東北大学 研究シーズ集

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一分子ナノイメージング

ナノイメージングによる膜透過性ペプチド細胞内透過機序の解明

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様々な生体蛋白質から細胞膜を通過し細胞内に移行する膜透過性ペプチド(CPP)が見つかっている。CPP活用で蛋白質を細胞内に導入し機能させる技術の開発が試みられてきたが、導入効率の改善が課題となっている。CPPには直接的な観察方法がなく、その侵入の仕組みは長い間謎に包まれてきた。
我々は世界ではじめてCPP1分子の膜上での動態を7ナノメートルの精度で直接・高速に可視化・定量化する方法を開発した。その結果CPP侵入には細胞表面の受容体(CPP-receptor)に結合し、架橋し、細胞内取り込み機序を活性化させることが不可欠であり、CPP価数調整のみで結合速度を100倍に高め、導入効率も120倍に高められる事を示した。同時に、様々なCPPに共通するCPP-receptor遺伝子の単離・同定にも成功した。さらに、この技術を用いて改良したCPP利用により、直径40nmの鉄粒子を細胞内小器官に直接導入することにも成功した。
我々が開発した技術で高効率CPPの開発は飛躍的に改善されると考えられ、ガンや再生医学、皮膚老化防止薬の開発への応用が期待される。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している。

医学系研究科 感染病態学講座
鈴木 康弘 講師 医学博士
Suzuki, Yasuhiro Lecturer

遺伝子

魚類の稚魚発生機構の解明

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特徴・独自性
水産増養殖では、健康な稚魚(種苗)を安定的に生産することが不可欠です。増養殖の技術開発に貢献することを目的として、胚から稚魚への発生を制御している分子調節機構、飼料成分や飼育環境が発生におよぼす影響を解析している。ヒラメ脊椎骨のトランスクリプトーム解析も行った。最近は、海産魚類では視交叉上核に中枢時計が存在することを魚類で始め発見し、日照条件と生体リズム形成の関係についても研究を進めており、医薬学への応用も可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
親魚、稚魚用飼料の開発、魚類をモデルにした概日リズムに及ぼす薬剤の影響の解明。

農学研究科
鈴木 徹 教授 農学博士
SUZUKI, Tohru Professor

脳MRIデータベースを用いた発達、加齢に関する研究

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特徴・独自性
遺伝要因、生活習慣がそれぞれ脳発達、加齢にどのような影響を与えるかを明らかにすることで、生涯健康脳の維持を目指す。これが明らかになることで、ある遺伝的素因を持つ個々人がどのような生活習慣を送ると、生涯健康脳が維持できるかが明らかになり、認知症等、種々の疾患の一次予防、二次予防が可能になる。更に、独自性は世界でも屈指の大規模脳MRIデータベースを用いる点にある。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
運動、睡眠、食品、楽器、その他の趣味に関わる業種といった、種々の生活習慣に関わる製品を開発している業界が該当すると考えられる。

加齢医学研究所
瀧 靖之 教授 医学博士
TAKI Yasuyuki Professor

遺伝子検査

遺伝子検査ツールの開発研究

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特徴・独自性
我々の研究はPOCTとして実用可能な遺伝子検査ツールの開発である。これまでに開発したSTH法は、検査対象遺伝子をタグDNAに読み替え、そのタグDNAとの反応で特定ラインが青色に変化する試験紙:PASを用いて検査する極めて簡単な遺伝子検査法である。現在様々な用途での活用が検討され、豚肉混入検査キット、食中毒菌検査キット等幾つかの検査キットが実用化されてきている。今後我々は、ニーズの大きな各種感染菌の検査キット開発に注力して行きたい。

産学連携の可能性
最もニーズが高いと想定される用途は、結核/マラリア/デング熱/ジカ熱等の各種感染症の原因菌/ウィルスの現場検査と考えられる。POCT遺伝子検査に興味を持つ診断キットメーカー/検査キットメーカーととの産学連携を期待したい。

医工学研究科
川瀬 三雄 教授 工学博士
KAWASE, Mitsuo Professor

遺伝子診断

遺伝子検査ツールの開発研究

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特徴・独自性
我々の研究はPOCTとして実用可能な遺伝子検査ツールの開発である。これまでに開発したSTH法は、検査対象遺伝子をタグDNAに読み替え、そのタグDNAとの反応で特定ラインが青色に変化する試験紙:PASを用いて検査する極めて簡単な遺伝子検査法である。現在様々な用途での活用が検討され、豚肉混入検査キット、食中毒菌検査キット等幾つかの検査キットが実用化されてきている。今後我々は、ニーズの大きな各種感染菌の検査キット開発に注力して行きたい。

