生命機能メカニズム解明のための光操作技術

戦略目標

「生命科学分野における光操作技術の開発とそれを用いた生命機能メカニズムの解明」

研究総括

七田 芳則(立命館大学 総合科学技術研究機構 客員教授/京都大学 名誉教授)

概要

 本領域では、光によって生体を制御する革新的な技術の開発を目的とします。このため、「操作」および「観察」とそれらの技術を活用した「機能解明」の3つを領域の柱とし、異分野による連携、融合による新しい生体機能制御技術の確立を目指します。
 近年、ライフサイエンス分野では、光の特性を活かした様々な操作技術の開発により、生命現象の理解が飛躍的に進展しようとしています。例えば、オプトジェネティクスは、光感受性タンパク質の神経細胞への発現と特定波長の光照射によって、脳神経回路の機能解明に革命的な変化をもたらしました。また、最近では、光感受性タンパク質を用いた酵素活性や細胞内シグナル伝達の操作技術、ゲノム編集などとの組合わせによる遺伝子発現の制御技術など、新たな生体機能制御技術の萌芽も確認されます。
 これらの技術開発が爆発的に広がろうとしている背景には、光関連タンパク質の同定や関連因子の知見が過去70年以上にわたって膨大に蓄積され、これらタンパク質を利用した生体への応用の基礎ができあがっていたことが挙げられます。そのため、基礎的な知見のさらなる展開により既存の技術の弱点を解消し、さらに、世界的にも新奇な光操作技術の開発が喫緊の課題として浮かび上がっています。
 以上のことから、本研究領域では、生体機能を光によって操作する技術、光操作によって表出する生命現象を観察・計測・解析する技術、さらにはそれらの技術を用いて生命機能の解明を目指す研究開発を推進します。領域の運営にあたっては、我が国が強みを持つ光生物学や光学、ナノテクノロジー、工学、生理学などとの連携を促すことで、革新的な光操作技術の確立を目指します。

 

本研究領域は、文部科学省の選定した戦略目標「生命科学分野における光操作技術の開発とそれを用いた生命機能メカニズムの解明」のもとに、平成28年度に発足しました。

領域アドバイザー

伊佐 正 京都大学 大学院医学研究科 教授
上田 昌宏 大阪大学 大学院生命機能研究科 教授
大内 淑代 岡山大学 大学院医歯薬学総合研究科 教授
太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 教授
片岡 幹雄 奈良先端科学技術大学院大学 名誉教授/一般財団法人 総合科学研究機構 中性子科学センター サイエンスコーディネーター
高本 尚宜 浜松ホトニクス株式会社 中央研究所 室長代理
寺北 明久 大阪市立大学 大学院理学研究科 教授
寺﨑 浩子 名古屋大学 大学院医学系研究科 眼科学 教授
德富 哲 大阪府立大学 名誉教授
能瀬 聡直 東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授
森 郁恵 名古屋大学 大学院理学研究科 教授
山中 章弘 名古屋大学 環境医学研究所 教授

研究者

採択
年度
氏名 所属 課題名
その他情報




28

五十嵐 啓 カリフォルニア大学アーバイン校
医学部
アシスタントプロフェッサー
高速光操作による、記憶行動を支える脳回路同期機構の解明と回復
伊藤 博 マックスプランク脳科学研究所
Memory and Navigation Circuits Group
リサーチグループリーダー
空間選択的光操作を用いた脳内生成モデルに基づく行動決定機構
井上 謙一 京都大学
霊長類研究所
助教
光操作による神経ネットワークの高解像度5D解析法の確立を目指した基盤技術開発
大川 宜昭 富山大学
大学院医学薬学研究部(医学)
講師
記憶痕跡活動の可視化が開く記憶の新たな操作法
川上 隆史 山梨大学
生命環境学部
助教
ペプチド系分子ツールを基盤とする蛋白質光操作・光観察技術の開発
河野 恵子 名古屋市立大学
大学院医学研究科
講師
細胞老化の鍵を握る脂質新機能の光操作による解明
高山 和雄 大阪大学
大学院薬学研究科
特任助教
光照射により任意の組織においてゲノム編集・遺伝子発現操作する技術の開発
角田 聡 科学技術振興機構
さきがけ研究者
新規酵素型ロドプシンを用いた視覚再生の挑戦
徳田 崇 奈良先端科学技術大学院大学
物質創成科学研究科
准教授
完全ワイヤレス・インプランタブル光操作デバイスの実現
野間 健太郎 名古屋大学
理学研究科
特任助教
光による革新的ゲノム改変技術の開発
野村 雄高 自然科学研究機構
分子科学研究所
助教
長波長レーザーによる超深部顕微分光システムの開発
丸山 剛 北海道大学
遺伝子病制御研究所
助教
光操作型-生体内不均一変異細胞誘導と変異細胞の挙動解明
山下 貴之 名古屋大学
環境医学研究所
助教
動物行動の神経基盤解明のための非侵襲光操作法の開発




29

奥山 輝大 東京大学
分子細胞生物学研究所
准教授
自閉症の病態解明を目指した樹状突起スパインの光操作
加藤 英明 スタンフォード大学
医学部分子細胞生理学科
博士研究員
構造情報を基にした新規チャネル型抑制性光遺伝学ツール開発
河野 風雲 科学技術振興機構
さきがけ研究者
光駆動型抗体を基盤とする革新的光操作技術の開発
近藤 邦生 自然科学研究機構
生理学研究所
助教
新規ウイルスによる光神経回路解析法を用いた摂食神経回路の解明
佐々木 拓哉 東京大学
大学院薬学系研究科
助教
末梢光変調による精神機能調節の解明
鈴木 友美 京都大学
大学院理学研究科
助教
光による生体膜機能制御
塚本 寿夫 分子科学研究所
生体分子情報研究部門
助教
内在受容体を利用した生命機能の新規光操作手法の開発
三上 秀治 東京大学
大学院理学系研究科
助教
生命活動をリアルタイムに追跡する超高速3D蛍光顕微鏡
宮道 和成 理科学研究所
多細胞システム形成研究センター
チームリーダー
比較光遺伝学: 社会行動を司る神経回路の進化
山吉 麻子 京都大学
白眉センター
特定准教授
眠れる遺伝子機能を呼び起こす革新的光操作技術の開発
吉井 達之 名古屋工業大学
大学院工学研究科
助教
光機能性小分子を基盤とした細胞内在性シグナル分子の自在な光操作
吉田 史章 九州大学
大学院医学研究院
准教授
光による不随意運動疾患根治法

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