研究プロジェクト:2013年度

先端融合領域イノベーション創出拠点形成プログラム

 研究期間   : 平成18~27年度
        (平成20年度再審査により継続課題に決定、平成24年度に中間評価を受け、A評価判定)
 研究課題名  : 「未来創薬・医療イノベーション拠点形成」
 総括責任者  : 総長 山口 佳三
 協働機関   : 塩野義製薬 代表取締役社長 手代木 功
            日立製作所 代表執行役 執行役社長 東原 敏昭
        住友ベークライト株式会社 代表取締役社長 林 茂
        日本メジフィジックス株式会社 代表取締役社長 竹内 豊
        三菱重工業株式会社 取締役社長 富永 俊一

概 要

 本プロジェクトでは、患者さんの生活の質(QOL)を最優先したタンパク修飾技術を用いた次世代創薬と光計測技術を用いた個別化医療との融合を具体的な出口とし、そのための実践的研究と人材養成のための拠点を形成する。近年の創薬開発研究はバイオベンチャーと連動した欧米メガファーマが先行している。また、医療診断治療機器は、他国の巨大企業による寡占が進み、我が国の国際競争力の低下が加速している。この状況を打破し、我が国から国際市場に次世代医薬品や次世代医療機器を系統的に生み出し、タンパク修飾技術と個別化医療それぞれの市場での世界標準化につなげるため、産学協働研究に最適な北海道大学のキャンパス内に未来創薬拠点と未来医療拠点を設け、それぞれ塩野義製薬と日立製作所が協働機関として参加する。

 まず北大の創薬グループと塩野義製薬は、タンパク製剤の薬効を制御できる糖鎖修飾などによる患者QOLを高める医薬品開発研究や疾患特異的タンパク質同定と機能解析を元にした新たな診断薬開発研究を行う。一方、北大の医療グループと日立製作所は、定量性を向上した半導体PETの実験及び臨床応用の開発研究を行う。さらに、両グループの研究領域を融合することで、半導体PETによる小動物・ヒトの生きたままでの薬物動態の定量による迅速で正確な創薬方法の新たな世界標準化を目指す。また、新たな糖化合物などを用いた独自の診断薬を開発し、半導体PETにより体内の生体機能の微小な変化を非侵襲的かつ超早期に局在診断し最適な治療に結びつける。これらを通して、大学および各企業それぞれでイノベーションを指向した未来創薬・未来医療の先端融合領域を担う人材育成を行う。

 概ね5~7年後までに創薬と半導体PET計測技術の核となる技術シーズを確立し、その後は、本研究が2つの企業と大学が研究協力することによる融合の相乗効果を狙う。本拠点は、創薬側からみると、高精度PET利用による新薬の体内動態や効果判定が的確に行うことのできるトランスレーショナルリサーチの貴重な拠点となる。他方、先端医療側からみると、最新診断薬や次世代医薬品候補を他に先駆けて試用できる先端的医学研究拠点となる。10~15年をかけて、創薬と医療機器開発のネットワークをリンクすることで、現時点では各企業にも想像しにくい、これまでに例のない分子生命科学と先進医療工学の融合した統合的創薬・医療システムの先端融合領域拠点を形成する。

http://www.cris.hokudai.ac.jp/cris/innovahome/

研究成果展開事業 先端計測分析技術・機器開発プログラム

① 研究課題名 : 開発成果の活用・普及促進「疾患診断用全自動糖鎖解析装置の活用・普及促進」
  研究期間  : 平成23~25年度
  研究代表者 : 西村 紳一郎

概 要

 本プログラム「機器開発タイプ」において開発した疾患診断用全自動糖鎖解析装置を開放(共同利用)します。この装置は、生体物質からの一連の糖鎖解析の操作を全自動で行うことが可能です。 糖鎖の簡便な分析を可能にする全自動糖鎖プロファイル解析システムを開放(共用)することにより、従来とは全く性質の異なる臨床検査値として糖鎖プロファイル情報が予後診断などに活用され、個の医療(テーラーメイド医療)の普及・浸透に寄与するほか、糖鎖構造の網羅的解析が可能となることで、ポストゲノム研究の進展にも貢献が期待されます。

② 研究課題名 : 機器開発タイプ〈領域特定型〉「瞳関数制御による高度多機能光学顕微鏡の開発」
  研究期間  : 平成21~25年度
  研究代表者 : 国立大学法人浜松医科大学光量子医学研究センター 寺川 進
  研究分担者 : 山本 条太郎

