塩見（美）パネル
創発PO・創発アドバイザー一覧
創発PO：塩見 美喜子（東京大学 大学院理学系研究科 教授）
【専門分野】分子生物学、ＲＮＡ生物学
京都大学にて博士号取得後、ペンシルバニア大学ハワードヒューズ医学研究所、徳島大学ゲノム機能研究センター、慶應義塾大学医学部を経て、2012年 東京大学大学院理学系研究科教授。博士（農学・医学）。日本RNA学会会長、The RNA Society Director、日本分子生物学会副理事長などを歴任。2009年、猿橋賞を受賞。2018年、我が国の女性生命科学研究者初のEMBO Associate Memberに就任。精神遅滞を伴う遺伝性疾患の原因遺伝子fmr1の機能解明やmicroRNAなど小分子RNAによる遺伝子発現制御機構「RNAサイレンシング」の分子機序解明などを通して我が国のRNA生物学研究を牽引。トランスポゾンによるDNA損傷から生殖ゲノムを守るpiRNA機構の研究が高く評価される。piRNA機構の全容解明、生殖関連疾患の治療や診断への応用を目指す。
創発アドバイザー（五十音順）
- 阿形 清和
- 自然科学研究機構 基礎生物学研究所 所長
- 石黒 啓一郎
- 熊本大学 発生医学研究所 教授
- 伊藤 拓宏
- 理化学研究所 生命機能科学研究センター チームリーダー
- 倉永 英里奈
- 東北大学 大学院生命科学研究科 教授
- 小林 武彦
- 東京大学 定量生命科学研究所 教授
- 齊藤 博英
- 京都大学 iPS細胞研究所 教授
- 杉本 慶子
- 理化学研究所 環境資源科学研究センター チームリーダー
- 中戸川 仁
- 東京工業大学 生命理工学院 准教授
創発研究者一覧
2022年度採択
（塩見（美）パネル）
革新的な生体量子解析法の創生による細胞内動的機能の解明
NVセンタを利用した量子計測は、～(5nm)3の微小領域におけるNMR/ESR解析と生体微小環境の構成因子である(pH、温度等)の高感度同時計測が可能です。本研究では高感度量子計測による生体解析を新たなナノ構造により細胞内において実現することで、細胞内動的機能を解明し、量子ダイナミクス生物学の創生により神経変性疾患の解明・治療法の開発など社会的イノベーションを実現します。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
非コードRNAを用いた核内コンパートメントの制御と理解
ゲノムの極めて大きな領域を占める非コードゲノム領域には、ゲノム中を転移するトランスポゾンや、タンパク質をコードせずRNAとして機能を果たす非コードRNA等が含まれます。本研究では、これら非コードゲノムの機能メカニズムを明らかにし、さらに人工的に制御する技術の開発を目指します。非コード領域の存在が細胞の遺伝子発現パターンや運命決定にどのように寄与するか?といった、新たな生物学領域の開拓につなげていきます。
（塩見（美）パネル）
栄養応答性を司る新規内分泌システムの探索
多細胞生物にはホルモンを介して栄養状態の変化に柔軟に適応できる内分泌システムが備わっています。本研究では、モデル生物であるショウジョウバエの組織・細胞特異的な遺伝子操作技術、独自の実験系、最新技術を最大限に駆使し、生命活動の根幹を支える栄養応答に関わる内分泌システムの普遍性と多様性を明らかにします。本研究を通して、既知の内分泌システムを改めて見直し、栄養応答に関わる新たな内分泌システムの全体像を理解します。
（塩見（美）パネル）
一次繊毛を介したベクトル情報による多細胞統御メカニズム解明
私たちのからだの中のほとんどの細胞は繊毛というアンテナで外部の環境を受容しています。私はこの「細胞のアンテナ」が細胞外の力のベクトル(大きさ+方向)を感知していることを発見しました。本研究では私の得意とする革新的光学顕微鏡技術によるブレークスルーで、このベクトル受容の「しくみ」と「はたらき」を明らかにし、新たな生体情報「ベクトル情報」による生体機能制御という新たな研究領域の創出を目指します。
（塩見（美）パネル）
初期胚分裂の染色体継承機構とその適応・潜在能の理解
ゲノム情報を担う染色体は、受精に始まる一連の有糸分裂サイクルにおいて、安定に維持、継承される必要があります。しかし、人を含む脊椎動物の初期胚は、体細胞とは顕著に異なる特徴を持ち、その染色体継承の仕組みは謎に包まれています。本研究では、先端の可視化、操作技術をメダカ初期胚に導入し、脊椎動物の初期胚分裂における染色体継承機構の基本原理の確立と、秘められた適応力、潜在能力の抽出に挑みます。
（塩見（美）パネル）
コラーゲン繊維を直交させずに平面状に一方向に配向させる原理の解明
私たちの身体を構成する組織・器官がそれぞれ最適な機能を発揮するためには、コラーゲン繊維を適切な配置に並べる必要がありますが、この仕組みはこれまでに明らかにされていません。理由は、生体内のコラーゲン繊維の動態を「見る」ことが極めて難しいからです。私は、コラーゲン繊維と細胞の相互作用をライブで見ることが可能な実験系を用いることで、「直交させる」「平面上に並べる」「束にする」といったコラーゲン繊維の配向化パターンが生みだされる基本原理の解明に挑戦します。
