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2016年12月8日 | プレスリリース 平成28年度島津賞受賞者決定
-研究開発助成は12件を選定-

公益財団法人 島津科学技術振興財団(理事長 井村裕夫)は12月7日に開催した当財団理事会において、第36回(平成28年度)島津賞受賞者および研究開発助成金受領者を決定しましたのでお知らせいたします。
当財団は、科学技術に関する研究開発の助成および振興を図る目的で昭和55年に島津製作所の拠出資金により設立され、平成24年4月に公益財団法人に移行しました。基本財産は約10億円です。
島津賞は、主として科学計測の基礎的な研究において、著しい成果をあげた功労者を表彰するものです。また、研究開発助成は、主として科学計測の基礎的な研究開発に携わっている若手の研究者を助成するものです。
第36回(平成28年度)島津賞受賞者および研究開発助成金受領者は次の通りです。

1.島津賞(1名)

島津賞推薦依頼学会より推薦のあった中から、当財団選考委員会および 理事会にて、受賞者1名を選出しました。

受賞者

理化学研究所
ライフサイエンス技術基盤研究センター
副センター長  ピエロ・カルニンチ 殿

(島津賞として、表彰状・賞牌・副賞500万円を贈呈)

研究業績 転写開始点解析による埋もれた遺伝子とゲノム機能の解明
推薦学会 日本分子生物学会
内  容

生物の全遺伝情報をゲノムと呼び、その実体はDNA1)の配列(塩基配列)である。ヒトゲノムでは全塩基配列の約2%に、生体を構成するタンパク質の設計情報(アミノ酸配列)が書かれている。DNAの塩基配列は必要に応じて mRNA2)にコピー (転写)され、mRNAの配列情報を基に核外にあるリボソーム3)上で各種タンパク質が合成される。従って、ゲノムのどの領域がどのように転写されるかのメカニズムを理解することがゲノム機能の解明には欠かせない。ゲノム機能の解明は、生命科学の基礎研究にはもちろんのこと、今後の医療関連産業にも大きく寄与することが期待されている。

カルニンチ氏は1995年に来日し、理化学研究所の林崎良英主任研究員(現プログラムディレクター)が主宰するゲノム科学研究室に所属。以来、同研究所において、ゲノムから転写されるRNAの網羅的な解析を可能にする技術の開発に取り組み、完全長cDNA作製技術やCAGE法を開発した。特にCAGE法は、転写開始点に絞ってRNAの配列とコピー数を測定することで、いつどこでどの遺伝子がどれくらい発現しているかをゲノム全体に渡って短時間に測定できる、画期的なRNA解析手法である。カルニンチ氏はこれらの技術を駆使し、ゲノムDNAの多くがRNAに転写され、そのほとんどがタンパク質の設計情報を持たないノンコーディングRNA(ncRNA)4)であることなど驚くべき発見を行った。現在、CAGE法はFANTOM5)、ENCODE6)など国際的なゲノム解析プロジェクトに必須の技術として採用されている。

1. 完全長cDNA作製技術の開発
ヒトゲノムに書かれたタンパク質の情報は、多くの場合分断された複数の配列として存在している。そのため、ゲノムDNAの配列情報だけではタンパク質の正確な配列はわからない場合が多い。一方mRNAには、最終的にタンパク質を構成するアミノ酸配列の情報が完全な形で写し取られているため、タンパク質機能を解析する上でmRNAの配列は非常に重要な情報となる。RNAは化学的に不安定でそのままでは解析できないため、RNAの塩基配列を一度安定なDNAに逆転写7)して完全長cDNAを合成し、その塩基配列をDNAシーケンサー8)で解読する。しかし当時は、短いmRNAから長いmRNAまで偏りなく全種類の完全長cDNAを作製することは技術的に困難であった。カルニンチ氏は、耐熱性逆転写による伸長反応の工夫やキャップ・トラッパー法9)などの開発により、完全長cDNA作製の技術を確立した。理研は、この技術を用いてマウスの約103,000個の完全長cDNAを記述したデータベースを作成し世界中の研究者に活用され、山中伸弥氏もこの中からiPS細胞の初期化因子の候補を選定した。
2. CAGE(Cap-Analysis of Gene Expression)法の開発
ゲノムの機能を理解するためには、RNAの同定だけでなく、広大なゲノム中に点在する個々の遺伝子がどのように選択され、転写される遺伝子の組み合わせが決まるのか、その転写制御メカニズムを解明する必要があった。細胞種や細胞の状態ごとに異なる遺伝子発現制御の全体像を解析するためには、精確かつ網羅的な遺伝子発現プロファイル(いつどこでそれぞれの遺伝子がどれくらい発現しているか)が必要である。カルニンチ氏は、転写開始点と呼ばれるmRNAが書き写される領域の先頭(5’末端)を含む短い領域(タグという)をDNAシーケンサーで解析する方法を開発した。読み取った配列をゲノム上にマッピングしてタグを数えることで、転写開始点を同定するとともに、各転写開始点から書き出されているRNAの数を定量することができた。また、一部分のみをシーケンスすることで解析の効率も上がった。
3. 生命科学へ与えたインパクト
従来、長いゲノムDNAの中でRNAに転写される領域は一部に過ぎず、タンパク質の情報がある約2%以外は意味のないジャンク(くず)DNAと考えられていた。しかし、カルニンチ氏の開発した技術を用いて解析した結果、1)ゲノムの大半がRNAに転写されている、2)従来100種程度と言われていたncRNAが23,000個以上存在し、転写されたRNAの半分以上がncRNAである、3)従来の常識と違い多くのDNA領域で両方向の転写が見られる、などが判明した。大量のncRNAの発見は埋もれていた遺伝子情報の存在を明らかにするものであり、その後の様々な研究により実証された。
カルニンチ氏は、最近ではCAGE法と一分子の次世代シーケンサーと組み合わせ、約3,000種のサンプルから、転写機能を制御するプロモーターとエンハンサーの発現マップを作成し、ヒトゲノム上に約200,000個のプロモーターを同定した。これらのプロモーターで制御される遺伝子やncRNAには、多様な臓器のがんで異常な発現を示すものが見つかっており、がんの新しい診断マーカーになることが期待される。