概 要

 液晶空間変調器(SLM)を顕微鏡光学系に組込み、瞳面での波面(位相)制御をすることで光学系全体の収差を補正して、広視野高深部に亘って精度の高い3D計測ができる顕微鏡を開発します。これを基本に、変調器による照射輝点の走査と多点化を開発します。その応用として2光子法、共焦点法、蛍光相関法、TIRF法などの高度な機能を持つ顕微鏡を試作検証します。これにより、照明条件などが切り替えられ、多様な機能が実現可能となります。

③ 研究課題名 : 要素技術プログラム「対称を利用したタンパク質結晶化促進タグの開発」
  研究期間  : 平成22~25年度
  研究代表者 : 姚 閔

概 要

X線結晶構造解析法は、タンパク質分子の立体構造を原子の分解能で正確に決定するための最も優れた方法ですが、結晶化という障壁を乗り越えなければなりません。一般に、対称性の高い分子は結晶化確率が高いことが、理論的にも統計的にも照明されています。この事実に基づき、本開発では、タンパク質分子を2量体化あるいは3量体化することで分子に2回あるいは3回軸対称を付与し、結晶化を促進するような要素技術(ペプチド性タグ)の開発を目指します。

http://www.jst.go.jp/sentan/

イノベーションシステム整備事業(地域イノベーションクラスター戦略支援プログラム)

(国際競争力強化地域)「北大リサーチ&ビジネスパーク」
 研究期間  : 平成24~28年度
 研究課題名 : 世界をリードする「健康科学・医療融合拠点」の形成
 総括責任者 : 事業総括・西岡純二
 研究分担者 : 五十嵐靖之

概 要

“技術シーズの開発から事業家まで一貫した産学官の研究開発支援基盤”の構築を進める北大リサーチ&ビジネスパークを核に、「食」の機能性分析・評価機能の強化、食素材の高付加価値化をはじめとした「食」・「健康」・「医療」領域の融合・発展的な研究を推進するとともに、「食」のスペシャリストの育成、知のネットワークの構築、研究設備の共用化など、『ヘルス・イノベーション』の展開に向けた高度・先進的な取組を展開します。

最先端研究開発支援プログラム(日本学術振興会)

 研究期間   : 平成21~25年度
 研究課題名  : 免疫ダイナミズムの統合的理解と免疫制御法の確立
 研究部代表者 : 大阪大学・審良 静雄
 研究分担者  : 稲垣 冬彦

概 要

 新たな知を創造する基礎研究から出口を見据えた研究開発まで、さまざまな分野及びステージにおける世界のトップを目指した先端的研究を推進することにより、我が国の中長期的な国際的競争力、底力の強化を図るとともに、研究開発成果の国民及び社会への確かな還元を図ることを目的としています。

 免疫ダイナミズムの統合的理解と免疫制御法の確立を目指し、自然免疫から獲得免疫までの動的機構を、イメージング技術やシステムバイオロジーを用いて包括的、総合的に理解します。

特別教育研究経費 研究推進(戦略的)プロジェクト

 事業名   : 「自然免疫のナノ領域での機能解析」-先端電子顕微鏡群との異分野融合-
  研究期間  : 平成23~27年度
  プロジェクト代表者  : 創成研究機構長 上田 一郎
  研究分担者 : 綾部 時芳

概 要

 北海道大学が有する「世界で唯一」の電子顕微鏡群の解析データを組み合わせる「新たな研究手法」を用いて、腸における自然免疫と食品との関係を明らかにすることで、機能性食品等の評価・確立をし、健康食品やサプリメントの開発など、疾病の予防法や新規治療法の開発に寄与する。

特別教育研究経費 研究推進(戦略的)プロジェクト

 事業名   : 次世代ポストゲノム科学を活用した早期診断・予防法の実証的展開研究教育拠点の形成
  研究期間  : 平成25~29年度
  プロジェクト代表者  : 次世代ポストゲノムセンター長 門出 健次

概 要

 タンパク質、脂質、糖鎖、細胞レベルである次世代ポストゲノム科学研究成果をもとに、産学連携を活用し、第3世代のポストゲノム科学として微量早 期診断技術の開発と腸管免疫による疾患予防法の開発を達成し、少子高齢化が進行する我国の健康長寿社会に貢献する。

創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業(文部科学省)