（塩見（美）パネル）
内的・外的要因による植物幹細胞運命制御網の解明
維管束は、植物の物質輸送を担う重要な組織系です。維管束は多様な機能細胞から構成されており、それらは維管束幹細胞から作られます。本研究では、私が新規開発した維管束分化誘導系VISUALを駆使することで遺伝要因と環境要因がおりなす制御ネットワークがどのように維管束幹細胞の運命を決定するのかを明らかにしていきます。またそれらの知見を基にして、維管束幹細胞運命を自在操作できる技術開発へとつなげます。
（塩見（美）パネル）
変化する環境下での卵の品質を管理する方法の開発
卵は環境の影響を受けやすいため、卵の品質管理は、地球環境変動における種の保全や食料確保、さらには人類の生殖医療にまで、幅広い分野での鍵です。本研究では、環境が卵に与える分子レベルでの変化を明らかにし、卵の品質を予測する数理モデルの作成を目指します。さらに、体細胞から生殖細胞へのmRNAの輸送経路を明らかにし、生体内で卵の品質を管理するナノドラッグ・デリバリー法の開発を目指します。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
雄性減数分裂期における中心小体の制御
世界中で約１５％のカップルが不妊症を抱えており、その分子基盤の理解と治療法の確立は早急な社会命題です。本研究では、雄性生殖細胞で染色体の正常な分配を担保し、また精子の鞭毛形成時に主要な働きをする中心体と呼ばれる構造体に着目し、その分子制御の解明を目指します。精子の中心体は受精を介して受精卵へと引継がれるため、本研究は不妊症のみならず、ヒトの発生異常や遺伝病の理解にも繋がることが期待されます。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
連動する三種のイオンチャネルの活性化と集合離散動態
私たちが熱いと感じる時、まず43℃以上で開くTRPV1チャネルがCa2+を細胞内に流入し、このCa2+刺激によりTMEM16AがCl-を細胞外へ流出します。この際の細胞内外の電位差の変化により、電位依存性Na+チャネルが一斉に開き、活動電位が発生・伝導して情報を脳に伝えます。本研究では、これら連動する三種のチャネルの個々の分子の構造動態と分子間の集合離散を高速原子間力顕微鏡で観察し、チャネルの連動性と分子間相互作用の関係を解明します。
（塩見（美）パネル）
遺伝子位置情報から遺伝子機能予測 - 「転写ファクトリー」概念の立証研究
RNAの多くはランダムな場所ではなく特定の場所、いわゆる「転写ファクトリー」で産生されることが明らかになりつつありますが、その詳細は不明です。私は、この概念を実験的に立証し、更に、転写ファクトリーは単純な物理的RNA工場ではなく、機能的に近い遺伝子を系統的に集め総合的に制御することを改めて提案します。本研究は、遺伝子の位置情報から遺伝子の機能を予測する新しい研究シーズの創出につながることが期待されます。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
アーキアがもつ始原的クロマチン構造の理解と操作に向けて
我々真核生物の起源となった原核生物群「アーキア」は、真核生物ゲノムの制御を司るクロマチンという構造のプロトタイプをもつことが示唆されています。本研究は、アーキアがもつ始原的クロマチンの構造と機能を解明することで、クロマチンの進化に迫ることを目指します。また、クロマチンの人為的制御を介してアーキアゲノムを操作することで、アーキアがもつ極限環境耐性や独自の代謝経路の強化・応用を目指します。
（塩見（美）パネル）
多彩な昆虫クチクラの普遍的な構築原理の解明
昆虫のクチクラ（体を覆う殻）は、普遍的な階層構造をベースとして実に多彩な性質～甲虫のクチクラの硬さ、タマムシのクチクラの鮮やかな“玉虫色”、等々～を示します。本研究ではそのベースとなる構造をつくりだす分子レベルの原理の解明を目指します。昆虫が持つ緻密かつ立体的な構造構築技術の原理を理解することは、昆虫の多様性を支える物質的基盤を理解することであり、新たな材料技術のシーズにもなると考えます。
（塩見（美）パネル）
植物のエピゲノムパターン構築機構の解明と応用
DNAメチル化などのエピゲノム修飾は長期的遺伝子抑制記憶であり、動植物ゲノムに多く含まれる転移因子やウイルス等の有害配列に特異的に蓄積し、発現を抑制します。私は、植物がエピゲノム修飾をゲノム上に正しく構築する機構解明や、その自然界での役割の理解に加えて、それらを基軸とした生物種横断型人為的エピゲノム編集技術の創出と発展的応用により、SDGs達成に貢献しうる“GMOフリー” な有用植物作出技術の開発に挑戦します。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
