【科学技術振興機構】平成20年度　研究年報／代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御に関する基盤技術の創出

・	最先端レーザー等の新しい光を用いた物質材料科学、生命科学など先端科学のイノベーションへの展開

・	プロセスインテグレーションによる次世代ナノシステムの創製

・	持続可能な社会に向けた温暖化抑制に関する革新的技術の創出

・	花粉症をはじめとするアレルギー性疾患・自己免疫疾患等を克服する免疫制御療法の開発

・	細胞リプログラミングに立脚した幹細胞作製・制御による革新的医療基盤技術の創出

・	精神･神経疾患の診断･治療法開発に向けた高次脳機能解明によるイノベーション創出

・	高信頼・高安全を保証する大規模集積システムの基盤技術の構築

・	新原理・新機能・新構造デバイス実現のための材料開拓とナノプロセス開発

・	生命システムの動作原理の解明と活用のための基盤技術の創出

・	社会的ニーズの高い課題の解決へ向けた数学／数理科学研究によるブレークスルーの探索（幅広い科学技術の研究分野との協働を軸として）

・	高セキュリティ・高信頼性・高性能を実現する組込みシステム用の次世代基盤技術の創出

・	異種材料・異種物質状態間の高機能接合界面を実現する革新的ナノ界面技術の創出とその応用

・	ナノデバイスやナノ材料の高効率製造及びナノスケール科学による製造技術の革新に関する基盤の構築

・	安全・安心な社会を実現するための先進的統合センシング技術の創出

・	通信・演算情報量の爆発的増大に備える超低消費電力技術の創出

・	次世代高精度・高分解能シミュレーション技術の開発

・	代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御に関する基盤技術の創出

・	光の究極的及び局所的制御とその応用

・	新たな手法の開発等を通じた先端的な計測・分析機器の実現に向けた基盤技術の創出

・	メディア芸術の創造の高度化を支える先進的科学技術の創出

・	情報通信技術に革新をもたらす量子情報処理の実現に向けた技術基盤の構築

・	教育における課題を踏まえた、人の生涯に亘る学習メカニズムの脳科学等による解明

・	がんやウィルス感染症に対して有効な革新的医薬品開発の実現のための糖鎖機能の解明と利用技術の確立

・	個人の遺伝情報に基づく副作用のないテーラーメイド医療実現のためのゲノム情報活用基盤技術の確立

・	医療・情報産業における原子・分子レベルの現象に基づく精密製品設計・高度治療実現のための次世代統合シミュレーション技術の確立

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戦略目標
代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御に関する基盤技術の創出

１．名称

代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御に関する基盤技術の創出

２．具体的な達成目標

　遺伝子発現情報も含めた細胞内の代謝変化を統合的あるいは網羅的に解析し、細胞の恒常性維持メカニズムを明らかにすることにより、細胞機能の向上や恒常性変調を改善する細胞制御のための基盤技術を創出する。
　具体的には、例えば、以下のような基盤技術の確立を目指す。

（1）

特定の細胞状態を規定する代謝産物群を同定し、定量的、経時的測定に基づき、異なる細胞状態を選別する技術

（ア）	化合物、RNAi等を用いた選択的代謝経路変調時に見られる、代謝産物群の動態解析
（イ）	病態、発生過程等における代謝産物群の解析による細胞状態の評価・分類

（2）

代謝産物の変化情報に基づく細胞機能モデリングと機能制御技術

（ア）	既存代謝産物データベース及び個別測定データに基づく、細胞機能モデリングと機能変化予測技術
（イ）	特定の代謝経路を特異的に制御する化合物の予測に基づく設計技術
（ウ）	予測に基づく機能向上及び新規機能付与細胞作製技術

