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戦略的創造推進事業CREST研究領域 > 生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出

研究領域

戦略目標

「生命現象の統合的理解や安全で有効性の高い治療の実現等に向けたin silico/in vitroでの細胞動態の再現化による細胞と細胞集団を自在に操る技術体系の創出」

研究領域名

生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出

研究総括

山本 雅(沖縄科学技術大学院大学 細胞シグナルユニット 教授)

概要

 生命体は環境刺激に応答する機構とホメオスタシス維持機構の動的バランスにたっています。本研究領域では、ゲノムやたんぱく質・脂質をはじめとする 生体高分子が織り成す生命現象を無細胞系、細胞、細胞集団のレベルで観察・実験・計測し、この生命体の動的システムを時空間の視点で統合的に理解することを目指します。同時に、これらの研究を基盤として、生命現象を自在に操る技術の創出を追求します。
 具体的には、近年急速に発展した高速・高分解能の計測・分析技術や数学、物理学、工学、情報・計算科学などを含む先端科学を生命科学と融合し、従来のアプローチでは踏み込めなかった動的かつ複雑な生命現象の作動原理を解明しようとする研究を対象とします。生命体の動的システムを数理科学に基づくモデリングやシミュレーションを活用して理解するなど、新しい方法論の確立につながる学際的視点を持つ先導的な研究を推奨します。

領域アドバイザー

秋山 徹 (東京大学分子細胞生物学研究所 所長/教授)
浅井 潔 (東京大学大学院 新領域創成科学研究科/産業技術総合研究所 生命情報工学研究センター 教授/研究センター長)
巖佐 庸 (九州大学大学院理学研究院 教授)
加藤 毅 (京都大学大学院理学研究科 教授)
鈴木 貴 (大阪大学大学院基礎工学研究科 教授)
高田 彰二 (京都大学大学院理学研究科 准教授)
竹縄 忠臣 (神戸大学大学院医学研究科 特命教授)
豊柴 博義 (武田薬品工業株式会社医薬研究本部 生物分子研究所 主席研究員)
中野 明彦 (東京大学大学院理学系研究科 教授)
西川 伸一 (理化学研究所発生・再生科学総合研究センター 副センター長兼グループディレクター)
深見 希代子  (東京薬科大学生命科学部 学部長/教授)
本多 久夫 (兵庫大学健康科学部 教授)
三品 昌美 (立命館大学総合理工学研究機構 客員教授)
※上記のほかに1名を予定しています(5/31現在)

研究総括の募集・選考・研究領域運営にあたっての方針(平成24年度)

・生命現象の動的かつ複雑な作動原理の解明と制御技術の創出を目指します。

・細胞・細胞集団を用いた研究課題の設定を求めます。

・生命科学と、数学・情報科学・計算科学/物理学・化学・工学等との異分野融合を目指します。平成24年度の研究提案としては、特に数学との融合によるアプローチにチャレンジする研究提案を重視します。

・現実の生命現象の観察・実験・計測が伴わないモデル・シミュレーションのみの提案は対象としません。(実験系に基づいたモデル・シミュレーションでも、モデル・シミュレーションを実験系で検証するでも可とします。)

・高性能の機器を駆使した、精確で高品質のデータ取得が望まれます。


具体的には下記の通りとなります。

 複雑に変化する生命体を理解し、制御するためには、この生命体を動的システムと捉え、個々の生命現象を時空間の視点で統合的に理解することが重要です。本研究領域では、これまでの生命科学の枠を越えて、生命科学と様々な分野との融合、つまり、生命科学と数学・情報科学・計算科学との融合や生命科学と物理学・化学・工学との融合を駆使してブレークスルーを図り、従来のアプローチでは踏み込めなかった動的かつ複雑な生命現象の作動原理を解明し、これらの研究を基盤として生命現象を自在に操る技術の創出を目指します。

 平成24年度の研究提案募集においては、生命科学と数学・情報科学・計算科学、その中でも、生命科学と数学との融合によるアプローチにチャレンジする研究提案を重視します。これを遂行するには、生命の情報をいかにつかむかが重要なポイントになり、生命現象の観察・実験・計測から空間的な静止像を精確に描写し、さらにこれに時間軸を入れた動的な情報を加えることが必要です。そのために、(1)近年急速に発展した高速・高分解能の計測・分析技術の活用、(2)分子生物学・細胞生物学を土台としたナノテクノロジー技術の利用、(3)特異性の確実な抗体や核酸プローブ、化合物プローブの利用、によるデータの取得が考えられます。ついで、このように取得した精確な情報をいかにモデルにつなげるかが次のポイントになります。近年、バイオインフォマティクスを駆使して様々なシグナル伝達や遺伝子発現、また代謝産物のネットワーク解析が進み、細胞シグナルネットワークや神経回路ネットワーク解析などでいくつか先導的研究が動き始めていますが、複雑な生命現象への数学の寄与はまだ十分ではなく、ここを厚くする研究提案を期待します。これらのポイントを押さえ、実験事実に基づいて構築したモデルからシミュレーションを通して、生命現象の実験的事象を予測し、予測した結果を実験科学へフィードバックすることで実験的に検証することが可能になります。この作業を繰り返すことで、動的かつ複雑な生命現象の作動原理を明らかにし、それを制御する「鍵」を見出すことに挑戦する提案を望みます。

 なお、数学によるモデル構築を極めて重要視しますが、それがなくても大きなブレークスルーを成し遂げ、複雑に変化する生命体を理解し、制御することが可能になるような研究提案も考慮します。

 研究提案においては、扱う生命現象は指定しませんが、多細胞生物の生命現象を対象とし、細胞・細胞集団を用いた研究課題の設定を求めます。ただし、多細胞生物の生命現象を理解するために単細胞生物を研究対象に含めることは禁じません。動的かつ複雑な生命現象の作動原理の解明には、分野を超えた研究者の協働が必要です。研究チームには生命科学のみならず、数学・情報科学・計算科学/物理学・化学・工学等の分野の研究者の参画が望まれます。

 また、本研究領域の運営にあたっては、同じ戦略目標下に設定された、さきがけ「細胞機能の構成的な理解と制御」研究領域(研究総括:上田 泰己 理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター プロジェクトリーダー)と連携し、相乗効果を挙げ、効果的・効率的に研究を進めていきます。


※なお、本研究領域ではCREST「ライフサイエンスの革新を目指した構造生命科学と先端的基盤技術」研究領域(研究総括:田中 啓二 東京都医学総合研究所 所長)とのあいだで、以下の図のような研究テーマの差別化を図ります。


ライフサイエンス

上図において「生命動態」は「生命動態の理解と制御のための基盤技術の創出」研究領域を、「構造生命科学」は「ライフサイエンスの革新を目指した構造生命科学と先端的基盤技術」研究領域をそれぞれ示します。

山本 雅研究総括による研究領域説明会を開催しました(東京1月18日、大阪1月20日)

       
 −山本 雅 研究総括による説明の動画−  【当日の配布資料はこちら】