大規模ゲノム解析の新たな価値を拓く情報解析基盤の創出
ゲノム上で転写・複製・修復などのイベントがどう協調的に連携し、統合されているかを体系的に理解することは医学・生命科学において重要な課題です。本研究では、様々なゲノム情報を収集可能な次世代シーケンサを駆使したデータ駆動形解析と数理モデリング・機械学習技術を融合させた「大規模マルチオミクス解析システム」を構築し、複雑なゲノム制御機構を体系的に明らかにするための情報学的基盤を創出します。
（塩見（美）パネル）
遺伝子発現を制御するゲノム折り畳み構造のクライオ電子顕微鏡解析
長鎖DNAを介した遺伝子制御を高解像度で理解するために、エンハンサー・プロモーター間に形成されるDNAループ構造を試験管内で再現して、クライオ電子顕微鏡観察を行います。本研究を実現するために、新しい電子顕微鏡観察スキームや核に見立てた人工細胞上にDNAループを裏打ちする技術も開発します。本研究は、クロマチン高次構造変化がもたらす細胞分裂の異常や癌化に関しても、新たな知見を与えることが期待されます。
（塩見（美）パネル）
創るトランスクリプトームにより迫る生命の設計原理
ゲノムの情報はトランスクリプトームへと転換されることで生命の設計図となるため、この仕組みが分かれば「ゲノムからどのように生命が組み立つか」が明らかになります。本研究では、精製されたゲノムから試験管内でトランスクリプトームを創る技術を利用し、生命の設計原理の解明に挑戦します。本研究は、生命の設計図というべき分子情報の理解だけでなく、物質から生命を創る技術や、デザイン生命の開発につながります。
（塩見（美）パネル）
蛋白質超分子システムの細胞内導入による「解析」と「工学」
細胞内では複数種の蛋白質が動的に会合し、高度に制御された機能発現を実現します。この様な超分子システムの真髄を理解し応用するには、合成生物学によるBottom-up構築実験が重要です。本研究では、自由自在に蛋白質超分子を設計し、細胞内構築できるペプチド技術を開発します。これを用いて天然の蛋白質超分子の形成・機能発現メカニズムを「解析」します。更に、細胞「工学」に応用し、酵素群を人工集積化して有用物質の生産を試みます。
（塩見（美）パネル）
原始RNA集団における自己複製体の創発と進化
生命の起源では、原始地球に供給された短いランダム配列のRNA集団 (原始RNA集団) から自己複製体が創発し、進化によって生命の特徴を獲得していったと考えられています。本研究では、私がこれまでに携わってきた進化実験の知見と技術を原始RNA集団に適用し、これらの過程を実証します。この試みにより、未だ理解に乏しい原始 RNA 集団の動態を進化生物学に基づいて解明する新たな研究領域を創出し、生命の起源の包括的理解に繋げます。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
革新的順遺伝学が拓く花粉運命決定機構の包括的理解
本研究では革新的なスクリーニング技術を開発して、花粉を構成する２種類の細胞、栄養細胞と精細胞それぞれの分化を制御する転写因子群を網羅的に同定します。そしてその転写因子間の関係性を調査することで、ひとつの細胞から花粉という組織が成熟するまでの分子メカニズムの全容を解明します。その知見から植物の分裂分化の共通原理に迫ります。それに加えて、創出したスクリーニング技術を用いて、様々な種類の細胞の運命決定因子を同定して、それを利用して細胞運命を転換させる技術の創出を目指します。
（塩見（美）パネル）
恒常性システムの起源の解明 - 形態形成から恒常性維持へのステージ遷移 -
組織幹細胞を中心とした器官の恒常性を維持する仕組みの基盤は、胎児期に形態形成と共に生み出され、生後に引き継がれると考えられていますが、その過程は十分に理解されていません。本研究では、これまで全く明らかにされてこなかった、幹細胞及び器官の形態形成期から恒常性維持期への転換過程を明らかにし、恒常性システムの起源と創出原理を理解するとともに、その成果を研究・医療分野へ応用するための技術基盤を確立します。
（塩見（美）パネル）※研究開始の猶予制度を利用中
タンパク質に組み込まれた糖鎖修飾コードの解明と糖鎖修飾制御
糖タンパク質は、タンパク質部分と糖鎖部分から構成されています。タンパク質部分は、遺伝子の情報を設計図として合成される一方で、糖鎖部分に関しては、設計図の存在が明らかとなっていません。本研究では、基質タンパク質に組み込まれた分子コード（アミノ酸配列）により、糖鎖修飾が制御されているという仮説のもと、基質分子の中に存在する糖鎖修飾コードを見出し、その糖鎖制御メカニズムを明らかにすることを目指します。
（塩見（美）パネル）
陸上植物の単相世代における有性生殖システムの進化
陸上植物進化の基部で分岐したコケ植物タイ類アカゼニゴケは、高山などに生息する雌雄同株の植物で、その性分化は季節依存的です。本研究では、タイ類のモデル植物であり雌雄異株であるゼニゴケとの比較から、雌雄同株誕生に伴う性染色体進化の過程と、アカゼニゴケが獲得した環境に応答した性分化システムを解き明かします。本研究の成果は、生物に共通した性の進化への理解と植物の新規の環境応答機構の発見に繋がると期待できます。
