東北大学 研究シーズ集

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甘草

育種学的手法及び飼料添加物による病気に強い動物の開発

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国内外の養豚生産現場で最も重要な病気は、複数の病原体の感染により豚が呼吸器病を示す豚呼吸器複合症(PRDC)である。宮城県畜産試験場との共同研究でマイコプラズマ性肺炎病変(MPS)低方向へ5世代選抜した結果、病変は減少し、相関反応として自然免疫能(貪食能:PA、顆粒球・リンパ球比率:GLR)、細胞性免疫能が高まり、液性免疫能であるSRBC特異的抗体産生能(AP)が抑制された。
海藻の飼料添加給与が液性免疫IgGやIgAを活性化させ、甘草の飼料添加給与が炎症性サイトカインを抑制するのでこれらの物質の利用により飼料への過度の抗菌剤添加を軽減させる。さらに、抗病性育種の選抜実験としてマウスの自然免疫、獲得免疫および両者を同時に選抜する3系統と無選抜対照系を20世代選抜し、これらの免疫特性、抗病性を比較検討中である。本研究で得られた技術を産業界で活用したい企業や団体からのお問い合わせをお待ちしています。

農学研究科
鈴木 啓一 教授 農学博士
SUZUKI, Keiichi Professor

アミノ酸

高温高圧条件でのアミノ酸のペプチド化と新規炭素繊維

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特徴・独自性
生物体内では酵素などの作用でアミノ酸がペプチド化される。掛川研究室では無水、高温高圧環境下で触媒なしにアミノ酸の高重合度ペプチド生成に成功してきている。重合が難しいとされていたグリシンでは11量体、アラニンでは5量体など重合度の世界記録を作ってきている。アラニン5量体は、クモの糸に代表される重要な硬質「炭素繊維」であり、本研究は新規炭素繊維開発に有効と考える。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本研究を応用することで、切れないペプチド繊維(アラニンペプチド)と柔軟性のあるペプチド繊維(グリシンペプチド)を組み合わせることで、固くて伸びる新規炭素繊維を作り出せる可能性がある。

理学研究科 地学専攻
掛川 武 教授 Ph.D.
KAKEGAWA Takeshi Professor

アミロイド

アルツハイマー病バイオマーカー開発と予防・先制医療

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特徴・独自性
2025年までにアルツハイマー病根本治療薬の開発と市場化を加速させるために、アルツハイマー病の疾病概念や薬効評価のパラダイムが、従来の認知機能検査ベースからバイオマーカーベースへと大きくシフトしようとしている。特に、アルツハイマー病発症前から脳に蓄積する凝集アミロイドベータ蛋白やリン酸化タウ蛋白即ち病理像としての老人斑や神経原線維変化を「見える化」する脳脊髄液バイオマーカーや分子イメージング技術の開発を進め、先制医療や予防介入に繋げる道筋を明らかにしたいと考えている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
豊富な認知症症例、独自の血液・脳脊髄液バンクおよび東北大学PETセンターを有している。アルツハイマー病疾患修飾薬開発を目指す製薬企業やバイオベンチャー及び画像診断プローブを有しヒューマンサイエンスへの貢献を考えている企業との産学連携は不可欠と考えている。

加齢医学研究所
荒井 啓行 教授 医学博士
ARAI, Hiroyuki Professor

アミロイドβ

アルツハイマー病の新規根本治療薬の開発

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特徴・独自性
漢方生薬陳皮成分ノビレチンがアルツハイマー病(AD)の動物モデルAPPトランスジェニックマウスにおいてAβの蓄積を抑制し記憶障害を改善することを見出しました。また、ノビレチンを高濃度含有する陳皮がAD患者の認知機能障害の進行を阻止する可能性が示され、この陳皮エキスからノビレチンの活性を凌駕する抗認知症成分としてシネンセチンを新たに発見しました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
構造活性相関研究データに基づいて合成したプローブと選択的に結合する脳内の標的分子を特定し、この標的分子に結合して抗AD作用を持つ新規化合物の開発を行います。

