研究成果・プレスリリースFINDING / PRESS

「CRISPR-Cas3による新たなin vivoゲノム編集技術を開発」【高地雄太 教授】

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 難治疾患研究所 高地雄太教授、同 生体材料工学研究所 山口健介特任助教は東京大学 医科学研究所先進動物ゲノム研究分野の真下知士教授、石田紗恵子助教、北海道大学 大学院薬学研究院の佐藤悠介准教授、信州大学 医学部の関島良樹教授、名古屋大学 糖鎖生命コア研究所・大学院理学研究科の阿部洋教授、理化学研究所らの研究グループと共同で、国産ゲノム編集技術 CRISPR-Cas3を生体内で応用する新たな手法の開発に成功しました（特許出願済み）。
本手法は、CRISPR-Cas3システムをメッセンジャーRNA（mRNA）として脂質ナノ粒子（LNP）（mRNA-LNP）、に搭載し、体内に投与することで標的臓器の遺伝子をゲノム編集する技術です。今回の研究では、肝臓に特異的に送達されるLNPを用いることで、肝臓遺伝子の効率的なゲノム編集に初めて成功しました。今回標的としたトランスサイレチン（TTR）遺伝子は、肝臓で産生されるトランスサイレチンタンパク質（TTR）が変性してアミロイドとして蓄積し、心臓や神経に障害をもたらす難治性疾患トランスサイレチンアミロイドーシス（ATTR）の原因遺伝子です。TTRの産生抑制による治療効果が明らかになっていますが、既存治療は長期間の継続投薬を要する点が課題です。本研究では、CRISPR-Cas3を搭載したLNPを投与することで、マウス肝臓のTTR遺伝子を生体内で直接ノックアウト（破壊）しました。その結果、一度の投与で、継続して血中TTR量が約80％減少し、心臓組織におけるTTR沈着および、それに伴う異物除去細胞であるマクロファージの浸潤が明らかに抑制されました。これらの成果は、CRISPR-Cas3を用いた新しいin vivo遺伝子治療法の実現可能性を示すものであり、ATTRのみならず他の遺伝性疾患への応用にもつながることが期待されます。
本研究成果は、2026年1月5日（英国時間）付で、英国科学誌「Nature Biotechnology」のオンライン版で公開されました。

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「エムポックスウイルスの増殖を抑える遺伝子を発見」【高山和雄 教授】

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 難治疾患研究所 人体模倣システム学分野の仲田吉孝特別研究学生、高山和雄教授らの研究グループは、2022年のエムポックスウイルス（MPXV）アウトブレイク株（2022 MPXV）と従来株を用いた感染実験を行い、2022 MPXV感染細胞で高発現するウイルス遺伝子を解析しました。
エムポックスは、エムポックスウイルス（MPXV）感染によって引き起こされる急性発疹性疾患です。これまで主に中央・西アフリカ地域で流行していましたが、2022年には世界的なアウトブレイクが発生しました。アウトブレイクを引き起こしたウイルス株（2022 MPXV）は、従来株とは異なる系統に属することが知られていましたが、そのウイルス学的性状についてはほとんど明らかにされていませんでした。
そこで研究グループは、MPXV従来株および2022 MPXVを細胞に感染させ、ウイルス遺伝子の発現量を解析しました。その結果、2022 MPXV感染細胞ではOPG175遺伝子が高発現していることが明らかになりました。さらに、OPG175遺伝子の機能を解析したところ、この遺伝子はWntシグナルの活性化を介してMPXVの複製を負に制御している可能性が示唆されました。
本研究成果は、2022 MPXVのウイルス学的特徴に関する理解を深めるものであり、今後の感染機構解明や治療法開発への応用が期待されます。
本成果は、国際科学誌「iScience」オンライン版において、2025年11月19日（現地時間）に発表されました。

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「ヒトiPS細胞由来呼吸器オルガノイドを用いたRSウイルス感染症研究」【高山和雄 教授】