2021年度採択
（塩見（美）パネル）
”蛇足”創出ロードマップ
手足を持たないヘビの細胞を、手足の元となる四肢前駆細胞へと転換し、ヘビ四肢、すなわち本物の“蛇足”を構築することはできないか。本研究では、これまで蓄積された発生生物学の知見と、ダイレクトリプログラミング、ゲノム編集など近年開発された革新的技術を結集することにより、この「仮想器官」の人工創出に挑戦します。この試みから得られる成果は、決して（故事の）蛇足とはならず、器官発生原理理解の深化および細胞再生治療技術の開発促進に資することが期待されます。
（塩見（美）パネル）
植物の器官新生過程における細胞運命決定と自己組織化機構の解明
植物は驚くべき再生能力を持っており、組織片を培養することで多能性幹細胞を新生し個体を再構築できます。人類は植物の再生能力を組織培養などの場面で長年利用してきたにも関わらず、植物はなぜ細胞の分化状態を柔軟に変化させて幹細胞を新生できるのか、またどうやって幹細胞は新たな秩序を再構築できるのか、という大きな謎をいまだに解明できていません。本研究では、再生の制御因子の機能解析と器官新生過程の多細胞動態解明を通して、器官再生メカニズムを多角的に解明することを目指します。本研究の成果は、組織培養技術の飛躍的な効率化につながることが大いに期待できます。
（塩見（美）パネル）
トップダウン型制御ネットワークの進化原理と生態系改変機構の解明
生物は、自らの形や性質を環境に応じて変化させることで、自然環境にうまく対応できるよう進化してきました。私は、この生物の環境応答性の進化や多様化を促進する機構として、トップダウン型遺伝子制御ネットワークに着目し、その機能と進化における有用性を検証します。さらに、これらが種間相互作用や生態系全体に影響する作用機構を解析することで、少数の遺伝子による生態系の自在な改変や、気候変動等に対する生物進化の未来予測を可能にする新たな学際的領域の確立を目指します。
（塩見（美）パネル）
細胞研究を革新する汎用アト流量制御基盤の創出
顕微鏡技術の発展によって、細胞内にあるオルガネラなどの非常に小さな構造が観察できるようになりました。一方で、観察している微小構造の内容物や構成成分などを直接評価する事は難しく、観察と評価にスケール的なギャップが存在します。私は、ナノスケールに先鋭化したガラスピペットを用いた極少の流量制御技術によって、細胞内の構造を直接操作・評価し前述のギャップの解消を目指しています。
（塩見（美）パネル）
微小管を軸とした細胞極性形成機構の解明
細胞極性形成において、細胞骨格形成を担う微小管は主要なプレイヤーの一つです。そのため微小管のネットワーク形成機構の解明は、細胞の極性形成を理解する上で非常に重要です。私は動植物に存在する非中心体性微小管ネットワーク形成に注目し、その形成機構を試験管内で再構成し、最新のクライオ電子顕微鏡で解析します。さらには細胞でもクライオ電子線トモグラフィー法による解析を行い、微小管を軸とした細胞極性形成機構の解明を目指します。
（塩見（美）パネル）
タンパク質翻訳機構のプロテオームレベルでの再考
翻訳中の新生タンパク質は、修飾・フォールディング・オルガネラ移行といった反応場を提供し、タンパク質の動態や量を調節しています。最近では、新生タンパク質の異常が疾病因子となることも明らかにされています。本研究では、既存技術では到達できなかった「翻訳中」に起きる生化学的イベントをこれまでにない深度と解像度で捉え、その意義を解明します。
（塩見（美）パネル）
動物における第4の光受容体が拓く光生物学の新領域
光を受容し応答することは生存にとって重要であり、動物では大きく分けて3種類の光受容体が報告されています。線虫は目を持たず、既知の光受容体も持っていませんが、光に対して忌避行動を示します。そのため、線虫は動物における第4の光受容体を持つと考えられ、私はこの未知の光受容体の同定に挑戦します。さらに光による発生制御、光による線虫防除に焦点を当て、光受容体を軸とした光生物学の新たな研究領域の創出を目指します。
（塩見（美）パネル）
合成生物学的手法による細胞外小胞の包括的理解と発展的利用
細胞外小胞(EV)の体内動態がどのように制御されているかを理解し、さらにこれを自在に操作することが可能になれば、基礎・応用の両面から多大なインパクトを与えることが可能になると期待されます。また、EVを利用した次世代医療技術を創出するには、EVに搭載する内包物のバラエティの充実と、その搭載効率・送達効率の最大化を図ることも重要です。私は、これらの点において新たな技術革新をもたらす創発的研究の遂行を目指します。
（塩見（美）パネル）
内在性レトロウイルスを介した全能性制御機構の解明