薬学研究科 薬物療法学分野
山國 徹 准教授 医学博士
YAMAKUNI, Tohru Associate Professor

酵母を用いた認知症治療薬スクリーニング系の開発

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特徴・独自性
γセクレターゼを発現した酵母を用いて、アルツハイマー病患者脳内で生成されるアミロイドβの生成を検出するアッセイ系を開発した。家族性アルツハイマー病家系から見つかっている遺伝子変異を利用することで、特に毒性の高いアミロイドβ(Aβ42)の生成を検出することが可能である。レポーター遺伝子の発現、即ち酵母の生育・レポータ酵素を評価することにより、Aβ42を減少させる化合物、変異の同定に成功している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本法により、γセクレターゼの機能を調節・阻害して認知症治療を目指す、化合物、天然物、遺伝子等のスクリーニングを行うことができる。この技術を産業的に活用したい製薬・食品企業や団体との共同研究を希望する。

農学研究科
二井 勇人 准教授 農学博士
FUTAI, Eugene Associate Professor

アルゴリズム理論

理論計算機科学とその実用

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特徴・独自性
理論計算機科学、特にアルゴリズム理論の研究と、その様々な応用、実用を行っている。特に計算幾何学と呼ばれる幾何学情報処理における最適化理論では、世界的に高く評価されている。また、データマイニングを中心にしたビッグデータ科学については我が国でパイオニア的な実績を持ち、幾何学アルゴリズムを導入した数値データマイニング手法は広く引用されている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ビッグデータの高速処理と理論的な保証を持つ最適化、予測や診断システム設計のコアアルゴリズム設計や開発などがある。

情報科学研究科
徳山 豪 教授 理学博士
TOKUYAMA, Takeshi Professor

アルツハイマー病

アルツハイマー病バイオマーカー開発と予防・先制医療

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特徴・独自性
2025年までにアルツハイマー病根本治療薬の開発と市場化を加速させるために、アルツハイマー病の疾病概念や薬効評価のパラダイムが、従来の認知機能検査ベースからバイオマーカーベースへと大きくシフトしようとしている。特に、アルツハイマー病発症前から脳に蓄積する凝集アミロイドベータ蛋白やリン酸化タウ蛋白即ち病理像としての老人斑や神経原線維変化を「見える化」する脳脊髄液バイオマーカーや分子イメージング技術の開発を進め、先制医療や予防介入に繋げる道筋を明らかにしたいと考えている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
豊富な認知症症例、独自の血液・脳脊髄液バンクおよび東北大学PETセンターを有している。アルツハイマー病疾患修飾薬開発を目指す製薬企業やバイオベンチャー及び画像診断プローブを有しヒューマンサイエンスへの貢献を考えている企業との産学連携は不可欠と考えている。

加齢医学研究所
荒井 啓行 教授 医学博士
ARAI, Hiroyuki Professor

酵母を用いた認知症治療薬スクリーニング系の開発

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特徴・独自性
γセクレターゼを発現した酵母を用いて、アルツハイマー病患者脳内で生成されるアミロイドβの生成を検出するアッセイ系を開発した。家族性アルツハイマー病家系から見つかっている遺伝子変異を利用することで、特に毒性の高いアミロイドβ(Aβ42)の生成を検出することが可能である。レポーター遺伝子の発現、即ち酵母の生育・レポータ酵素を評価することにより、Aβ42を減少させる化合物、変異の同定に成功している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本法により、γセクレターゼの機能を調節・阻害して認知症治療を目指す、化合物、天然物、遺伝子等のスクリーニングを行うことができる。この技術を産業的に活用したい製薬・食品企業や団体との共同研究を希望する。