産学連携の可能性
最もニーズが高いと想定される用途は、結核/マラリア/デング熱/ジカ熱等の各種感染症の原因菌/ウィルスの現場検査と考えられる。POCT遺伝子検査に興味を持つ診断キットメーカー/検査キットメーカーととの産学連携を期待したい。

医工学研究科
川瀬 三雄 教授 工学博士
KAWASE, Mitsuo Professor

遺伝子発現制御

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

遺伝子・薬剤導入

イオン制御プラズマによるナノ・メディカル・アグリ応用技術開発

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特徴・独自性
人の手で触ることのできるような非平衡(低温)プラズマ中のイオン、電子、活性種(ラジカル)を制御して生成する技術(イオン制御プラズマ)を開発・活用することで、ナノエレクトロニクス分野ではナノ粒子・ナノカーボン・生体分子の複合物質を創製でき、医療分野では極めて低侵襲で細胞内に薬剤(抗がん剤)や治療用遺伝子を高効率で導入することができ、さらに農業分野では農薬に代わって殺菌を行うことができる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
イオン制御プラズマを、人に優しい低侵襲・高効率の遺伝子・薬剤導入装置、自然に優しい農薬不使用栽培システム、地球に優しい高効率電池電極材料創製等に応用する研究を行っている。プラズマの新たなナノ・メディカル・アグリ応用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。

工学研究科 電子工学専攻
金子 俊郎 教授 博士(工学)
KANEKO, Toshiro Professor

遺伝的多様性

水産生物における遺伝的多様性モニタリングシステムの構築

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特徴・独自性
遺伝的多様性の維持は、水圏生物の持続的利用や保全を図る上で重要なポイントです。本研究は、DNA分析と集団遺伝学的な解析を主なツールとして、1)自然集団の遺伝的構造や系統地理を明らかにして保全方策を提言し、2)栽培漁業の対象となっている魚介類について、放流種苗の遺伝的特徴や海域での種苗の生残率または再生産への寄与度を明らかにすることによって、より良い放流方法の確立に貢献することを目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
海洋や河川・湖沼の生態系の現況調査においては、種数や個体数だけではなく遺伝的多様性についてもモニタリングしておくことの重要性が認識されつつあります。主に分析手法や解析方法についての学術指導や共同研究を行う準備があります。

農学研究科
池田 実 准教授 博士(農学)
IKEDA, Minoru Associate Professor

移動ロボット

安全で安心して暮らせる豊かな社会を実現するためのロボットテクノロジー

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特徴・独自性
倒壊瓦礫の数cmの隙間をぬって内部調査できる世界唯一のレスキューロボット「能動スコープカメラ」、福島原発で2~5階を初めて調査した世界唯一のロボット「クインス」などを研究開発してきました。その技術は、トヨタ東日本との共同による氷雪環境の屋外で稼働する無人搬送車の製造ライン投入、清水建設との共同による瓦礫内調査システム「ロボ・スコープ」の開発など、さまざまな応用に展開されています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
現実の問題に対する求解を通じた教育・研究をモットーに、現段階で10件近くの産学連携研究を進めています。特に、屋外調査、インフラ・設備点検など、ロボットによる遠隔化・自動化に特徴があります。

情報科学研究科
田所 諭 教授 博士(工学)
TADOKORO, Satoshi Professor

イネ

バイオ燃料生産に適したイネの開発研究

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特徴・独自性
セルラーゼ遺伝子を用いたバイオ燃料生産に適したイネの開発研究を行っている。収穫前にセルラーゼを高発現させ細胞壁の部分分解を行えば、収穫後の稲わらの糖化性が向上するのではないかと考えた。まず、セルラーゼを恒常的に高発現するイネを作成したところ、稲わらの糖化性が向上したが、形態異常や不稔が観察された。そこで、老化時期特異的にセルラーゼを高発現させたところ、形態や稔性は正常で稲わらの糖化性が向上した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
未利用稲わらをバイオマスとして有効利用できる。この技術は他の植物に応用可能である。また、改良されている前処理や糖化・発酵微生物と組み合せることによりさらにバイオ燃料生産の効率化が図れる。