全能性とは、あるひとつの細胞がいかなる細胞種にも分化できる能力を指し、我々ヒトを含む哺乳動物においては、その後個体になる受精卵のみが唯一全能性を発揮できます。しかしながら、その性質や機能を担保する分子機構は、現在まで全く明らかにされていません。本課題で私は、生物進化の過程で感染した内在性レトロウイルスによる宿主ゲノム制御という新たな観点から、受精卵特有の全能性制御機構の解明を目指します。
（塩見（美）パネル）
染色体外環状DNAの包括的理解とその応用
私たちの遺伝情報は線状の染色体DNAに記録されています。しかし、がん細胞は巨大な染色体外環状DNAを蓄積していることが多く、その存在意義の解明が求められています。本研究では、染色体外環状DNAがどのようなメカニズムで産生されるのかという基本原理を解明し、ヒトの発生・分化・がん化・老化においていつ、どこで、どのような染色体外環状DNAが、何のために生成されるのかという環状DNAの未知なるポテンシャルを明らかにします。さらに染色体外環状DNAをバイオマーカーとした簡便で侵襲性の低い新規がん診断技術の開発を目指します。
（塩見（美）パネル）
器官形態形成を制御する環境依存性のシステミック機構
動物胚の体や器官の形を作る細胞や遺伝子が、栄養やホルモンなどの全身をめぐる物質で制御される仕組み(=システミック機構)を明らかにします。器官が作られる時期に摂食により栄養を取り込むアフリカツメガエルのオタマジャクシを使い、器官形成全般に重要な機能を持つ甲状腺の形態形成に着目します。栄養環境が甲状腺形態を制御する分子機構を明らかにし、さらに全身器官の形態形成を統合する機構の理解を目指します。
（塩見（美）パネル）
革新的リアルタイム三次元計測・操作技術の開発と応用
三次元空間の細胞や分子はミリ秒オーダーの活動や動態を示します。しかし既存の三次元スキャン計測による細胞の位置・活性の検出は秒オーダーの時間を要し、神経活動等ミリ秒の現象と時間スケールの乖離があります。本研究ではスキャンレスにシングルショット3D検出するライトフィールド技術を基盤に、生命現象が生じる過程をリアルタイムにナノ分解能計測・操作する革新的技術を開発し、神経ネットワーク老化機構を解明します。
（塩見（美）パネル）
やわらかな病原性エンベロープウイルスの構造解明
インフルエンザ、エボラウイルス病、COVID-19など、人類の大きな脅威である感染症の大半は 脂質膜（エンベロープ）を持つウイルスにより引き起こされます。ウイルス増殖機構の解明や薬剤の開発にはウイルス構造を明らかにすることが重要です。しかし、高い病原性と伝播性とは裏腹にエンベロープウイルスは柔らかくて壊れやすい性質を持つため、その構造は謎だらけです。本研究では、エンベロープウイルスの構造解析技術を確立し、構造解明に挑みます。
（塩見（美）パネル）
ヒト固有遺伝子を切り口にした多様なヒトらしさの生物学
私たちは他の動物よりも脳が発達し、寿命が長く、いくつかの病気になりやすい。どのような生物学的な仕組みによってヒトらしい特徴が生まれたのでしょう？この疑問に答えることにより、ヒトの進化的なルーツと、動物モデルでは研究が難しい病気について理解することができます。ヒトだけが持つ遺伝子を全て見つけ出し、脳や皮膚の発生と発がんの過程で働く可能性を検証し、ヒトらしさが作られる生物学的仕組みの解明を目指します。
（塩見（美）パネル）
小分子分泌による長距離乾燥応答の制御解明
植物は脳や神経をもたずして、離れた器官間で情報を伝達・共有し、劣悪環境でも生き抜いていますが、その詳細な分子メカニズムは不明です。本研究では、植物の乾燥ストレス応答における小分子分泌を介した根と葉間での長距離情報伝達機構を明らかにし、高等生物がもつ個体レベルでの情報統合システムの普遍性と多様性を解き明かします。さらに、分泌型小分子が持つ生理活性を活用し、乾燥耐性植物の創出につなげます。
（塩見（美）パネル）
遺伝学的スクリーニングによる神経機能老化機構の解明
私は線虫の遺伝学的スクリーニングを用いて、神経機能老化を引き起こす遺伝子を探索します。さらに、線虫の食餌である大腸菌について、その変異株の網羅的スクリーニングをもとにして、老化のトリガーとなる代謝物を探索します。これら二つのアンバイアスなアプローチによって、神経機能老化の本質的分子メカニズムを追求し、老化が遺伝的に緻密に仕組まれたものであることを証明したいと考えています。
（塩見（美）パネル）
ハブの形成を介した転写制御機構の統合理解
転写制御において中心的な役割を担うのはエンハンサーと呼ばれるゲノム中の調節領域です。本研究では、これまで個々に独立したモジュールとして理解されてきたエンハンサーの働きを、様々な核内情報を統合する「ハブ」として再定義し、その作用機序を分子から個体レベルに至るまで統合的に理解することに取り組みます。得られた知見は、多様な生命機能の操作・設計を実現する新規技術開発に向けたシードになると期待されます。
（塩見（美）パネル）
オートファジーの脂質コード
