医療/ヘルスケア | 広島大学オープンイノベーション本部産学連携部門

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デジタル/AI

医療/ヘルスケア

融合領域

2026.01.19

デジタル/AI

医療/ヘルスケア

融合領域

情報科学 × 医学の融合研究

アピールポイント「情報科学」の画像処理等の技術と「医学」の画像診断の技術を組み合わせた研究「情報科学 × 医学」の強い連携を活かした、臨床課題起点・臨床データ駆動型の研究「医情連携 × 産学連携」による、研究成果の社会実装と臨床現場への還元研究者のねらい本研究は、放射線科医の臨床ニーズを起点とし、情報科学の専門性を有する研究者による画像処理・解析手法の研究開発を経て、医療機器メーカーとの連携による社会実装までを一貫して目指す医工産連携研究である。臨床現場における日常的なニーズに基づく研究テーマに始まり、実臨床に基づく検証を通じて実用性を重視した技術開発を進めている。研究成果を研究室内に留めることなく、医療機器としての実装・普及を視野に入れることで、放射線画像診断の質向上と臨床現場の負担軽減に貢献することを目的とする。研究内容深層学習を用いた医療用CT画像の画質改善 [1] 左：従来法右：深層学習 ✔ CT検査はX線を利用し、CT画像の画質は撮影に使用した放射線強度に依存する・被ばくを抑えて画質を保つ工夫が必要 ✔ 画像処理によりノイズ低減法はノイズを抑制すると同時に画像にボケが生じる・画像診断においてはノイズ低減と共に空間分解能の高さも重要 ✔ 深層学習を利用したノイズ低減法・深層畳み込みニューラルネットワーク・従来型のノイズ低減フィルタと比較して、空間分解能の劣化を抑えつつノイズを低減することができる・検査による放射線被ばくのリスクを抑えつつ、高い診断能を保つことができ、患者に優しい検査が実施可能全身循環モデルを用いた造影CT検査の造影シミュレーション [2][3] ✔ 造影剤を利用した造影CT検査・臓器コントラスト向上 → 診断能向上 ✔ 造影剤投与法や撮影タイミングが重要・体格等に依存し個人差が大きい ✔ コンピュータシミュレーションで検証関連情報【論文】[1] Deep Learning Reconstruction at CT: Phantom Study of the Image Characteristics. Academic Radiology, 2020. [2] Minimizing individual variations in arterial enhancement on coronary CT angiographs using “contrast enhancement optimizer”: A prospective randomized single-center study. European Radiology, 2019. 【知財】[3] 特許：6740136シミュレータ、該シミュレータを備える注入装置又は撮像システム、及びシミュレーションプログラム研究者檜垣徹HIGAKI TORU 広島大学大学院先進理工系科学研究科ビジュアル情報学研究室准教授