農学研究科
二井 勇人 准教授 農学博士
FUTAI, Eugene Associate Professor

レドックス制御によるアルツハイマー病予防の試み

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特徴・独自性
近年、アルツハイマー病をはじめとする加齢に伴う神経変性疾患は酸化ストレスによる細胞障害と神経炎症を基盤としていることが明らかにされている。これまでに我々は、転写因子NRF2による酸化ストレス応答の強化が多くの疾患を改善することを見いだしてきた。NRF2は強力な抗炎症作用も有することが明らかになったことから、NRF2活性化によるアルツハイマー病予防の可能性を検討している。

産学連携の可能性
一部の野菜にはNRF2を活性化する成分が含まれている。そこで、NRF2活性化作用を有する成分を増やすための作物品種改良、サプリメント開発などの事業に対して、細胞やマウスを用いた検証系を提供できる。

加齢医学研究所
本橋 ほづみ 教授 MD.PhD.
MOTOHASHI, Hozumi Professor

アルミナ

高機能カーボンナノチューブーアルミナ複合材料の開発

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特徴・独自性
分散が困難とされていた、カーボンナノチューブ(CNT)を配合したセラミック複合材料の開発に関して、CNTの剛性ならびに表面性状を制御することにより均一分散させたCNT/アルミナ複合材料の作製に成功した。さらに、無加圧焼結によりアルミナ単味の強度特性を大きく超える複合体を作製できている。これを背景に、試作したCNT/アルミナ複合材料の機械・電気的特性の向上と実用化に向けた基礎研究を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
トライボ応用、強度と耐摩耗性が要求される人口股関節等の生体材料、電気ひずみ効果を利用したマイクロアクチュエータ、数GHz~数10GHz程度の周波数帯における電波吸収材料への応用展開が期待される。

工学研究科
橋田 俊之 教授 工学博士
HASHIDA, Toshiyuki Professor

結晶配向制御した硬質セラミックスの高速・低温コーティング技術

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特徴・独自性
超硬合金工具の機械的特性や耐熱衝撃性を向上させるため、基材表面をα-Al2O3などの硬質材料でコーティングする必要がある。その手法として、化学気相析出(CVD)法が広く用いられるが、プロセスの高速化、低温化が課題であり、高い機械的特性を得るためには結晶配向制御も求められる。本研究グループは、CVDプロセスを高出力レーザーで活性化させることで、<span class="italic">c軸に配向したα-Al2O3膜を、従来法よりも約400度低温化かつ10-100倍高速で合成した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
レーザーCVDは、ZrO2やSiCなどの主要なエンジニアリングセラミックス材料のコーティング法としての研究実績も豊富にある。工具や耐熱基材などの保護コーティングに、新たな価値を付与する成膜技術として応用可能である。

金属材料研究所
後藤 孝 教授 工学博士
GOTO, Takashi Professor

アルミニウム合金

摩擦攪拌接合による難溶接材料の高品位接合技術の確立

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特徴・独自性
摩擦攪拌接合は、非消耗ツールによる固相攪拌現象を用いた固相接合技術である。溶融・凝固を伴わない低入熱接合法であるため、溶融溶接法では欠陥発生や諸特性劣化が避けられない構造材料を高品位に接合できる技術として注目されている。当研究室では既存または新規構造材料において、信頼性の高い接合部を得るために必要な接合ツールの開発、接合方案の構築、接合中の微細構造・特性変化の解明とその制御に関して研究している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
摩擦攪拌接合はアルミニウム合金を始め、鉄鋼やチタン合金等の構造材料の新規接合技術として期待されることから、航空・宇宙、輸送機器、インフラ、エネルギー産業等へ活用したい企業等との共同研究を希望する。