オートファジーは細胞内の主要な分解システムで、タンパク質、脂質、核酸、オルガネラなどを分解します。その破綻は老化、がん、神経変性疾患と関連します。オートファゴソーム膜の形成と分解のメカニズムは未だ十分に理解されていません。本研究は徹底的な脂質情報解析を通じて、オートファゴソーム膜の構築原理を理解します。また、液胞/リソソームでの脂質分解産物の同定と脂質代謝への影響を明らかにする研究を行います。
（塩見（美）パネル）
ヒト胚発生モデル構築によるヒト胚発生機構の解明
子宮内で進行する着床や胚発生機構は未だブラックボックスです。特にヒト胚発生研究は、胚の入手や胚への遺伝子操作の難しさから大きく遅れています。私はヒト多能性幹細胞から着床前の胚(胚盤胞)を模倣したブラストイドの作製に世界に先駆けて成功しました。本研究ではこの技術を用い試験管内で発生過程を経時的に観察・検証可能なヒト胚発生モデルの創出、着床・胚発生機構の解明を行い生物学・医療への貢献を目指します。
（塩見（美）パネル）
オルガネラ量ホメオスタシスの根底原理の解明
動物細胞において、同じ種類の細胞間では、ミトコンドリアなどのオルガネラの量は驚くほど類似しています。これは、オルガネラ量の恒常性（ホメオスタシス）を司るシステムが存在することを示唆していますが、その実態はほとんどわかっていません。本研究では、このオルガネラ量の恒常性維持システムの根底原理の解明を目指し、老化や糖尿病などのオルガネラ量が異常になる疾患の新たな治療法の提案を目指します。
（塩見（美）パネル）
様々な時間軸の「時」を決定する分子メカニズムの解明
様々な時間スケールで「時」を測る生命現象が存在しますが、「時」を測る実体はなんでしょうか。例えば概日時計は、時計遺伝子のフィードバック制御がその実体であると考えられてきましたが、これは本当でしょうか。本創発的研究では、i) 概日時計、ii) 老化、iii) 寿命の３つの「時」に標的を絞り、これら時間情報を持った生命現象に着目して、「時」を生み出す分子メカニズムの理解を目指します。
2020年度採択
（塩見（美）パネル）
生命科学における還元的方法と構成的方法の統合による多様な生命現象の理解
生命には、いまだ多数のブラックボックスが存在します。そこで本研究では、生命科学の二大方法論－還元と構成－を統合した新規方法論「ボトムアップジェネティクス」を確立し、任意の生命システムが機能するための必要十分条件を迅速に決定可能とします。さらに、ボトムアップジェネティクスを用いて多様な生命システムの再構成を実現し、高い改良性と移植可能性を付与することで、革新的バイオテクノロジーを連続的に創出します。
（塩見（美）パネル）
細胞質の区画化と流動性を制御する分子機構の解明
癌細胞はブレブと呼ばれる動的な細胞膜構造を形成して運動します。本研究では、ブレブに着目することによって明らかになった「細胞質を区画化し、その一部においての特定のタンパク質の組成を変化させる分子機構」や「細胞質の流動性を局所的に変化させる分子機構」など、細胞質の持つユニークな性質を解き明かします。そして、それらの異常がどのような病態を引き起こすかについて明らかにします。
（塩見（美）パネル）
ミトコンドリア病の未知の病態形成機構の解明
ミトコンドリア独自のゲノム、mtDNAの突然変異により発症するミトコンドリア病は、病態が多様かつ複雑で、病態形成機構も不明です。その解明にはモデルマウスを用いた病態解析が有効ですが、mtDNAの改変は非常に困難でミトコンドリア病モデルマウスの樹立は進んでいません。本研究では、独自の手法を用いて新規ミトコンドリア病モデルマウスを複数樹立し、その病態比較を通じてミトコンドリア病の病態形成機構の理解を目指します。
（塩見（美）パネル）
血中異常タンパク質分解系の普遍性確立と応用展開
細胞の中の異常なタンパク質を適時厳密に分解することは恒常性維持に重要です。しかしほ乳類の細胞外領域（血液中など）のタンパク質は、漠然と勝手に分解されると考えられ、その詳細は見過ごされてきました。申請者は細胞外の異常タンパク質を選択的に分解へ導くCRED経路を世界に先駆けて発見しました。本研究はこの血中異常タンパク質分解システムなる新領域をイノベーションし、新たな研究分野を開拓します。
（塩見（美）パネル）
植物RNAiの理解と応用:自在な人工ゲノム発現にむけて
植物のRNA干渉（RNAi）は外来遺伝子の発現を抑制するため、人工ゲノムを用いた次世代作物の創出は困難が予想されます。本研究は、独自の生化学アッセイ系の開発を通して植物RNAiを深く理解します。また、その知識を基盤として、望まないRNAiの阻害技術、そして遺伝子発現制御拡張ツールの開発を目指します。これらの新技術は今後人類が直面するさまざま課題を解決するためのシードになると期待されます。
（塩見（美）パネル）
筋組織リモデリングにおける細胞の若返り現象の解明
