境が見いだされ、これらの疾患の進展に大きな影響を及ぼすことが次第に明らかになってきた。我々は、近年低酸素応答シス テムの中心分子としてクローニングされた転写制御因子Hypoxia inducible factorに着目して、その機能解析を遺伝子改変動物を中心とした分子生物学的手法を用いて様々な角度から進めている。また、新たな細胞内低酸素セン サーの探索にも取り組み、生物が獲得してきた“低酸素感受・応答システム”の全貌を明らかにすることで、生命と酸素の関わりについての理解を深める研究展 開を目指している。さらに、我々の基礎研究から得られる知見は、癌、糖尿病などをはじめとする難治性疾患の早期診断、予防および治療の開発に繋がる可能性 があると考えている。

※写真：塩澤秀樹

がんの発症と悪性化に関わる遺伝子の発見とその応用

　 癌の治療法の開発は今世紀に望まれる大きな研究テーマです。癌化の分子機構の知見から生まれた「分子標的薬」により、癌治療は新たな局面を迎えています。 しかしながら、個々の癌の全体像はまだ完全には解明されておらず、さらに効果的な治療法の登場が望まれています。我々は、癌細胞それ自体と周辺の細胞との 相互作用のシグナル伝達系に着目して、ゲノミクス、プロテオミクス技術を用いて癌の発症と悪性化に関わる遺伝子を同定します。その機能制御方法を研究する ことにより、新たな癌治療法の開発を目指します。

※写真：塩澤秀樹

人工血液やナノ絆創膏への挑戦

　 機能性脂質分子（リン脂質、糖脂質、アミノ脂質、ペプチド脂質、PEG脂質）や高分子（水溶性高分子、高分子電解質）、タンパク質や超分子などが構築する 多様な分子集合形態やこれらの分子間相互作用による協同現象は、生命現象の理解のみならず特定の機能を持つ分子デバイスの構築において重要であり、その実 践的な研究を展開している。また、生分解性・生体適合性高分子とナノテクノロジーを利用した膜厚数十ナノメートルのナノシートの構築に成功し、その基本物 性の測定ならびに細胞培養系やナノ絆創膏としての医療への用途を検討している。

※写真：塩澤秀樹

ナノ・マイクロシステムによる細胞操作

　 細胞を内部および外部から工学的に改変・操作する技術の開発と、これら高機能な有機/無機材料や生体分子と細胞を融合させたデバイスの構築を行うととも に、医療への応用を目指して研究を進めています。例えば、高分子キャリアーを用いたナノ粒子でDNAやタンパク質を細胞内に導入し、細胞の形質変化や細胞 レベルでの疾病の治療を目指しています。また、細胞を培養する表面など細胞の外部環境を高分子の自己集積化を利用しながらナノ/マイクロレベルで精緻に制 御することで、細胞アレイの構築や神経細胞の突起伸長制御を行い、細胞の機能解析やデバイス化への応用を進めています。

※写真：塩澤秀樹

マリンバイオテクノロジー：海洋生物の遺伝子解析とその利用

　 海洋を含め私たちの環境に生息している微生物の大半は分離をすることが難しい難培養微生物です。そこで、未知･難培養微生物を中心として様々な環境微生物 のゲノムを収集、解析し、有用遺伝子のスクリーニングや新規有用組換え生物の作出等の研究を行っています。また、磁性ナノ粒子をDNAの固定化担体として 生物の持つ遺伝子の配列特異性を解析するシステム開発を行っています。医療の分野では、疾病関連遺伝子の一塩基多型（SNPs）判定による疾患感受性の診 断や食品分野での偽表示チェックにこれら遺伝子判別システムの応用を展開しています。

※写真：塩澤秀樹

バイオフィルムの機能解明と構造制御

　 自然界をよく観察してみると、川底の石の表面、船底、排水管内面といった界面に多くの微生物が好んで棲息し、微生物細胞の厚い層であるバイオフィルムを形 成している。この現象は人間の体内でも見られ、例えば歯のプラークはバイオフィルムの一種である。バイオフィルムは感染症や食中毒の原因となるが、その構 造や機能に関しての知見がまだ十分でなく、人間がバイオフィルムの制御を行うことは困難とされてきた。我々は、分子生態学的手法を用いてバイオフィルムの 生態系を明らかにし、数学的解析によってその形成過程や生態変動を予測する研究を行っている。

※写真：塩澤秀樹