工学研究科 材料システム工学専攻
佐藤 裕 教授 工学博士
SATO, Yutaka Professor

アロマターゼ

乳がんにおけるホルモン作用

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特徴・独自性
乳がんの発育進展には女性ホルモンが重要な役割を担っており、その作用を制御することで乳がんの治療が可能です。我々は乳がん組織を病理学的に解析し、乳がんにおけるホルモン作用の本質に迫ります。そして得られた知見を細胞培養や動物モデル等様々な研究手法を用いて多角的に検証します。このように病理学的解析と分子生物学的解析を研究の両輪とすることで、オリジナリティーにあふれた研究成果を生み出したいと考えています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
乳がんの予後や治療効果に関する新規検査方法の開発や新規薬剤の治療効果の評価等が可能と思われます。

医学系研究科 病理検査学分野
鈴木 貴 教授 医学博士
SUZUKI, Takashi Professor

暗号

ビッグデータ時代の画像コンピューティングとセキュアICT

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特徴・独自性
第一に、実世界にあふれる膨大な画像データのセンシング・処理・認識・解析の研究を行っています。特に、サブピクセル分解能の画像解析を可能にする「位相限定相関法」を発案し、個人識別(顔、指掌紋、FKP、虹彩、X線画像の認識)、マシンビジョン、多視点3D計測、画像検索、医用画像解析などに応用しています。
第二に、世界最高性能の耐タンパー暗号処理技術および生体認証技術を核にしたセキュアICTの基盤システムを研究しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
画像情報工学、情報セキュリティ、バイオメトリクス、LSI、組込み技術の分野における産学連携を進めることができます。既に多数の企業、大学、研究機関、医療機関などの研究者や技術者が、分野を問わず訪れています。情報知能システム(IIS)研究センターのスタッフがご相談を受け付けます。
info@iisrc.ecei.tohoku.ac.jp

情報科学研究科 情報基礎科学専攻
青木 孝文 教授 博士(工学)
AOKI, Takafumi Professor

サイバーフィジカルシステムの情報セキュリティ技術とその応用

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特徴・独自性
実世界とサイバー空間のコンピューティングが融合する次世代ICT社会に向けた情報セキュリティ技術の研究を行っています。特に、暗号や誤り訂正符号等のセキュリティ機能を超高速・極低電力で行うHWおよびSWコンピューティング、システムを各種物理攻撃(システムに物理的にアクセスして行う攻撃)から守るセキュア実装技術、システムの利用環境(情報環境や電磁環境)に応じたセキュリティ最適化技術の関する研究を中心に行っています。

産学連携の可能性

情報セキュリティ技術の分野における産学連携を進めることができます。特に、組込みシステムセキュリティに関して、これまでに多くの国内外企業、大学、研究機関などと連携した実績があります。

電気通信研究所
本間 尚文 教授 博士(情報科学)
HOMMA, Naofumi Professor

仮想通貨(暗号通貨)

ブロックチェーンを活用した安全なクラウド・ストレージ技術および個人データ取引のための実用的スマートコントラクト技術の開発

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特徴・独自性
不特定多数のユーザ端末が供出する空きストレージとブロックチェーンを活用して、高度な安全性を実現するP2P型ストレージの構築技術を開発しています。構築ストレージは、中央管理サーバの問題に起因する保存データの大規模情報漏洩リスクも回避可能です。また、暗号通貨を報酬と利用料に使用し、全ユーザの公平なストレージ利用も実現します。
さらに、実用的なデータ商取引を可能にするスマートコントラクト技術も開発しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ブロックチェーン技術を活用したスマートコントラクトやフィンテックなどのBitcoin2.0型アプリケーション、モノインターネット(IoT)、医療情報データベース関連などの開発を行う企業との共同研究を希望します。

教育情報基盤センター
酒井 正夫 准教授 博士(工学)
SAKAI, Masao Associate Professor

安全設計

高圧ガスタービン環境における燃焼評価と気流噴射弁の技術開発

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特徴・独自性
燃焼は、温度、濃度、速度、高速化学反応といった多次元のダイナミックスが複合した複雑な過程です。当研究室は、高圧ガスタービン環境を実現できる世界的にも希な高圧燃焼試験装置を有し、高温高圧下の燃焼実験ならびにレーザー分光計測に独自性があります。航空宇宙推進系のみならず各種高圧化学反応炉の設計技術と安全評価技術、新燃料の燃焼技術、さらには高圧下の液体微粒化技術の研究開発にも取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
航空宇宙、自動車、電力、工業炉、化学プラント業界における、多様な燃料に対するガスタービン燃焼と評価、高圧噴霧生成と制御、高圧下のレーザー燃焼診断、化学反応炉の安全設計等に関する連携が可能です。

