東北大学　研究シーズ集

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あ 行
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い

〈育種〉

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。
実用化イメージ

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。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 植物生命科学講座（環境適応植物工学分野）

鳥山 欽哉  

Kinya Toriyama

簡便・低コスト・高感度な一塩基多型（SNP）分析法による品種判別、種同定、突然変異選抜

 
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特徴・独自性
  • 独自に開発したdot-blot-SNP 分析法や、磁気ビーズ法により、遺伝子の一塩基の変異を多数の植物個体について低コストで分析できる。分析技術の熟練が必要ではあるが、一度に数千個体の遺伝子型分析を低コストで行うことを可能とする。
実用化イメージ

作物育種の現場でのDNA分析による遺伝子型判定や突然変異体の選抜、さらに、種子の純度検定、品種の同定、異品種混入の同定等に利用することが出来る。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 植物生命科学講座（植物遺伝育種学分野）

北柴 大泰  

Hiroyasu Kitashiba

〈意見/情報分析〉

ビッグデータの意味解析を可能にする自然言語処理技術

 
 
 
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特徴・独自性
  • 膨大な言語データを意味的に解析し必要な情報・知識を抽出する技術、抽出した情報・知識を分類・比較・要約する技術、それらを可能にする世界最速の仮説推論技術など、先進的な自然言語処理技術を研究開発しています。また、これら基盤技術をウェブやソーシャルメディアなどのビッグデータに適用し、大規模な情報・知識マイニングや信頼性の検証支援、耐災害情報処理などに応用する実践的研究も展開しています。
実用化イメージ

言語意味解析に基づく高度なテキストマイニングによる市場動向調査や技術動向調査、隠れたニーズやリスクの発見、社内文書の構造化・組織化による知識管理支援、対話システムなど、多様な分野・業種との連携が可能です。

研究者

言語ＡＩ研究センター

乾 健太郎  

Kentaro Inui

〈維持管理〉

〈意識〉

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）。
実用化イメージ

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。

研究者

加齢医学研究所 脳科学研究部門 人間脳科学研究分野

杉浦 元亮  

Motoaki Sugiura

〈意思決定〉

医療における意思決定への行動経済学的アプローチ

 
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特徴・独自性
  • 医療場面での意思決定において、患者の意向の尊重という名の下に、選択を完全に患者に任せるようなコミュニケーションが少なからず取られている。しかし、意思決定を難しく感じる患者も多く、医学的な観点からは不合理と思われるような選択をするケースも生じる。本研究は、行動経済学のアプローチを医療場面に応用し、患者のバイアスや感情を考慮したより適切な医療コミュニケーションのあり方を探ることを目的として進めている。
実用化イメージ

当該領域は近年アプリ等の活用も進んでいるため、開発を手がける企業との連携の可能性がある。また、治療選択のみならず検診受診やワクチン接種等の行動も扱っているため、行動変容を目指したい自治体等との連携の可能性もある。

研究者

大学院教育学研究科 総合教育科学専攻 教育心理学講座（臨床心理学）

吉田 沙蘭  

Saran Yoshida

〈異種材料〉

異種材料接合における新たな界面設計・制御

 
 
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特徴・独自性
  • 異種材料接合は、次世代の構造物やデバイスの製造において重要な技術であるが、これまでは、接合界面での過度な素材間の反応により特性が劣化するため、良好な接合継手を得ることは困難であった。当研究室では、素材間の過度な反応を抑制し得る摩擦攪拌接合や超音波接合などの固相接合技術を駆使し、また接合時の界面現象解明を通じて、特性を劣化させない界面を、意図的に作り込む新たな接合技術の開発を目指している。
実用化イメージ

次世代の輸送機器や電力設備などでは、鋼、アルミニウム合金、チタン合金、銅など各種金属同士の接合に限らず、金属と熱可塑性樹脂との接合も含めた異種材料接合の実機適用を目指した企業等との共同研究を希望する。

研究者

大学院工学研究科

佐藤 裕  

Yutaka Sato

〈位相〉

Ｘ線位相イメージングによる高感度非破壊検査装置の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 通常のＸ線透視撮影は軽元素からなる高分子材料などの低密度材料に対して明瞭なコントラストを生成しない。しかし、Ｘ線が物質を透過するとき、わずかに屈折により曲げられることを検出・画像化することで、そのような物質に対する感度が大幅に改善される。Ｘ線透過格子を用いるＸ線Talbot 干渉計あるいはＸ線Talbot-Lau干渉計によりこれが実験室で実施できるようになった。高感度三次元観察を可能とするＸ線位相CT も実現している。
実用化イメージ

工業製品検査や保安目的のＸ線非破壊検査を、従来法では適応が難しかった対象に拡張できる。Ｘ線マイクロCT装置への位相コントラストモード付加、生産ラインでのＸ線検査装置の高度化などが開発目標となる。