私たちの臓器は新しく生まれた細胞によって常に入れ替えられています。通常この過程には幹細胞の増殖と分化が重要です。一方、私は、昆虫では古い骨格筋がバラバラになって生じた筋断片が遊走・再集合し、新たな骨格筋に生まれ変わっている可能性を独自に見出しました。本研究では、細胞運命の転換から集団的細胞動態までの一連の過程を制御する分子メカニズムを明らかにし、細胞の若返りによる組織再構築原理の理解を目指します。
（塩見（美）パネル）
抗ウイルス防御における細胞内カルボキシル化修飾の包括的理解
インフルエンザやSARS-CoV-2ウイルスはパンデミックを起こし人類の存続を脅かす為、ウイルス感染防御機構の解明は喫緊の課題です。本研究では、私が世界で初めて発見した「細胞内タンパク質カルボキシル化」によるウイルス抑制機構の包括的理解を目指すとともに、新たな抗ウイルス防御戦略を提案します。
（塩見（美）パネル）
エネルギー代謝による組織形態形成・維持機構の解明
本研究は、エネルギー代謝経路のエネルギー産生とは異なる生命制御における全く新しい機能の解明を目指します。そこで生体イメージング解析に適したゼブラフィッシュや新規モデル生物である超速老化魚ターコイズキリフィッシュを駆使し、エネルギー代謝によって生じた代謝物が化学勾配などの特徴的な化学分布パターンを作り、それがパターン形成因子として働くことで胚の組織形成や成体組織の老化防御に関わる事を示します。
（塩見（美）パネル）
光により操作可能な生命現象の拡張と光遺伝学2.0の創出
人を含む多くの生物はロドプシンというタンパク質を用いて光情報を利用します。中でも微生物が持つ一部のロドプシンは、光により神経細胞の活動を制御できる研究ツール（光遺伝学ツール）として注目を浴びていますが、本研究では新規のロドプシンを発見・開発することで、光によって更に多様な化学反応や生体パラメータの制御を可能とする「光遺伝学2.0」を創出し、神経科学を超えた研究・医療・産業分野への貢献を目指します。
（塩見（美）パネル）
植物雌性配偶体をモデルとした細胞運命制御機構の解明
植物の雌の生殖細胞である雌性配偶体には、受精をする細胞である配偶子を一定の数にするために周囲の細胞の運命を維持するメカニズム、また配偶子に異常が起きた際、周囲の細胞の運命を転換させ配偶子を新生するメカニズムが備わっています。細胞内・細胞間コミュニケーションを介した細胞運命の決定・維持・転換機構を1 細胞レベルで明らかにすることで、植物細胞を維持する・産み出す制御システムの解明を目指します。
（塩見（美）パネル）
生殖non-coding RNA群を利用したカスタマイズイネの創生
イネをはじめとした多くの作物は、種子を利用することから、生殖のコントロールは、収量増産や安定供給に大きく寄与します。本研究では、1300種類のタンパク質をコードしないノンコーディングRNAsの生殖特性を明らかにします。これら機能性RNAを組み合わせ、世界各地のさまざまな環境下で安定した食料供給を可能にする「生殖RNAのオーダーメイドイネの構築」にむけた創発的研究に挑みます。
（塩見（美）パネル）
器官構築を司る多階層情報フィードバックの解明
我々の体は「形」と「機能」が調和した器官の組み合わせによって成り⽴っています。本研究では、1細胞ゲノミクスやイメージング技術を駆使して、胚発生全過程を対象として機能を規定する遺伝子発現・細胞分化ダイナミクスを計測し、形を作り上げる形態形成の時空間ダイナミクスと関連付けたデータを構築します。そして両者の制御関係の網羅的解析から、正確な器官形成機構の多様性と、その背後に潜む本質の解明を目指します。
（塩見（美）パネル）
分子シャペロンから理解する動的生命システム
本研究では、分子シャペロンという新たな切り口から、生命の理解のための鍵として注目される「液-液相分離現象」の制御と機能発現のメカニズム解明に取り組みます。そのために、立体構造解析、光操作ツール開発、細胞内および生体組織・生物個体の相分離光操作、から構成される包括的な研究を推進します。本研究によって、従来の学術体系が刷新され、医療や化学工業など多分野における革新的イノベーションを生むと期待されます。
（塩見（美）パネル）
ゲノム複製におけるＤＮＡポリメラーゼ間の協調的機能
細胞内には、正確性・反応の効率が異なるDNA合成酵素（DNAポリメラーゼ）が多く存在します。本研究はDNAポリメラーゼの間での協調的機能を解明し、大きなゲノムを複製するために必要な正確性と柔軟性のバランスを維持する機構を明らかにします。その成果をもとに、様々な疾患の原因となる突然変異が蓄積する仕組みを解明し、また、新たな遺伝子キャリアを構築するため、細胞内の複製を制御する技術基盤を確立します。
（塩見（美）パネル）※2021年12月卒業
哺乳類胚におけるプログラムされた発生休止の解明
生命活動の休止現象は、生物種や大きさを問わず幅広く見られる現象です。胎生の哺乳類は着床前期において、母体の環境や成熟度に応じて細胞分化と周期の停止を伴う「発生休止」を起こすことで、安定的な妊娠を可能にしています。しかし、そのメカニズムのほとんどは未解明です。本研究では、マウス胚における発生休止の分子機構を明らかにし、将来の多様な活動休止現象の本質的理解と応用研究を創出するイノベーションに繋げます。