 研究期間  : 平成24~28年度
 補助事業名 : 創薬等支援のためのタンパク質立体構造解析総合技術基盤プラットフォームによる支援と高度化(低エネルギーX線利用を中心としたタンパク質立体構造解析の支援と高度化)
 課題管理者 : 高エネルギー加速器研究機構・千田 俊哉
 分担課題管理者 : 田中 勲

概 要

 本課題では、タンパク質の立体構造解析を通じて創薬プロセス等に役立つ生命現象の分子基盤を明らかにするための構造解析研究プラットフォームの構築、運営とその高度化を推進する。そのために、放射光X線を用いたタンパク質の結晶構造解析を中心とした立体構造解析の支援と高度化を行い、それらを利用者に供するシステムを構築する。具体的には、高エネ機構とSPring-8の両放射光施設の既存のタンパク質構造解析ビームラインの運用と、ビームタイム供給および解析支援を行う。高度化として、ビーム強度の増大、ビームの安定化などを図ると共に、結晶サンプルの取り扱いや測定環境の向上などの周辺技術開発も進め、それらを順次実装して世界でも競争力のあるビームライン群として整備する。支援および高度化を通じて、それに携わる人材の育成も図る。生産領域およびバイオインフォマティクス領域と協調して解析パイプラインを運用し、これを産学界に広く開放するだけでなく、ニーズの積極的な掘り起こしとパイプライン内での有機的な情報共有を図り、構造生物学の専門家以外も参加しやすいワンストップサービスを提供する。

先端研究基盤共有・プラットフォーム形成事業(文部科学省)

 研究期間  : 平成25~27年度
 補助事業名 : 先端NMRファシリテイの共用促進プログラム
 課題管理者 : 大学院先端生命科学研究院長 出村 誠

概 要

 北海道大学先端NMRファシリテイは、先端生命科学研究院。次世代ポストゲノム研究センターポストゲノムタンパク質解析イノベーションハブに設置された800MHzの溶液NMR装置を中心とする生体高分子の高度な解析技術を特徴とする研究施設と、理学研究院・高分解能NMR研究室に設置され600MHzの溶液、固体装置による幅広い分野の測定に対応する研究施設から構成される。北大独自の機器共用事業や依頼測定を通じその共用促進にも力を入れている事が特徴である。

 本補助事業では、本学独自の機器共用システム(オープンファシリテイ)により学内外への共用提供を進めている、先端NMRファシリテイに設置されたNMR装置群について、補助金を活用した様々な事業の実施により、先端のNMR装置群の産業界での利用を進め、日本の科学技術力と産業競争力の向上に貢献し、我が国の研究基盤の向上を目指す。

 3年間の事業期間で産業利用を促進するための体制や制度を構築し、補助事業期間終了後も機器共用システムにおいて、産業利用が継続的に維持される事を目標とする。

光・量子融合連携研究開発プログラム(文部科学省)

 研究期間  : 平成25~29年度
 研究課題名 : 中性子と放射光の連携利用によるタンパク質反応プロセスの解明
(アミド基転移酵素におけるアンモニア輸送制御機構の解明)
 課題責任者 : 京都大学大学院理学研究科・三木 邦夫
 委託課題管理者 : 姚 閔

概 要

 タンパク質は生命体の主要要素であり、光合成や呼吸における電子伝達反応、生命を維持するための酵素反応など、ほとんどすべての生体内化学反応の担い手となる重要な物質である。従って、その作用メカニズムの解明は、生命科学の発展への貢献のみならず、バイオ材料や医薬品などへ応用にも極めて重要である。一方、水素はタンパク質を構成する原子のおよそ半分を占め、その機能や物性に密接な関わりがあるにもかかわらず、従来のX線構造解析による水素の決定には、技術的な困難があった。また、水素原子の可視化に有効な中性子線解析においても、限られた利用機会や分解能の低さのため、タンパク質の構造・機能解明には十分な成果が得られたとは言いがたい。本研究では、J-PARCにおけるタンパク質用中性子ビームラインの充実、中性子線と放射光X線との連携利用による高分解能解析技術基盤の整備を行うとともに、それによって、タンパク質を用いる新たな産業展開のために、水素原子の構造情報や分子の電子状態が機能解明に重要である光合成や呼吸に関わるタンパク質や創薬ターゲットとなるタンパク質を研究対象として、中性子と放射光という二つの量子ビームの連携利用に基づくタンパク質の高精度解析の技術基盤の確立を目的とする。併せて、生命科学研究者の量子ビームの複合利用を促進する。