農学研究科
伊藤 幸博 准教授 農学博士
ITO, Yukihiro Associate Professor

作物の子実生産を向上させる生殖形質に関する研究

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特徴・独自性
作物生産とその生産物の作物・子実は、食糧、環境、エネルギー、アメニティに応用でき、地球温暖化にある21世紀には人類にとって、様々な面においてこれまで以上に重要度が増加している。その作物の子実生産を向上させるためには、昨今の激変する環境ストレスに耐性を有する作物の開発は至上命題である。特に環境ストレスに対して弱い受粉・受精の生殖形質を改変し、種子、果実生鮮を向上させることを目的とする。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
高温、低温ストレス下で子実生産を左右する遺伝子群を同定している。収量増を見込めるF1雑種品種育成に重要な自家不和合性遺伝子の利用も進め、種苗産業などとの連携が可能である。

生命科学研究科
渡辺 正夫 教授 博士(農学)
WATANABE, Masao Professor

イネ科作物の高温・低温障害の克服法

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特徴・独自性
地球規模での温暖化は、コムギやオオムギなどの収量に多大な影響を及ぼしている。また、異常気象は局所的な低温ももたらし、東北地方でのイネの冷害は有名である。これら主要作物の温度障害は、いずれも花粉形成の過程が最も脆弱であり、ストレスにより正常花粉ができなくなる。本技術は、植物ホルモンのオーキシンやジベレリン、さらにはカーボンソースを適切な時期に散布することで、これら障害を完全に克服するものである。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
適切な植物ホルモン等を利用することで異常気象による作物の収量低下を防ぐことができ、農作物の安定的な生産に資する。

生命科学研究科
東谷 篤志 教授 理学博士
HIGASHITANI, Atsushi Professor

新規ハイブリッドライス育種基盤

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特徴・独自性
両親の良いところを併せ持った多収品種をつくる究極の育種法にハイブリッド品種(一代雑種品種)を作る技術がある。ハイブリッドライスを育種する基盤として、細胞質雄性不稔性と稔性回復システムが使われる。我々は東北大学オリジナルのCW型細胞質雄性不稔性イネの利用を検討し、その分子基盤を研究している。CW細胞質はこれまで不可能であったインディカ品種の雄性不稔化を実現できるので、高い利用価値が期待できる。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ハイブリッド品種のイネは、通常の品種と比較して30%ほどの収量増が期待され、その栽培面積は世界全体の13%を占めている。コメ産業の国際化を狙った日本独自の新規ハイブリッドライス育種基盤を提供できる。

農学研究科
鳥山 欽哉 教授 農学博士
TORIYAMA, Kinya Professor

異分野融合

異分野融合による糖尿病への低侵襲細胞療法の確立

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特徴・独自性
膵島移植は、重症糖尿病に対する理想的な低侵襲細胞治療法である。本プロジェクトにおいては膵島移植を雛形とし、分野および産学の枠を超えた先端技術の組織横断的融合を試みる事により、東北大学にトランスレーショナルリサーチの成功例として細胞工学治療の拠点を形成することを目的としている。本プロジェクトによる技術革新が、細胞療法を機軸とする新しい医療産業の活性化に大きく貢献するものと確信している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
新規細胞分離用酵素剤の開発をはじめ、いくつかのシーズは既に国内大手企業と効果的な産学連携体制が構築されているが、細胞埋め込み型デバイスや医療用動物の作製に関して連携できる企業を模索中である。

医学系研究科
後藤 昌史 教授 医学博士
GOTO, Masafumi Professor

意味論

英語と日本語を対象にした意味伝達のしくみの研究

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特徴・独自性
主に英語と日本語を対象にして、意味の伝わり方の研究をしています。たとえば、「新聞」は、「テーブルの上にある新聞」と言ったときには印刷物を表しますが、「新聞は政治家の不正を告発した」と言ったときにはメディアを表します。このように複数の意味を持つ単語を多義語と言います。現在は、多義がどのように生じ、実際のコミュニケーションにおいて人がその意味をどのように区別して理解するのかという問題に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
言語の機械処理や自動翻訳に関わる基礎研究、またそれに関連する辞書の構築に寄与する理論的基盤を提供することができます。また、外国語の教材や教育プログラムに関係する分野でも有益な結果が期待されます。