橋本里菜研究員（京都大学 CiRA増殖分化機構研究部門・研究当時、現・東京科学大学 総合研究院 難治疾患研究所）、高山和雄講師（京都大学 CiRA同部門・研究当時、現・東京科学大学 同研究所）、渡邉幸夫研究員（京都大学 CiRA同部門・研究当時）らの研究チームは、ヒトiPS細胞より分化誘導した呼吸器オルガノイドを用いて、RSウイルス感染時における宿主応答を解析しました。また、ヒト呼吸器オルガノイドを用いてRSウイルスに対するモノクローナル抗体および米国でRSウイルス感染症の治療薬として認可されている リバビリンの抗ウイルス効果を評価しました。研究チームが開発したヒト呼吸器オルガノイドは、呼吸器上皮細胞だけでなくマクロファージや線維芽細胞、血管内皮細胞を含んでいるため、炎症などをより正確に再現することができます。本研究では、RSウイルスを感染させたヒト呼吸器オルガノイドを用いて、RSウイルス感染時のヒト呼吸器における宿主応答を詳細に解析しました。また、ヒト呼吸器オルガノイドを用いてモノクローナル抗体およびリバビリンの抗ウイルス効果の比較を行いました。以上より、ヒト呼吸器オルガノイドはRSウイルス感染症病態解析および創薬研究のための有用なツールとなる可能性が示唆されました。
この研究成果は2025年4月23日に「Life Science Alliance」でオンライン公開されました。

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「肝障害の悪化に“免疫細胞の鉄”が関与」【諸石寿朗 教授】

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 難治疾患研究所 細胞動態学分野の諸石寿朗教授、熊本大学 分子薬理学講座 金森耀平助教、刘赛赛博士課程学生らの研究チームは、CD11c+骨髄系免疫細胞における鉄の過剰が、アセトアミノフェンによる急性肝障害を悪化させることを明らかにしました。本研究では、細胞の鉄調節に重要な役割を果たす遺伝子FBXL5を、CD11c+骨髄系免疫細胞に特異的に欠損させたマウスを作製し、鉄過剰状態にある免疫細胞が肝障害の病態進行に及ぼす影響を解析しました。その結果、FBXL5欠損マウスでは炎症性サイトカインIL-6の発現が著しく上昇し、好中球の肝内への浸潤が顕著に認められました。これに伴い、肝炎症状が悪化し、死亡率も増加しました。さらに、IL-6中和抗体を投与することで肝障害の軽減が確認され、IL-6が病態悪化において重要な役割を果たすことが示されました。アセトアミノフェン中毒による急性肝障害は、進行すると命に関わる肝不全を引き起こすことがあります。これまで免疫細胞の関与は知られていたものの、鉄代謝がその機能に与える影響については十分に明らかにされていませんでした。本研究は、鉄が免疫応答を促進し、炎症を悪化させる仕組みを解明したものです。今後は、免疫細胞内の鉄制御を標的とした新たな肝保護療法の開発が期待されます。
本成果は、東京科学大学 制がんストラテジー研究室との共同研究によって得られ、10月21日（現地時間）付で「Communications Biology」誌に掲載されました。

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「悪者」と思われていた鉄が守りの役割を発揮し、肝線維化を抑える新たな仕組みを解明【諸石寿朗 教授】

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 難治疾患研究所 細胞動態学分野の諸石寿朗教授、熊本大学大学院生命科学研究部 分子薬理学講座の金森耀平助教、金沢大学 医薬保健研究域医学系 人体病理学の原田憲一教授らの研究チームは、マウスモデルを用いた解析により、肝細胞内の鉄が胆汁うっ滞性肝疾患における線維化病態を改善することを明らかにしました。これまで肝臓における鉄は、酸化ストレスを介して細胞死を促進し、慢性肝疾患を悪化させる因子と考えられてきました。しかし今回の研究で、肝細胞に鉄が蓄積すると、胆汁うっ滞性肝疾患における肝線維化が抑制される一面があることが示されました。具体的には、鉄が肝細胞でケモカインCXCL5の発現を高め、それによって線維溶解作用を持つMMP9陽性の好中球の集積が促されました。さらに、患者検体においても、MMP9の発現が高い群では線維化が軽度であることが確認されました。肝線維化は慢性肝疾患の最終段階として肝硬変や肝不全を引き起こし、生命予後を大きく左右します。これまでの研究では鉄を「有害因子」として捉えることが多かったのですが、本研究はその逆に「保護的作用」を明らかにしました。本成果は、鉄代謝や免疫細胞との相互作用を利用した新しい治療法の開発につながる可能性を示唆しています。今後は、鉄代謝やCXCL5-MMP9経路を標的とした治療法の開発や、患者層別化に基づく個別化医療への応用が期待されます。
本研究成果は、熊本大学 免疫ゲノム構造学講座および東京科学大学 制がんストラテジー研究室との共同研究によって得られ、9月11日（現地時間）付で「JHEP Reports」誌に掲載されました。