流体科学研究所 高速反応流研究分野
小林 秀昭 教授 工学博士
KOBAYASHI, Hideaki Professor

安全保障

ニュートリノによる原子炉運転モニター

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特徴・独自性
ニュートリノは素粒子の一種であり、核分裂反応後のβ崩壊に伴い多量に発生する。原子炉運転により発生するニュートリノの量は、短期的には原子炉が発生している熱エネルギーに比例し、長期的な発熱量あたりの減少量は、核燃料の燃焼度を表す。ニュートリノによる原子炉運転監視は、IAEAの新技術の候補の一つにもなっている。ニュートリノ科学研究センターでは、素粒子実験のためのニュートリノ検出技術を生かして原子炉運転モニターを開発している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
小型ニュートリノ検出器により、原子炉運転のモニターを現行のシステムとは独立に行うことができる。装置開発では、運転中の原子炉での実用試験が必要であり、そのためには電力会社の協力が必要である。

ニュートリノ科学研究センター
末包 文彦 准教授 理学博士
SUEKANE, Fumihiko Associate Professor

アンチセンス

核酸医薬への展開を目指した架橋反応性人工核酸の開発

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核酸医薬は標的に対して相補的な塩基配列を持つ人工的に化学合成された核酸分子である。核酸医薬による遺伝子発現制御方法は、アンチセンス法、siRNA法、デコイ法などが知られており、21世紀の新しい創薬として注目を集めている。最近、蛋白を発現しないnon coding RNAが遺伝子発現制御に重要な働きをもつことがわかってきており、核酸医薬の新たな標的として注目されている。我々は次世代の核酸医薬の開発を目指し、遺伝子に対して高い効率で反応する新規架橋反応性人工核酸を開発した。
遺伝子に対する選択的な化学反応は、核酸医薬を用いた遺伝子発現制御方法を効率化するのみならず、従来にはない、遺伝子改変技術として展開できる可能性を有することから、その有用性は非常に高いと考えられる。さらに本技術では共有結合した2本鎖DNAを容易に調整できることから、有用なDNA材料の創製も可能であり、この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

多元物質科学研究所
永次 史 教授 薬学博士
NAGATSUGI, Fumi Professor

アンテナ

ミリ波パッシブイメージング装置の開発と実用化

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ミリ波は、衣類、炎、壁等を透過する性質を持っています。また、あらゆる物質は熱雑音として電磁波を放射しています。この2つの性質を利用して、衣服等の背後の危険物が放射するミリ波を受信し、これをパッシブに完全無侵襲で検知することが可能であり、これを実現するミリ波パッシブイメージング装置の開発を進めてきました。
ミリ波帯は波長が1 mm~10 mmの電磁波であり、ミリ波を用いる利点として、テラヘルツ波や赤外線に比べて画像の空間分解能が低いものの衣服等の透過率が高いこと、物体から放射された微弱なミリ波を増幅するための低雑音増幅器が存在し、電磁波を照射しないパッシブ方式が実現できる周波数帯であることが挙げられます。
現在、装置は主に空港・港湾等の水際で使用するセキュリティー機器として企業との共同研究により開発を進めていますが、火災・警察・医療等への応用も検討したいと考えています。今後ミリ波パッシブイメージング技術の応用分野はさらに広がるものと考えており、産業界で応用を検討したい企業・団体との共同研究を希望します。

工学研究科
佐藤 弘康 助教 工学博士
SATO, Hiroyasu Assistant Professor