研究者

多元物質科学研究所 計測研究部門 量子ビーム計測研究分野

百生 敦  

Atsushi Momose

Ｘ線位相イメージングによる高感度医用診断装置の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 通常のＸ線透視撮影は生体軟組織などのＸ線をあまり減衰させない構造に対して明瞭なコントラストを生成しない。Ｘ線が物質を透過するとき、わずかに屈折により曲げられる。通常のＸ線透視撮影では、Ｘ線は直進していると近似しているが、この屈折を検出・画像化することで、軟組織に対する感度が大幅に改善される。このような撮影を、Ｘ線透過格子を用いるＸ線Talbot 干渉計あるいはＸ線Talbot-Lau干渉計により実現している。
実用化イメージ

すでに、軟骨描出能を使ったリウマチ診断、および、乳がん診断（マンモグラフィ）への適用を目的とした医用機器開発を進めている。他の医用用途が開拓できれば、新たな産学連携が構築できると期待している。

研究者

多元物質科学研究所 計測研究部門 量子ビーム計測研究分野

百生 敦  

Atsushi Momose

〈位相回復〉

放射光計測と高度情報処理の融合による物質機能可視化への展開

 
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特徴・独自性
  • 放射光を光源とするイメージング・分光技術を駆使することで実用バルク材料全体の構造・元素・電子状態を多元的に可視化することができます。特に、放射光のコヒーレント成分を利活用したコヒーレント回折イメージングは、X 線領域で未踏であったナノスケールでの構造可視化を実現する次世代の可視化計測法として注目されています。また、近年の情報処理技術の発展に伴い、３次元空間に分布する元素・電子状態の情報から構造−機能相関に関する特徴的な情報を抽出することも可能になりつつあります。先進的X線光学技術を駆使した次世代の放射光イメージング・分光法の開拓を基軸とし、高度情報処理技術を活用することで、実用材料の機能を可視化する基盤を構築することを目指します。
実用化イメージ

研究者

国際放射光イノベーション・スマート研究センター 横幹研究部門 データ可視化スマートラボ

髙橋 幸生  

Yukio Takahashi

〈一塩基多型(SNP)〉

簡便・低コスト・高感度な一塩基多型（SNP）分析法による品種判別、種同定、突然変異選抜

 
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特徴・独自性
  • 独自に開発したdot-blot-SNP 分析法や、磁気ビーズ法により、遺伝子の一塩基の変異を多数の植物個体について低コストで分析できる。分析技術の熟練が必要ではあるが、一度に数千個体の遺伝子型分析を低コストで行うことを可能とする。
実用化イメージ

作物育種の現場でのDNA分析による遺伝子型判定や突然変異体の選抜、さらに、種子の純度検定、品種の同定、異品種混入の同定等に利用することが出来る。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 植物生命科学講座（植物遺伝育種学分野）

北柴 大泰  

Hiroyasu Kitashiba

〈胃腸炎ウイルス〉

胃腸炎ウイルス吸着性腸内細菌の活用

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 本研究室では、ノロウイルスやロタウイルスなど、水を介して感染が拡大する胃腸炎ウイルスを特異的に捕捉する血液型決定抗原様物質陽性細菌が存在することを世界で初めて証明しました。この腸内細菌は、ヒト体内及び環境中で、胃腸炎ウイルスの生態に大きな影響を与えているものと考えられています。
実用化イメージ

胃腸炎ウイルス吸着性腸内細菌は細胞へのウイルス感染効率に影響を与えることから、胃腸炎ウイルス吸着性腸内細菌および産生される血液型決定抗原様物質は、プロバイオティクスにおける活用が期待できます。

研究者

大学院工学研究科 土木工学専攻 水環境学講座（環境水質工学分野）

佐野 大輔  

Daisuke Sano

〈イットリウム鉄ガーネット〉

新規磁性ガーネット膜の開発

概要

磁性ガーネットの作製を行っています。磁性ガーネットは、磁性を持ったガーネット構造を持った材料のことを指します。磁性ガーネットの中でも、特に、YIG（イットリウム鉄ガーネット）のYサイトを、CeやBiといった希土類材料で置換し、磁気光学効果を増大した材料を作製しています。作製方法は、イオンビームスパッタ法を用いており、緻密な膜の作製が可能です。エピタキシャルな膜作製が可能です。

従来技術との比較

エピタキシャルに磁性ガーネットを作製するには、900度程度に、基板加熱を行いながら、成膜を行う必要があるため、専用の装置を必要とします。

特徴・独自性
  • 磁性ガーネット膜の作製が可能です。磁性ガーネットは、YIG（yttrium iron garnet, Y3Fe5O12）を基本組成とし、このYのサイトに、他の元素を置換することで、磁気光学効果が大きくなったり、高周波（スピン波）の応答が変わったりします。私は、このYサイトに、Ce、Bi、Dy、などの希土類を置換することで、大きな磁気光学効果を持つ材料を作製しています。これを用いたデバイス応用についても取り組んでいます。
  • さらに、磁気異方性を制御することが、デバイス応用上重要となりますが、これを、イオンビームスパッタ法の場合は、成膜中に、調整することが可能になるため、応用上有利です。さらに、磁気ドメインをもつ膜にしたり、磁気光学効果を大きくしたりすることが可能で、デバイスに合わせた材料の設計と作製と試作が可能です。
実用化イメージ