（塩見（美）パネル）
RNA修飾編集技術の創発とその治療への応用
本研究は、RNA分子に施される化学修飾（RNA修飾）を編集するという、ゲノム編集の次の技術を開発します。具体的には、人工的なガイドRNAと、細胞内に存在するRNA修飾マシナリーの活用により、狙ったRNAの狙った場所にRNA修飾を導入可能とすることを目指します。本研究が成功すれば、トランスファーRNA修飾の欠損による８つの病気や、様々な遺伝子の終止変異による病気の治療に向けた基盤技術となります。
（塩見（美）パネル）
新生RNAライフサイクルを制御する転写終結機構の解明
本研究では、がんやウイルス感染などで頻繁に破綻が見られるゲノム作動制御、特に転写終結反応に注目しています。転写終結機構の破綻により遺伝子間領域にDNA損傷が誘導されますが、不明な点が多く残されています。本研究は独自の革新的新生RNA解析技術を駆使し、転写終結反応の分子機構とそれを介したゲノムストレス制御機構の理解を目標とします。さらに、得られた知見を応用し、新たな疾患治療標的の発見に貢献します。
（塩見（美）パネル）
個体成長を支える宿主微生物叢代謝ネットワークの解明
動物と共生する多数の微生物がどのような栄養素を供給し個体成長を支えているかについては、不明な点が多く残されています。本研究では、動物と多数の共生微生物との間の相互作用と代謝のネットワークが、宿主の成長や成熟後の生理機能を支える分子メカニズムの解明を目指します。本研究で同定した微生物栄養素などにより、機能性食品・医薬品・飼料開発や環境保全での破壊的イノベーションにつながるシーズ創出が期待されます。
（塩見（美）パネル）
1細胞統合メタボローム解析システムの開発
本研究では、1細胞中に含まれる親水性代謝物から脂質に至るまでの全代謝物の網羅的な計測が可能となる、1細胞統合メタボローム解析システムを構築することを目標とします。本システムが開発できれば、これまで集団の平均として算出していた代謝物の細胞内濃度を1細胞解像度で取得可能となり、医学や生物学をはじめとして、様々な分野の基礎研究における革新的な研究ツールとなる可能性を秘めています。
（塩見（美）パネル）
レーザー摂動を用いた細胞内分子操作による神経情報処理機構の解明
脳は神経細胞から成る巨大な回路網を形成しており、神経細胞間のシナプスを介した情報伝達により複雑な高次機能を発現しています。本研究では、集光レーザービームの局所力学摂動により、細胞内や細胞表面に局在する機能性分子集合体の分子動態を直接的に操作可能な手法を確立し、シナプスでの分子動態から神経活動に至る神経情報処理機構の分子論的理解を目指します。
（塩見（美）パネル）
遺伝子発現のタイミングの違いを生み出す新たな分子機構
正確な遺伝子発現の制御は個体の発生に重要です。また、その制御機構の異常は癌などの疾患の原因にもなります。したがって、正確な遺伝子発現の制御機構を解明することは生物学的にも医学的にも重要な研究課題です。本研究では、遺伝子発現の時空間的な制御機構のうち、特に遺伝子の発現のタイミングの違いを生み出す新たな分子機構を解明し、その成果をもとに遺伝子発現制御機構の新たな概念を確立することを目指します。
（塩見（美）パネル）
高分解能な空間プロテオミクス技術の開発
生物は様々な種類の細胞が適正に配置され相互に関係することで正常に機能しています。タンパク質は生命現象の主要な役割を担い、細胞内外で複雑なネットワークを形成しています。本研究では、タンパク質発現プロファイルを1細胞で取得する技術を確立し、それらを組織上で可視化する分析システムを創出します。生物を構成する全ての細胞について、個々の役割と連携をタンパク質レベルで解明することを目指します。
（塩見（美）パネル）
複製ストレス制御機構が引き起こす生命現象の総合的理解
1つのヒト細胞には60億塩基対のDNAが含まれ、これらを正確かつタイムリーに複製することは、正常な発生のみならず、がん化を抑制するために重要です。しかしDNA複製は様々な要因により障害（複製ストレス）を受け、細胞死やDNA変異の原因となります。本研究では複製ストレス制御因子に注目し、複製ストレスが関与する発生、がん、抗がん剤の効果や副作用などの生命現象を明らかにし、がんの治療に繋げます。
（塩見（美）パネル）
DNA修復反応の動的構造解析基盤の創出
生体の遺伝情報を担うDNAは種々の内的・外的要因によって化学構造が変化し、突然変異やがん化の原因となります。ゲノム恒常性維持を担うDNA修復酵素によるDNA修復反応は、ある時間で静止した構造を可視化することで議論されてきましたが、本研究では、従来の学問領域の枠組みを超えた分野横断型の研究を展開することで、DNA修復反応の進行を原子レベルかつリアルタイムで観測する動的構造解析基盤を創出します。
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