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「副腎細胞が“脂肪細胞に変わる”仕組みを解明」【柳井翔吾 特別研究員、佐々木純子 教授（キャリアアップ）】

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 難治疾患研究所 病態生理化学分野の柳井翔吾 日本学術振興会特別研究員（PD）、佐々木純子教授（キャリアアップ）、佐々木雄彦教授らの研究チームは、副腎皮質細胞が脂肪細胞様に分化転換する現象を、シグナル伝達リン脂質 PI(3,4,5)P3の蓄積が誘導することを明らかにしました。副腎はストレス応答の主要なエフェクター臓器であり、通常は成熟脂肪細胞を含みませんが、まれに副腎脂肪腫が認められ、その成因は不明でした。
本研究では、副腎皮質で PI(3,4,5)P3 を分解する酵素 PTEN／SHIP2 を同時に欠損させたマウスを作製し、PI(3,4,5)P3 の蓄積がAKT経路の持続活性化と転写因子 PPARγの異所性発現を介して、副腎皮質 X-zoneの細胞を脂肪細胞様に転換させることを実証しました。これにより、副腎に本来存在しない脂肪組織が出現する分子機構を動物モデルで再現し、内因性リン脂質シグナルが細胞運命を非遺伝的に制御することを示しました。
さらに、この知見は、ストレス応答や老化と内分泌代謝の接点に位置する副腎を標的とした、脂質シグナル制御に基づく介入の可能性を示唆します。
本成果は、9月9日付（米国東部時間）の米国科学アカデミー紀要「Proceedings of the National Academy of Sciences」に掲載されました。

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抗原・免疫刺激分子・糖鎖を一体化した「統合型グリコ・ナノワクチン」を開発【諸石寿朗 教授】

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 難治疾患研究所 細胞動態学分野の諸石寿朗教授、鹿児島大学 大学院理工学研究科の新地浩之研究准教授、熊本大学 大学院生命科学研究部 分子薬理学講座の新村麻由美研究員（研究当時、現・株式会社ワールドインテックR&D事業部）らの研究チームは、抗原・免疫刺激分子（アジュバント）・糖鎖を統合的に配置した新しい「統合型グリコ・ナノワクチン（iGN; integrated glyco-nanovaccine）」を開発しました。従来のがんワクチンは効果が限定的でしたが、iGNは抗原提示細胞を強力に活性化し、T細胞によるがん細胞への攻撃を促進することで、マウスモデルにおいて腫瘍を破壊できることを確認しました。さらに、免疫チェックポイント阻害薬との併用によって治療効果が増強されることも明らかになりました。本成果は、がん免疫療法をより幅広い患者に適用できる可能性を拓く重要な一歩です。
近年、免疫チェックポイント阻害薬を中心としたがん免疫療法は注目を集めていますが、依然として効果が得られない患者も多数存在することが課題となっています。がんの種類によっては「免疫が効きにくい状態（冷たい腫瘍）」が存在するため、免疫を呼び覚ます新たな治療戦略の開発が求められてきました。本研究で開発されたiGNは、こうした免疫不応答の壁を突破する可能性を秘めています。今後は、より多様ながん種を対象とした効果検証や臨床応用を進め、患者一人ひとりに適した免疫治療の実現につなげていくことが期待されます。
本成果は、カリフォルニア大学サンディエゴ校 医学部、鹿児島大学 大学院理工学研究科、熊本大学 免疫学講座との共同研究によって得られ、8月29日付で「Communications Medicine」誌に掲載されました。

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AIとロボットが実験の「裏方作業」もする未来【神田元紀 教授】