３．目標設定の背景及び社会経済上の要請

　多くの生物種でゲノム配列情報を獲得しつつある現在、その膨大な遺伝情報を有効に活用し、社会に役立てることが期待され、また可能となってきている。そのためには、遺伝情報から作り出される蛋白質等を介して産生される代謝産物（脂質、糖、アミノ酸、核酸関連物質等）の動態を明らかにすることが不可欠である。
　代謝産物の情報を基にした細胞制御技術が有効に利用されると考えられる応用的分野としては、医療・創薬、農畜産物生産等があり、このような出口をにらんだ広範囲に応用可能な共通基盤技術の確立が望まれている。例えば、医療に関連するものとしては、疾患特異的な代謝マーカーは診断に有効利用できるし、代謝システムの解析から、病態を引き起こしている要因（病気の原因、二次的に症状を悪化させている要因等）を同定することにより、治療法の開発を促すことが期待される。また、代謝機能を制御することが可能となれば、動植物の生理機能を向上させることで、家畜や農作物の効率的生産、新機能付与へと結びつく技術への展開が期待される。
　このような切り口の研究開発は、生物が関わる分野にとって普遍的で有効に機能する基盤を提供するものである。従って、広範なライフサイエンス分野の底上げに大きく寄与するものであり、ライフサイエンスが関わる各産業分野（医療、農林畜産等）の競争力を高め、公共分野（環境保全、公衆衛生等）の効果を高めるなど、社会経済上大きな波及効果が期待されるものである。特に代謝研究は、我が国の優位が維持されている領域が多く、これらの研究基盤を有効に活用することは、従来のゲノム研究の成果を活用する研究開発が激化している先進国間の競争の中で、我が国の優位性を維持する上できわめて重要である。

４．目標設定の科学的裏付け

　ヒトゲノムの詳細配列が決定され、現在欧米ではポストゲノムをターゲットとした研究開発が急速に進展している。ポストゲノムの網羅的な解析においてトランスクリプトームやプロテオームに関しては、日米欧で熾烈な競争が行われている。その次に来るメタボロームは欧米においてもまだ端緒についた状況であり、日本はこれまでの技術的優位性を保っている。特に解析の主流となる低分子化合物の質量分析技術がそれを支えている。
　代謝変化の情報を基に生命現象の仕組みを解明するためには、代謝産物の定量的計測技術の開発は必要であるが、加えて単なる代謝産物情報の記載だけではなく、その情報の背後にある代謝制御因子（酵素、細胞内小器官等）の同定・解析をふまえた、代謝システム全体についてのモデル化を有効に行う技術開発が必要となる。システム全般を取り扱う研究については、現在欧米で精力的な基盤形成が進められており、この部分の研究開発の強化に早急に取り組むべきである。
　このような領域横断的な研究開発は、情報の共有化が重要であり、特に情報を武器に進める本戦略目標にとっては、得られた情報が活用できるデータベース構築が一つの重要要素となる。そのようなデータベース化は我が国においても精力的に進められており、連携をとりつつ推進していくことが重要である。

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研究領域

研究総括

代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御基盤技術

鈴木　紘一
（東レ（株）先端融合研究所　所長・専任理事）

　本研究領域は、細胞内の代謝変化を統合的あるいは網羅的に解析し、細胞機能の制御メカニズムや恒常性維持のメカニズムを明らかにし、細胞機能を効率的に制御・変換（機能の向上、改変、新規機能の付与など）したり、恒常性の乱れを改善・回復させる細胞制御基盤技術の創出に繋がる研究を対象とします。
　具体的には、1）細胞の代謝産物群の経時的、定量的測定結果をもとに、外部刺激を受けた細胞、病態や発生・分化過程にある細胞など、種々の細胞状態を規定する代謝産物群の同定、それにもとづく細胞状態の分類・評価、細胞状態の転移・変換に繋がる基盤技術の創出、2）既存あるいは個別代謝産物群の動態解析情報に基づく細胞機能のモデリングや細胞状態変化に伴う機能変化予測技術、およびこれらの研究にもとづき特定の代謝経路を特異的に制御する化合物の予測や制御物質の設計、新機能を付与した細胞作製技術、特定代謝経路の特異的修飾技術の開発などの研究が含まれます。

（所属・役職は、平成21年3月時点のものです。）

□小田　吉哉　（エーザイ株式会社コアテクノロジー研究所　統括課長）

「定量的メタボロミクスとプロテオミクスの融合」　