主な研究テーマ

バクテリアから動物細胞まで、細胞の増殖について研究しています

　バクテリアも我々ヒトも、細胞という基本単位で成り立っています。細胞が増えることは当たり前のように思えるかもしれません。しかしヒトの細胞はもちろん、単細胞のバクテリアですら、むやみに増えないように巧妙な増殖の制御メカニズムを備えています。私達は“生命の設計図：ゲノム” に基づいたそのメカニズムの解明、さらにゲノム改変（ゲノムデザイン）による新規な細胞機能の開発を目指しています。

ゲノム情報から未知の遺伝子の謎を解く

　細胞ゲノム生物学研究室では、納豆菌の仲間である枯草菌や、植物の葉緑体の起源といわれるシアノバクテリアなどの遺伝子機能や生体メカニズムを解明しています。これらは大腸菌と並んで世界中で研究が行われている微生物です。
枯草菌：黒い棒状のものが細胞、光っているのは枯草菌の胞子です。右下は成熟した胞子の電子顕微鏡による拡大写真です。
シアノバクテリア：光合成を行うためのクロロフィルを持っており緑色に見えます。地上に酸素をもたらした微生物であり、現在でも第一次生産者として地球環境を支えています。

哺乳動物細胞の細胞内外相互作用メカニズム

　我々動物の身体は、細胞を最小単位として構成されており、生体環境は細胞の増殖や分化が複雑に制御されることで成り立っています。これらの細胞増殖・分化は、細胞内の分子間相互作用と、細胞同士の相互作用によって厳密に調節されています。
　私たちは、これら二つの制御メカニズムを理解するために、最も単純な単一細胞種の培養系から、多細胞種を含むオルガノイド培養系、多種細胞共培養系、さらには動物実験までを階層的に用い、細胞内分子間相互作用から細胞間相互作用に至るまでの研究を進めています。主な研究対象は膵臓組織であり、正常組織における生体防御機構や、膵がん組織における抗がん剤耐性獲得メカニズムの解明に取り組んでいます。こうした研究を通して、正常な細胞とがん細胞の違いを分子レベルで理解し、その知見を新しい治療法の開発や生命現象の理解の深化につなげることを目指しています。

極限環境に生息する細胞の能力を調べる

　微生物の中には他の生物種が生存できない「極限環境」でも生存できる種がいます。私たちは強酸性、高温（pH 2.0、50℃）の温泉に生息する藻類やアルカリ環境（pH 10.0）に生息する食用藍藻スピルリナを材料として、これらの藻類がどうしてこんなに強いのか、強さに関わる遺伝子を使って他の生物を強化できないか調べています。

ゲノムや細胞機能をデザインする〜合成生物学〜

　実は枯草菌は組換え能力が特に高く、無限と言える程多くの遺伝子をゲノムに入れることができます。この特徴を活かして作られたのが通称「シアノバチルス１号」です。シアノバチルスは枯草菌のゲノムの中にシアノバクテリアのゲノム配列がクローニングされています。私達はゲノムを大規模に改変するためのツールとして、このような手法も用いています。

　さらに微生物の細胞機能を利用した有用物質生産システム「細胞工場」の構築にもトライしています。これまでにシアノバクテリアや藻類を用いて、色素や香料、希少植物ホルモンの生産に成功しました。