・磁性ガーネットを利用したデバイスプロトタイプの性能を向上し、実用化製品の開発研究。
・磁性ガーネットを利用した磁気光学あるいはスピン波に関する基礎的な共同研究。

研究者

電気通信研究所 人間・生体情報システム研究部門 生体電磁情報研究室

後藤 太一  

Taichi Goto

〈遺伝子〉

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。
実用化イメージ

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。

研究者

スマート・エイジング学際重点研究センター

瀧 靖之  

Yasuyuki Taki

〈遺伝子解析〉

膠原病の遺伝的素因を有するリコンビナント近交系マウスの開発

 
 
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特徴・独自性
  • MRL/lprとC3H/lprマウス由来の8系統のリコンビナント近交系(RI)マウスMXH10/Mo-lpr/lprを樹立した。このRIは、腎炎、関節炎、唾液腺炎, 血管炎、自己抗体の産生等の病変を系統ごとにランダムに発症する世界で唯一のRIである。2系統のゲノムをホモの状態でランダムに保有し、遺伝子型地図をもとに各系統の表現型や投与された薬剤の影響を比較し、原因遺伝子領域の同定が可能である。
実用化イメージ

自己免疫疾患の診断・治療薬の開発。免疫チェックポイント阻害剤による免疫学的有害事象の発症メカニズムの解明と発症予防薬の開発に応用可能で、製薬会社、検査試薬会社等との産学連携が可能である。

研究者

大学院医工学研究科 医工学専攻 治療医工学講座（腫瘍医工学分野）

小玉 哲也  

Tetsuya KODAMA

〈遺伝子改変〉

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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概要

近年の異常気象の多発により、作物の種子、果実生産の低下が危惧されている。これまでに低温、高温ストレス下で応答する遺伝子群を同定しており、ゲノム編集などにより、温度ストレス下でも生産が可能なシステムを構築する。

従来技術との比較

従来から用いられている遺伝子組換え手法に加え、ゲノム編集技術により実用に供することが可能な遺伝子改変が可能になった。

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、果実生産を向上させることを目的とする。
実用化イメージ

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。

研究者

大学院生命科学研究科 分子化学生物学専攻 分子ネットワーク講座（植物分子育種分野）

渡辺 正夫  

Masao Watanabe

〈遺伝子工学〉

環境DNAを用いた海産魚の生態研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 環境DNAは環境中に生物から放出されたDNAである。環境DNAの利点は、採水だけでサンプリングが完了することから、今までにない多地点・複数回のビッグデータを得られると事である。現在、河川や沿岸域で、海産魚の環境DNA関係を検出することで、対象種の在不在やバイオマスの推定を試みている。さらに本技術を用いて、生物多様性の評価や保全に向けた研究を展開している。
実用化イメージ

海産魚の漁獲量の減少は深刻であり、資源量管理を行う必要がある。本技術は、漁業者に対して漁獲量に関する提言や、回遊魚の回遊時期やその加入量の予測を提案し、効率的な漁業を行うための一助となり得る。

研究者

大学院農学研究科 生物生産科学専攻 水圏生産科学講座（水産資源生態学分野）

村上 弘章  

Hiroaki Murakami

〈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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特徴・独自性
  • 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。
実用化イメージ

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。

研究者

多元物質科学研究所 有機・生命科学研究部門 生命機能分子合成化学研究分野

永次 史  

Fumi Nagatsugi

〈遺伝子多型〉

ファーマコゲノミクス解析に基づく個別化薬物療法

 
 
 
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特徴・独自性
  • 東北メディカル・メガバンク機構が構築した一般住民バイオバンクの全ゲノム配列情報を活用して、薬物代謝酵素における約1000 種の組換え遺伝子多型バリアントを網羅的に作製・機能評価する。これにより、これまで見落とされてきた薬物代謝酵素活性に影響を及ぼす重要な低頻度遺伝子多型を同定し、遺伝子型から表現型を高精度で予測できる薬物応答性予測パネルや独自のコンパニオン診断薬（核酸クロマトグラフィー法）を構築する。
実用化イメージ

核酸クロマトグラフィー法は尿糖や妊娠検査薬のようなものであり、キットが成功すれば、簡便で大型の検出機器を必要としないため、大病院だけでなく中小病院や診療所レベルでも遺伝子多型診断の導入が可能になると考えられる。

研究者

大学院薬学研究科 医療薬学専攻 医療薬学講座（生活習慣病治療薬学分野）

平塚 真弘  

Masahiro Hiratsuka

〈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。
実用化イメージ

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。

研究者

大学院工学研究科 電子工学専攻 物性工学講座（プラズマ理工学分野）

金子 俊郎  

Toshiro Kaneko

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研究分野

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