東京科学大学総合研究院難治疾患研究所ロボット科学分野の神田元紀教授は、理化学研究所（理研）生命機能科学研究センターバイオコンピューティング研究チームの落合幸治研究員、高橋恒一チームディレクター、AI生物学研究チームの尾崎遼チームディレクター、筑波大学ヒューマニクス学位プログラムの田原（新井）悠也大学院生、梅馨堂合同会社の梅野真代表社員らの研究グループと共同で、細胞が恒常性を維持する機能をヒントに、実験室（ラボ）全体を一つの統合システムと見なし、自らの状態を把握して維持する「Self-maintainability（SeM、セム）」という新たな概念と、SeM対応ラボ（SeM-enabled laboratory）という新たな設計思想を提案しました。近年、生命科学や化学などの実験科学において、ロボットや機器装置が実験操作を行う実験自動化（ラボラトリーオートメーション）が急速に進んでいます。しかし現状では、ロボット用の実験手順を作成したり、試薬や消耗品を適切なタイミングで補充したりするなどの“裏方作業”（以下、ケアと呼ぶ）は相変わらず人間に依存しています。これらのケアの解決が、完全な自動化ラボの実現に残された最後の課題となっています。今回提案したSeM対応ラボは、実験手順の作成・資源管理・トラブル対応など、自動実験を行うために人間が行ってきたケアを、ラボ自体が担えるようになることを目指す設計思想です。生命科学や化学をはじめとする多様な分野で完全自動化研究を加速させる基盤技術の開発につながると期待されます。
本研究は、科学雑誌『Digital Discovery』（8月27日号）の掲載に先立ち、オンライン版（8月19日付：日本時間8月19日）に掲載されます。本研究成果を元に制作されたイラストが、同号の表紙を飾ります。

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「肺がん細胞の“助け合い”が治療効果を減弱させる新メカニズム」【諸石寿朗 教授】

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 難治疾患研究所 細胞動態学分野の諸石寿朗教授、および熊本大学 分子薬理学講座の李浩研究員（研究当時、現・関西学院大学助教）らの研究チームは、肺がんにおけるがん細胞の多様性が治療抵抗性に関与する仕組みを、患者検体の解析およびマウスモデルを用いた実験によって解明しました。
研究チームは、がん細胞の増殖や転移に関わる分子であるYAPおよびTAZ[用語1]の活性に着目し、腫瘍内においてこれらの活性が異なる細胞群が共存する場合、患者の予後が悪化することを明らかにしました。さらに、YAP/TAZ活性が低い細胞は、鉄依存的細胞死であるフェロトーシス[用語2]に強い耐性を示すだけでなく、抗酸化物質BH4（テトラヒドロビオプテリン）[用語3]を産生・分泌することによって、隣接するがん細胞も保護していることが判明しました。この防御機構の鍵となる酵素がGCH1（GTPシクロヒドロラーゼ1）[用語4]であり、GCH1を阻害する薬剤とフェロトーシス誘導剤との併用によって、肺がんの治療効果が動物モデルにおいて大きく高まることを確認しました。
これらの成果は、がん細胞間の"助け合い"によって生じる治療抵抗性という新たな概念を提示するとともに、フェロトーシスを標的とした新たながん治療戦略の開発に道を拓くものです。
本成果は、熊本大学 微生物学講座、免疫ゲノム構造学講座、細胞病理学講座、呼吸器外科講座との共同研究によって得られ、7月6日（現地時間）付で「EMBO reports」誌に掲載されました。

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「免疫の司令塔・樹状細胞に新種を発見」【樗木俊聡 教授】

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 難治疾患研究所の樗木俊聡教授と金山剛士准教授らの研究チームは、金沢医科大学の小内伸幸教授との共同研究により、免疫の司令塔である樹状細胞（DC）の新種を発見しました。通常のDCの起源が骨髄系であるのに対し、このDCはリンパ球系に由来し、肺や皮膚などのバリアー組織に多数存在していました。そして、免疫反応を抑える機能やアレルギー反応の誘導を促す機能に優れていました。DCは、抗原特異的T細胞を活性化させることで、特定の抗原を排除する役割を担っています。抗原を取り込んで消化・分解し、近くのリンパ節に移動してT細胞に抗原を提示し、活性化を促します。DCは、感染症だけでなく自己免疫疾患やがんなど、さまざまな疾患における免疫応答に関与しています。全ての血液細胞は、その分化経路（起源）の違いにより、骨髄系またはリンパ球系に分類されます。骨髄系には顆粒球、単球・マクロファージ、赤血球などが含まれ、リンパ球系には T細胞、B細胞、NK細胞などが含まれます。これまで、大部分のDCは骨髄系に属すると考えられていました。
本研究では、リンパ球系細胞を追跡・判別できる系統追跡マウスを新たに作製・解析し、バリアー組織である肺や皮膚において、大部分がリンパ球系DCであることを明らかにしました。さらに、リンパ球系DCは免疫反応の抑制やアレルギー反応の誘導に優れ、独自の分化経路を持つことが示唆されました。
本成果は、6月6日（米国東部時間14時）に「Science Advances」誌にオンライン掲載されました。