国際文化研究科
小野 尚之 教授 文学博士
ONO, Naoyuki Professor

移民

経済発展下の現代インドの文化、社会、産業、民族性などについての動態的研究

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特徴・独自性
南インドの文化、社会、言語、宗教などの動態について、現地調査を駆使して研究を行ってきた。併せて、世界に拡がるインド系移民の動向や人的ネットワークについて、華人の動きとも対照しながら研究している。産業界(製造業、医療産業、情報メディア産業、娯楽産業、通信インフラなど)の最新事情にも精通している。専門の論考のほか、一般向けの出版物も数多く著し、好評を得て版を重ねている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
インドへの進出や取引を模索する企業に、最新の成果を踏まえた現地事情について、詳細な情報を供与するとともに、10年余の滞印経験と産学官の幅広い人脈とを駆使した適応支援を行う用意がある。

国際文化研究科
山下 博司 教授 Ph.D.
YAMASHITA, Hiroshi Professor

イムノジェニクス

家畜対応型の腸管免疫調節機能性の評価系構築

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特徴・独自性
食の安全性から健全生活の向上に貢献する上で、薬剤に頼らない家畜生産技術の開発が望まれる。我々は、世界に先駆けて樹立したブタおよびウシ腸管上皮(PIE,BIE)細胞により、家畜対応型の腸管免疫調節機能性の評価系を構築した。本評価系は、家畜に最適な腸管免疫を介する生菌剤や有用成分の選抜・評価を可能とし、動物実験を軽減させながら効率よく薬剤代替のための選抜・評価が行える他、詳細な機構解明にも有用である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
畜産業界における飼料や動物医薬の開発において、家畜に対応した生菌剤等のスクリーニングおよび有効性の評価や既存製品の再評価、機構解明等の推進が可能となり、新たな製品開発に向けた有意義な共同研究ができる。

農学研究科
北澤 春樹 准教授 農学博士
KITAZAWA, Haruki Associate Professor

イムノバイオティクス

家畜対応型の腸管免疫調節機能性の評価系構築

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特徴・独自性
食の安全性から健全生活の向上に貢献する上で、薬剤に頼らない家畜生産技術の開発が望まれる。我々は、世界に先駆けて樹立したブタおよびウシ腸管上皮(PIE,BIE)細胞により、家畜対応型の腸管免疫調節機能性の評価系を構築した。本評価系は、家畜に最適な腸管免疫を介する生菌剤や有用成分の選抜・評価を可能とし、動物実験を軽減させながら効率よく薬剤代替のための選抜・評価が行える他、詳細な機構解明にも有用である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
畜産業界における飼料や動物医薬の開発において、家畜に対応した生菌剤等のスクリーニングおよび有効性の評価や既存製品の再評価、機構解明等の推進が可能となり、新たな製品開発に向けた有意義な共同研究ができる。

農学研究科
北澤 春樹 准教授 農学博士
KITAZAWA, Haruki Associate Professor

イメージセンサ

高精度デバイスプロセス技術と新規イメージセンサ開発

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特徴・独自性
クリーンルーム・ユーティリティのレベルから、材料、装置、プロセス、デバイス、回路、実装、信号処理、計測・評価、信頼性に至るまでの研究に総合的に取り組みつつ、それらを基盤として、イメージセンサの極限性能の追及を行っています。
今までに、100万個を超えるトランジスタ性能の高精度高速計測技術(2004年)、明暗差5ケタの単露光撮影を可能とした広ダイナミックレンジCMOSイメージセンサ(2008年)、毎秒1000万コマの撮影が行える高速CMOSイメージセンサ(2012年)などの実用化に成功しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
デバイスメーカの量産ラインと相互乗り入れ可能な清浄度を有する200mmウェーハのシリコンデバイス流動が行えます。また、現有するクリーンルーム施設設備を利用した要素プロセス検討、高度な各種分析評価が行えます。新規イメージセンサの開発に取り組むことができます。

工学研究科 技術社会システム専攻
須川 成利 教授 博士(工学)
SUGAWA, Shigetoshi Professor

イメージング

脳を知れば人間がわかる

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特徴・独自性
人間らしい精神と行動を実現する脳の仕組みを、脳機能計測(図1)と生理・行動計測を駆使して明らかにしている。心の仕組みは、自己と外界との関係性の認知処理という視点から、3つの脳領域群(図2)で処理される「出力とフィードバック入力の関係性」(図3)として整理される:身体的自己(身体と外界の関係:A)、社会的自他関係(自己と他者との社会的関係:B)、自己の社会的価値(C)。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
心の働きを脳活動から推測する技術の開発や、人間らしい判断を可能にするアルゴリズムの開発を通じて、製品開発・評価に応用できる可能性がある。

加齢医学研究所/災害科学国際研究所
杉浦 元亮 教授 博士(医学)
SUGIURA, Motoaki Professor