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研究部門・分野紹介

ゲノム応用医学研究部門

Medical Research Institute Tokyo Medical and Dental University

部門長あいさつ

ゲノム応用医学分野では、原因が明らかでないために適切な治療法が確立されていない難治性の疾患や生活習慣病の克服を目的に、ヒトゲノムの構造や機能、さらにタンパク情報を併せた学術横断的な研究をおこなっています。さらに、研究の成果を通して得られた包括的な生命情報をもとに、難治疾患の病態を明らかにするとともに、「病気への罹りやすさ」といった、これまで体質と呼ばれてきたものを科学的に解明することに努めています。これにより、難治性の疾患の画期的な診断法の開発、個別化医療の実現、発症前診断や疾患予防法の開発を目指し、未来の医療に資する研究を展開しています。

部門長 稲澤 譲治

ゲノムプロジェクトの進展によりヒト染色体の全塩基配列の解読はほぼ終了しました。このようなポストシーケンス時代にあって、物理的、知識的なゲノム情報を基盤に従来不明とされてきた癌や生活習慣病、さらに神経変性疾患をはじめとする難病の原因遺伝子解明は加速度的に進むものと予測されます。さらにゲノムに内在する大量の生命科学情報を基に遺伝子制御ネットワークの予測システムも実現化されてきており、遺伝医学を包括するゲノム科学研究は生物現象から遺伝子へと進める解析的・帰納的なアプローチから、遺伝子から生物機能へと向かう構成的・演繹的なアプローチへとパラダイムシフトを遂げています。本研究分野では、日々刷新されている豊富なゲノム情報を背景に腫瘍を含む種々の遺伝性疾患や染色体異常症候群の原因遺伝子の同定と機能解析を行い、疾患の分子病態の解明に向けての研究を展開しています。また、遺伝情報を基盤とした新しい「がんの個性」診断法の開発を目指しています。


近年、分子生物学・遺伝子医学等の発展に伴ってがんに関わる多くの遺伝子異常が解明され、このような研究から得られた分子レベルの成果を基に、遺伝性がんの発症前診断、一般(散在性)がんにおける悪性度や治療感受性診断などの臨床応用が可能となってきています。また、ヒトゲノム解析計画はほぼ完成に向かい、その成果は生命科学研究全般に大きなインパクトを与え、ゲノム科学という新しい学問領域を生み出しました。当研究室では、がん研究にゲノム科学を応用することにより、生命現象としてのがん本態の解明を試みると同時に、それにより得られる情報をがん治療に応用し、がん患者のオーダーメイド医療の実現を目指した研究を展開しています。


多くの疾患は環境因子と遺伝子の双方の要因によって発症する多因子疾患です。ゲノムプロジェクトの成果により、遺伝的個人差である「遺伝子多型」が数多く発見され、ゲノム中での存在様式に対する理解が深まってきました。このようなヒトゲノム情報を駆使することにより、疾患感受性や薬剤応答性と関連する遺伝子の同定が進められています。本分野でも、臨床や疫学の研究室との共同研究により、このような遺伝子研究をおこない、さらに環境因子との関連を解明することを目指しています。


ゲノム科学の進展によって生命現象を全ゲノムスケールで測定することが可能となりましたが、難治疾患の治療・診断に直接的な寄与は未だ限定的です。腫瘍性疾患や炎症・免疫疾患は多種の細胞によって構成される複雑な系でありこれらのメカニズムの全体像を正確に把握することが重要となります。ゲノム病理学分野ではゲノムレベルで多量のデータ計測を行うことによりその動態を明らかにし、解析のなかから介入可能な治療ターゲットやバイオマーカーになりうる特異的現象の探索を行っていきます。並列型シーケンサーを用いて主にがん間質相互作用・がん免疫を対象として解析を行っており、同時に治療標的に対しての候補化合物等のスクリーニングも行っています。また、ゲノム解析技術のコストが大幅に下がり病理診断のような診療現場でもゲノム解析が可能になってきました。ゲノム病理学分野ではこのような診療現場で使用可能なゲノム解析技術の開発や整備などを行っていく予定です。


エピジェネティクス分野では、遺伝・個体発生・進化等のさまざまな生命現象を、ゲノム機能という立場から総合的に理解することを目指しています。
現在の研究の主要テーマは3つあり、1)哺乳類特異的なゲノム機能であるゲノムインプリンティングの分子機構・生物学的意義の解明、2)体細胞クローン動物の遺伝子発現制御解析による、個体発生におけるエピジェネティック過程の解明、3)レトロトランスポゾン由来の獲得遺伝子による哺乳類特異的ゲノム機能の進化(哺乳類の進化)の解明を目指した研究が進められています。どの研究も、ヒトを含む哺乳類を対象に据えたもので、哺乳類のゲノム機能を遺伝学とエピジェネティクスを統合した新しいアプローチです。このような研究から、21世紀におけるヒトの生物学(哺乳類の生物学)の再構築と、その知識に基づいたエピジェネティック医療の実現のための基盤づくりに貢献したいと考えています。


革命的に進展中のゲノム・オミックス観測技術を医学応用すること、特にそれらを用いて個別化医療を推進することが、期待されています。従来の治療法では個々の患者を十分には見ることができませんでした。しかし、患者の個人間の多様性を診断し、各患者に合わせた適切な種類と量の治療を施すことや、健康な状態からの発症の予防を実現することが必要です。本研究分野では、そのような医科学の課題を、数学や計算科学を使って克服します。現在、病院等の医療機関から、ゲノム・オミックスデータ、臨床情報など、医療・医学のビッグデータが蓄積されつつありますが、それらからデータマイニングを行うことで、がんや生活習慣病、神経変性疾患をはじめとする難病の原因を発見します。次に、分子プロファイルに基づくクラスタリングにより病気を分類し、また疾患メカニズムを全体のシステムとして理解します。このような形で、ゲノム・オミックスデータや臨床情報に基づく、発症や進行の知見が蓄積されます。そして、機械学習等の方法論を用いて、新しい患者の来院時に、患者ごとに、適切な治療法や予防法の予測を行うことが、各医療機関で実現できるようになります。このような、パーソナルゲノムに基づく個別化医療や予防医療という先端医療への展開に資するため、最先端の数理科学と計算科学を駆使した、生命医科学研究、および、予測によるゲノム医学の研究を行います。


真核生物のタンパク質遺伝子の発現は、ヒストン修飾などのエピジェネティックな制御、転写、転写後プロセシング、mRNAの安定性や翻訳制御など、さまざまな段階で制御されています。本研究室は、mRNA前駆体の転写後プロセシング、特に選択的スプライシングや選択的ポリA付加などを制御する「細胞暗号」の解明を目指し、生体内での可視化やトランスクリプトーム解析などの手法を組み合わせて研究を展開しています。