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「鉄が肝臓を傷つける—新たな細胞死フェロトーシスの正体とは」【諸石寿朗 教授】

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 難治疾患研究所の諸石寿朗教授、熊本大学 消化器外科学講座の松本嵩史医員（研究当時、現パリ・サクレー大学 研究員）らの研究チームは、肝臓に過剰に蓄積した鉄が細胞死を誘導し、肝疾患の進行や手術後の回復遅延につながる仕組みを、動物実験および患者データの解析によって解明しました。
本研究では、細胞の鉄調節に重要な役割を果たす遺伝子FBXL5[用語1]を欠損させたマウスを用い、鉄の過剰蓄積とフェロトーシスとの関連を明らかにしました。さらに、フェロトーシスの誘導時に肝臓で活性化される100個の遺伝子群を「iFerroptosis」として特定し、これを肝疾患の評価指標として活用する可能性を提示しました。
これらの成果は、フェロトーシスが肝疾患において果たす役割を再定義するとともに、術後予後の予測や新たな治療戦略（フェロトーシス抑制薬の開発など）への道を拓くものです。
本成果は、東京科学大学 制がんストラテジー研究室、熊本大学 消化器外科講座、熊本大学消化器内科講座、京都大学 がん免疫総合研究センターとの共同研究によって行われ、5月29日付で「Hepatology Communications」誌に掲載されました。

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「肥満になるとなぜ尿酸値があがりやすいのか」【高地雄太 教授】

東京科学大学 総合研究院 難治疾患研究所の高地雄太教授は、帝京大学 医学部 内科学講座の柴田茂教授と帝京大学 先端総合研究機構の藤井航特任助教との共同研究により、肥満に伴って血清尿酸値が上昇しやすくなるメカニズムを明らかにしました。痛風・高尿酸血症の個別化医療や、新たな治療薬への応用が期待されます。
本研究成果は5月15日に「The Journal of Clinical Investigation」に掲載されました。

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「食道がんオルガノイドで解明する化学療法抵抗性メカニズム」【樗木俊聡 教授】

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 難治疾患研究所の樗木俊聡教授と佐藤卓元准教授（現・日本医科大学教授）らの研究チームは、本学 消化管外科学分野および包括病理学分野、慶應大学、都立駒込病院との共同研究により、40症例の食道がん（ESCC）患者から、ESCCオルガノイドライブラリーを樹立しました。このライブラリーには、7症例の化学療法剤抵抗性オルガノイド株が含まれており、それらが抗酸化ストレス応答の亢進を示すことを明らかにしました。食道がんは食道粘膜に発生するがんであり、最も予後不良ながんの一つです（世界で罹患率7位、死亡率6位）。また、日本人の食道がんのほとんどは食道扁平上皮がん（ESCC）に分類されます。近年、外科的切除、化学療法、放射線療法を組み合わせた集学的治療により、ESCC患者の死亡率は改善しているものの、しばしば治療抵抗性ESCCクローンの増殖による再発が起こります。しかし、再発したESCCに対して有効な治療法は確立されていません。これらの課題を克服するため、本研究では、多症例のESCC患者から、患者ごとのESCCの性状の違いを再現可能な「ESCCオルガノイドライブラリー」を樹立しました。このライブラリーには、化学療法感受性のものが17症例、抵抗性のものが7症例含まれています。詳細な解析の結果、前述の通り化学療法抵抗性機構の一端が解明され、化学療法抵抗性ESCCの診断に有用なバイオマーカー[用語5]や、有望な治療薬候補の発見につながりました。本成果は、4月1日（ロンドン時間午前10時）に「Communications Biology」誌へオンライン掲載されました。

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「電子顕微鏡技術を駆使して高機能膜脂質の超微細分布を解明」【佐々木雄彦 教授】

東京科学大学 総合研究院 難治疾患研究所の佐々木雄彦所長・教授、長谷川純矢助教（現 北里大学薬学部講師）および順天堂大学 大学院医学研究科 老人性疾患病態 治療研究センターの藤本豊士特任教授、辻琢磨特任助教（現 北海道大学遺伝子病制御研究所特任講師）らの研究グループは、電子顕微鏡技術を駆使して、生体膜脂質の一つホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸（PI4,5P2）の超微細局在を明らかにしました。PI4,5P2は多様な現象に関わる脂質ですが、従来の方法では正確な分布を知ることができず、PI4,5P2機能の理解が進みませんでした。研究グループは新たな電子顕微鏡法でPI4,5P2の分布を高精度かつ定量的に可視化できることを示しました。本成果の応用でPI4,5P2の機能の理解が促進されると期待されます。本論文はJournal of Cell Biologyのオンライン版に2024年11月4日付で公開されました。

