生物化学工学 細菌感染で脳機能が変化する仕組みを解明～ミクログリアは大脳の神経活動を低下させる～
脳内の免疫細胞であるミクログリアが大脳皮質前頭前野の神経活動を制御することを発見し、そのメカニズムを初めて明らかにしました。
京都大学
生物化学工学 
生物工学一般 脳の神経活動を可視化する新規マウス系統を開発
高感度・高速カルシウムセンサーを安定して発現する遺伝子改変マウスの開発に成功しました。正確な神経活動の計測を実現するため、高感度・高速カルシウムセンサー(G-CaMP9a)の開発と、この新規センサーを細胞種特異的に発現誘導可能な遺伝子改変マウス(G-CaMP9aノックインマウスの作製をおこないました。2光子励起顕微鏡注2を用いた生体イメージングにより神経細胞の活動を観察したところ、このマウスは感覚刺激に対する神経細胞の応答をより正確に検出できることが明らかとなりました。
医療・健康 新たなイントラクライン機構を用いた加齢性眼疾患治療へ～眼局所のホルモンの加齢変化とサーカディアンリズムが鍵～
加齢によって生じるドライアイの原因疾患に対し、眼局所のホルモンを制御するイントラクライン機構の発見という独自の新所見に基づいた、新たな作用機序の治療アプローチを見出すことに成功しました。このイントラクライン機構を眼のまぶたのマイボーム腺に見つけ、そのホルモン合成酵素の解明に基づいた補酵素点眼療法により、高齢者のドライアイの主原因となる同腺機能不全を改善できることを明らかにしました。マイボーム腺の機能には顕著な日周リズム(サーカディアンリズム)があり、酵素の活性ピーク時刻を狙った投薬が最も有効であることも明らかにしました。
医療・健康 成熟膵島細胞を増やすことに成功 ～糖尿病の根治に向け、新たな再生治療法の可能性を発表～
成熟した膵島細胞は自己複製能を持たず、その機能低下が糖尿病の原因となっています。出生前後に増殖する膵島細胞でMYCL遺伝子が発現し、MYCLを働かせると成熟した膵島β細胞に活発な自己増殖が誘発できることを 見出しました。体内でMYCLを発現誘導する、あるいはMYCLにより試験管内で増幅させた膵島細胞を移植することで、モデルマウスの糖尿病を治療できることを示しました。
細胞遺伝子工学 マウスの着床期の胚発生を三次元で再現することに成功～胚発生中の細胞の振る舞いをかつてない精度で解明～
着床期のマウス胚発生を研究するための新しい三次元培養系を開発し、着床期の胚に内在する組織間の相互作用を見出しました。既存の二次元上での胚培養における問題点を克服し、着床期のマウスの胚発生を三次元下で再現することに成功しました。この培養系を倒立型光シート顕微鏡によるライブイメージングと組み合わせ、胚発生中の細胞ダイナミクスを明らかにしました。
医療・健康 前がん細胞が正常細胞を駆逐する仕組みを解明
ショウジョウバエモデルを用いてスーパーコンペティションのメカニズムを解析しました。前がん細胞はbantamと呼ばれるマイクロRNAの発現上昇を介してTORシグナルを活性化し、これによりタンパク質合成能を高めていることがわかりました。これにより隣接する正常細胞にオートファジーが誘導され、細胞死が起こることがわかりました。正常細胞でオートファジーを阻害すると細胞死が阻害されるだけでなく、前がん細胞の腫瘍化が抑制されたことから、スーパーコンペティションが腫瘍形成に重要な役割を果たしていることがわかりました。
生物工学一般 ナチュラルキラー(NK)細胞による転移がん細胞殺傷の可視化
高感度発光イメージングと二光子顕微鏡とを駆使して、NK細胞とがん細胞が肺の血管の中で決闘をしている様子を明らかにしました。肺に到着したがん細胞とNK細胞は決闘を繰り返し、24時間以内に99%のがん細胞は排除されます。しかし、生き延びた1%のがん細胞は24時間の間にNK細胞から逃れる手段を確立してしまうことも同時にわかりました。
医療・健康 SARS-CoV-2オミクロン株による中和抗体回避と感染指向性の変化
新型コロナウイルスの「懸念される変異株(VOC:variant of concern)」である「オミクロン株(B.1.1.529, BA系統)」が、デルタ株と比較して、治療用抗体製剤やワクチンの2回接種によって誘導された中和抗体に対して抵抗性があることを明らかにしました。
生物工学一般 新規光駆動型イオンチャネルの構造解明と高性能分子ツールの創出～神経科学に光を当てる～
光刺激によって陽イオンを輸送するタンパク質、チャネルロドプシンの中でも近年特に注目されているChRmineについて、クライオ電子顕微鏡を用いてその立体構造を決定し、ChRmineがイオンチャネルとして機能する仕組みを明らかにしました。得られた立体構造の知見を利用して、自然界には存在しない改変型ChRmineを作製し、分子ツールとして用いることでより発展的な光遺伝学実験を可能にしました。
有機化学・薬学 細胞内リン酸化修飾の大規模計測に成功～極微量試料からのリン酸化経路解析も可能に～
基質のリン酸化モチーフ配列を利用した多重同重体標識リン酸化プロテオミクス法を開発し、標的リン酸化ペプチドの選択的かつ包括的な定量を行いました。25μgの試料から7,000以上のチロシンリン酸化部位を定量し、既存法の感度・同定数を数百倍向上させることに成功しました。精密な分子情報としてのリン酸化修飾プロファイルの有効活用に貢献することが期待されます。
生物工学一般 サルより遅いヒトの脳処理～進化するほど脳の回転は遅くなる!?～
霊長類の進化では、ヒトの脳処理が遅くなったことが、世界で初めて明らかになりました。ヒトやチンパンジーを含む霊長類4種の脳波を計測し、大脳が音を処理する速さを比較しました。音の始まりを大脳が分析したことを示すN1という脳応答のタイミングが、ヒトで最も遅かったことがわかりました。
医療・健康 新型コロナウイルスによるパンデミック下の子どもの社会性発達
日本の0歳から9歳の子どもを持つ保護者を対象に、パンデミック下の子どもの社会情緒的行動や他者との心理的距離の変化を、2020年4月から2021年2月まで縦断的に調査しました。その結果、この期間を通じて子どもの社会情緒的行動はほとんど変化しないことが示されました。