以上のようにカルニンチ氏の開発した解析技術は、ゲノム研究に不可欠であり、大量のncRNAの発見や転写制御機能の解明などに大きく貢献してきた。今後の医療応用も期待できる。カルニンチ氏の業績は、科学計測およびその周辺の領域における基礎研究に著しく貢献するものとして高く評価される。

1) DNA(DeoxyriboNucleic Acid):デオキシリボ核酸。4種類の塩基が二重らせん構造でつながり、遺伝情報は塩基の並び方(塩基配列)によって書かれている。
  2) mRNA(messenger RiboNucleic Acid):リボ核酸(RNA)の一種。DNAの塩基配列として書かれたタンパク質の情報が、RNAの塩基配列に転写されたもの。
  3) リボソーム:細胞内小器官の一つで、転写されたRNAの情報に基づきタンパク質を合成する。タンパク質とRNAの複合体。
  4) ncRNA(non-coding RNA):タンパク質を作る情報を持たないRNAの総称。
  5) FANTOM(Functional Annotation of the Mammalian Genome):理化学研究所が中心となり、約20カ国、114の研究機関が参加する国際研究コンソーシアム。
  6) ENCODE(The Encyclopedia of DNA Elements):米国立ヒトゲノム研究所が、2003年に開始したヒトゲノムの全機能要素の解析を目指す国際プロジェクト。
  7) 逆転写:通常の転写とは逆にRNAの配列をもとにDNAを合成すること
  8) DNAシーケンサー:DNAの塩基配列の並びを読み取る機械。
  9) キャップ・トラッパー法:RNAの端にキャップ物質を結合し、逆転写反応でcDNAを合成・接合した直後、特殊な酵素で合成が不完全なcDNAを除去し、完全長cDNAのみを抽出する技術。

2.研究開発助成 (12件、助成金総額 1,200万円)

当財団のホームページ等にて公募を行い、応募のあった中から、当財団選考委員会および理事会にて研究開発助成金受領者12名を選出しました。
助成対象となった研究は、先端技術に関するもので、いずれも今後その成果・発展が期待されます。

  研究者(五十音順) 研究題目 助成金
1 大阪大学
大学院基礎工学研究科
准教授 岡本 行広
脂質ナノ膜場を分離場とする革新的キラル分離法の開発 100万円
2 京都大学
白眉センター
特定准教授 金 玟秀
1分子レベルでのユビキチン修飾システムの計測とダイナミクス解明 100万円
3 筑波大学
国際統合睡眠医科学研究機構
准教授 坂口 昌徳
質量分析計と光遺伝学による眠気の分子実体の同定 100万円
4 福井県立大学
生物資源学部 生物資源学科
准教授 平  修
ナノ微粒子質量分析法による分析病理法の確立と診断への応用 100万円
5 名古屋工業大学
工学部 物理工学科
助教 田中 雅章
メスバウアー分光測定による強磁性体/半導体接合界面の局所磁性評価 100万円
6 京都大学
大学院工学研究科
助教 内藤 豊裕
微小構造体を用いたポンプ一体型カラムの性能に影響を与える構造的要因の解明 100万円
7 群馬大学
大学院医学系研究科
准教授 中島 崇仁
質量分析装置を用いた臨床用ガドリニウム造影剤の体内イオンバランスに及ぼす影響 100万円
8 熊本高等専門学校
生物化学システム工学科
准教授 二見 能資
赤外吸収強度による有機溶媒中のアルコール分子のプロトン供与性の計測法の構築 100万円
9 大阪大学
大学院工学研究科
助教 松山 智至
全反射結像ミラーを使った結像型蛍光X線顕微鏡の開発 100万円
10 京都大学
大学院工学研究科
助教 森本 大智
世界最高感度レオロジーNMRの開発と応用 100万円
11 大阪大学
大学院理学研究科
助教 薮田 ひかる
赤外放射光マイクロトモグラフィー開発による小惑星上の有機物と水の3次元分布解明 100万円
12 東北大学
電気通信研究所
准教授 山末 耕平
走査型非線形誘電率顕微鏡に基づくナノスケール自発分極定量測定法の開発 100万円

なお、島津賞表彰式・研究開発助成金贈呈式、並びに島津賞受賞記念講演は、次の通り行います。

日 時 平成29年2月24日(金)
    表彰・贈呈式 14:00~14:50
    島津賞受賞記念講演 15:00~15:50
    懇親会 16:00~17:00
場 所 京都ホテルオークラ(京都市中京区河原町御池)

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