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「舌がんの再発メカニズムを解明、新たな治療法に道」【樗木俊聡 教授】

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 難治疾患研究所の樗木俊聡教授と日本医科大学 佐藤卓教授（研究当時：東京医科歯科大学 難治疾患研究所 准教授）らの研究チームは、自治医科大学、慶應義塾大学、東京理科大学との共同研究により、多症例の舌がん患者から独自の方法で舌がんオルガノイドライブラリーを樹立しました。このライブラリーの詳細な解析により、数症例の化学療法剤抵抗性オルガノイド株が含まれており、化学療法剤抵抗性の原因がオートファジーとコレステロール合成の亢進によることが明らかになりました。舌がんは、口腔癌の中で最も発生頻度が高く、悪性度が高いがんです。治療の第一選択は手術であり、再発や転移の可能性が高い場合には術後に化学放射線療法が行われます。しかし、再発率が高く、外科的切除後には患者のQOL（食事、嚥下、発音能力、美的外観など）が大幅に低下するため、治療抵抗性舌がんに対する新しい治療法の開発が求められています。これまで、ヒトの前臨床がんモデルとしてがん細胞株が広く用いられてきましたが、個別化医療の実現に必要な患者間での腫瘍特性の違い（不均一性）を再現することは困難でした。これらの課題を克服するために、舌がん患者ごとのオルガノイドを樹立し、再発の原因になる微小残存病変における化学療法剤抵抗性メカニズムを明らかにしました。今後さらに研究が進むことで、化学療法抵抗性舌がんに対する効果的な新規薬剤の標的やバイオマーカーの発見につながることが期待されます。本成果は、11月5日付（米国東部時間午前11時）に「Developmental Cell」誌へオンライン掲載されました。2024年10月1日に東京医科歯科大学と東京工業大学が統合し、東京科学大学（Science Tokyo）となりました。

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「インターフェロン応答を制御する経時的なアイソフォームスイッチングの役割」【高地雄太 教授】

東京医科歯科大学 難治疾患研究所 バイオデータ科学研究部門 ゲノム機能多様性分野の高地雄太教授と上田真保子助教の研究グループは、慶應義塾大学、国立国際医療研究センターとの共同研究を通じて、高精度な長鎖RNAシーケンシング技術を用いて、ヒトB細胞におけるインターフェロン応答に伴う転写物アイソフォームの時間的変化を詳細に解析し、インターフェロン応答時に発現する特定のアイソフォームが、免疫システムのフィードバック調節に重要な役割を果たすことが明らかにしました。この研究成果は、文部科学省科学研究費補助金ならびに日本医療研究開発機構（AMED）の支援のもとで行われたもので、その研究成果は、国際科学誌Cell Genomics (セルゲノミクス）に、2024年9月16日にオンライン版で発表されました。

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「深層生成モデルを活用した一細胞解像度での細胞状態遷移解析ツールの開発」【島村徹平 教授、小嶋泰弘 連携研究員】

名古屋大学医学部医学科学生の間島滉一郎、国立がん研究センター研究所 計算生命科学ユニットの小嶋泰弘独立ユニット長（東京医科歯科大学 難治疾患研究所 計算システム生物学分野連携研究員）、東京医科歯科大学 難治疾患研究所 計算システム生物学分野/名古屋大学大学院医学系研究科 システム生物学分野の島村徹平教授らの研究グループは、生体組織内の細胞間共局在関係を解析するための画期的な情報解析手法「LineageVAE」を開発しました。この手法は、scRNA-seqとLineage Tracing法を統合し、深層生成モデルの枠組みと同一バーコードを有する細胞系統は共通の祖先細胞をもつ姉妹関係にあるという性質を利用して、実験的には観測することができない、観測された細胞の祖先の細胞状態や過去の逐次的な遺伝子発現、転写因子による遺伝子制御ネットワークを一細胞解像度で分析することを可能にする技術です。本解析手法をマウス骨髄由来前駆細胞の造血現象、線維芽細胞から内胚葉前駆細胞へのダイレクトリプログラミング現象のデータに適用し、多数の細胞種や運命へと分岐する複雑な生命現象における観測されたそれぞれの細胞の祖先の細胞状態や、一細胞解像度で過去の遺伝子発現を通じた細胞状態遷移制御機構の推定が可能となりました。細胞状態遷移を制御する機構の理解は、分化や発生、細胞応答、疾患、老化などの動的な生命現象の研究において不可欠です。LineageVAEは、scRNA-seqデータと Lineage Tracing データを用いて、それぞれの細胞の過去の状態遷移を復元し、一細胞解像度での共局在解析を実現することに成功しました。本解析手法は、細胞間相互作用の分子メカニズムに関する網羅的なデータに基づく仮説の提案を可能にし、再生医療の研究や新規の創薬標的の探索に役立つと期待されます。本研究成果は、国際学術誌「Bioinformatics」に2024年8月22日にオンライン掲載されました。

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「深層生成モデルを活用した一細胞レベルのmRNAスプライシングと分解の解析」【島村徹平 教授、小嶋泰弘 連携研究員】

名古屋大学医学部附属病院卒後臨床研修・キャリア形成支援センターの水越周良研修医、国立がん研究センター研究所 計算生命科学ユニットの小嶋泰弘独立ユニット長（東京医科歯科大学 難治疾患研究所 計算システム生物学分野連携研究員）、東京医科歯科大学 難治疾患研究所 計算システム生物学分野/名古屋大学大学院医学系研究科システム生物学分野の島村徹平教授らの研究グループは、各遺伝子の代謝を解析するための新規の情報解析手法「DeepKINET」を開発しました。この手法は、一細胞トランスクリプトームデータと、RNA速度モデル、深層生成モデルの枠組みを利用して、遺伝子のスプライシングと分解の速度を一細胞解像度で分析することを可能にする技術です。本解析手法を神経細胞、乳癌、骨髄異形成症状群のデータに適用し、各遺伝子のmRNAのスプライシングや分解を網羅的に解析することにより、RNA結合タンパク質の機能や、スプライシング因子の変異の影響の推定を行いました。mRNAのスプライシングや分解の理解は、遺伝子発現制御メカニズムの解明において不可欠であり、特にがんの発生や進行について新たな知見を提供します。DeepKINETは、一細胞トランスクリプトームデータを用いて、一細胞レベルでmRNAの動態を解析することに成功しました。本解析手法は、遺伝子発現制御の分子メカニズムに関する網羅的なデータに基づく仮説の提案を可能にし、新規の治療標的の探索に役立つと期待されます。本研究成果は、国際学術誌Genome Biologyに2024年9月6日にオンライン掲載されました。

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「老化と神経変性疾患の関係性を、核小体分子PQBP3が説明する」【岡澤均 教授】

東京医科歯科大学 難治疾患研究所 神経病理学分野の岡澤均教授の研究グループは、金沢大学・安藤敏夫・特任教授らとの共同研究を通じて、老化と神経変性疾患の関連性の分子基盤を明らかにしました。その研究成果は、国際科学雑誌The EMBO Journalにおいて2024年8月5日にオンライン版で発表されました。本研究は、科学研究費補助金・基盤A・「脳老化・神経変性の連続性・非連続性の分子計算論的解明と予防医療への応用」ならびに、AMED革新的先端研究開発支援事業「革新的AI 開発による分子ストレス-個体ストレスの統合的理解と新規ストレス病態発見」(AMED-CREST)などの支援を受けたものです。

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「関節リウマチの治療薬の作用機序の一端を解明」【小松紀子 教授】

東京医科歯科大学 難治疾患研究所 免疫制御学分野の小松紀子教授は、東京大学大学院 医学系研究科 免疫学の高柳広教授の研究グループならびに慶應義塾大学、埼玉医科大学、東京大学医学部付属病院との共同研究により、関節リウマチの治療薬である JAK阻害剤のおもな標的の一つが線維芽細胞のオンコスタチンMシグナル経路であることをつきとめました。この研究は文部科学省科学研究費補助金、AMED 免疫アレルギー疾患実用化研究事業ならびに JST 創発的研究支援事業の支援のもとでおこなわれたもので、その研究成果は、国際科学誌Inflammation and Regenerationに、2024年7月31日午前1時（中央ヨーロッパ時間）にオンライン版で発表されます。

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