医療/ヘルスケア

2026.02.02

医療/ヘルスケア

アルツハイマー病のリスクを高める遺伝子「APOE4」をリスクの低い型「APOE3」に切り替えられるマウスモデルを作製。～ヒトへの応用、発症リスク低減に向けて～

本研究成果のポイントアルツハイマー病最大の遺伝的リスク因子APOE4を、別の型APOE3に切り替える条件付きマウスモデルを開発・検証しました。肝臓では遺伝子型の切り替えを実証しました。一方で脳では十分な遺伝子発現がみられないことが判明しました。概要広島大学大学院医系科学研究科石川若芸博士研究員を中心とする研究チームは、アルツハイマー病を発症するリスクが高まる遺伝子「APOE4」を、リスクの低い「APOE3」に切り替えることができるマウスモデルを開発しました。このマウスモデルで、実際に肝臓の「APOE4」を「APOE3」に切り替えることに成功した一方、脳ではこの遺伝子自体が発現しないということも判明しました。本研究成果は、2025年12月にNeurobiology of Disease（Q1）に掲載されました。発表論文 ■掲載誌: Neurobiology of Disease (2025 年 12 月) ■論文タイトル: A Novel Conditional Knock-In Mouse Model for APOE4-to-APOE3 Switching ■Ruoyi Ishikawa1,2(石川若芸), Yu Yamazaki1*(山崎雄), Nayuta Nakazawa1(中澤那由多), Xin Li1(リシン), Taku Tazuma1(田妻卓), Yoshiko Takebayashi1(竹林佳子), Masahiro Nakamori1(中森正博), Yusuke Sotomaru3(外丸祐介), Hirofumi Maruyama1(丸山博文) 1.広島大学大学院医系科学研究科脳神経内科学 2.日本学術振興会特別研究員 3.広島大学自然科学研究支援開発センター *責任著者背景アルツハイマー病は、社会の高齢化とともに患者数が増加している認知症疾患です。その発症リスクに最も強く関与する遺伝子がAPOE（※１）であり、特にAPOE4を持つ人は、標準型であるAPOE3を持つ人に比べて、発症リスクが大幅に高くなることが知られています。 APOE4とAPOE3の違いはわずか1塩基であり、生体内でAPOE4をAPOE3へ切り替えることができれば、発症リスクそのものを低減できる可能性が考えられてきました。ヒトへの応用に先立ち、その有効性や危険性を、実験モデルを用い多面的に評価する必要がありますが、これまで「体の中で、任意のタイミングでAPOE遺伝子型を切り替える」ことを検証できる実験モデルは限られていました。研究成果の内容本研究では、体内でAPOE4からAPOE3に切り替えることができるマウスモデルの作製に成功しました。まず、遺伝子工学の技術を用い、任意のタイミングでAPOE4からAPOE3に切り替えられる遺伝子をつくり、それをマウスの体内に取り込みました。このマウスで遺伝子の切り替えを試したところ、肝臓ではAPOE4からAPOE3への切り替えが確認された一方、脳ではそもそもAPOEを作るためのタンパク質が減っていることが確認されました。（以下、専門的な研究内容です。）本研究では、Cre-loxP（FLEx）システム（※２）を用いて、APOE4からAPOE3へと不可逆的に切り替わる遺伝子設計を行い、まず培養細胞を用いた in vitro 実験で、本設計がCre依存的にAPOE4からAPOE3へ切り替わることを確認しました。この検証結果を踏まえて、通常はAPOE4をマウスのApoeプロモーター制御下に発現し、特定のタイミングでAPOE3へと切り替わる条件付きノックインマウスモデルを新たに作製しました。このモデルを用いて生体内での遺伝子型切り替えを検証した結果、肝臓ではAPOE4からAPOE3への切り替えが明確に確認されました。一方、脳ではAPOEタンパク質の発現が著しく低下していることが分かりました。さらに分子レベルで解析を行ったところ、脳ではイントロン3が除去されないイントロン保持型転写産物（※３）であるAPOE-I3が増加し、翻訳可能な成熟APOE mRNAが減少していることが明らかになりました。この原因として、遺伝子を切り替えるために導入した配列であるloxPが、遺伝子情報の正しい読み取り過程に影響を与えた可能性が考えられました。今後の展開今後、研究チームはloxP配列の配置を最適化するなど設計を改良することで、脳内でも安定した遺伝子発現と遺伝子型切り替えを可能にする次世代モデルの開発を進める予定です。参考資料用語解説（※１）APOE 体内で脂質（コレステロールなど）を運ぶタンパク質を作る遺伝子です。脳の健康とも深く関係しており、アルツハイマー病の発症リスクに強く影響します。（※２）Cre-loxP（FLEx）システム遺伝子工学で使われる技術の一つで、DNAの一部を「切り取る」「向きを反転させる」といった操作を、狙ったタイミングで行うことができます。（※３）イントロン保持型転写産物本来は取り除かれるはずのイントロンが残ったままのmRNAです。この状態では、正常なタンパク質が作られにくくなります。本研究では、脳でこの型のAPOEのmRNAが増えていることが分かりました。報道発表資料（1003.07 KB）掲載ジャーナル：Neurobiology of Disease 研究者ガイドブック(山崎雄准教授) 広島大学大学院医系科学研究科脳神経内科学博士研究員石川若芸准教授山崎雄 Tel：082-257-5201FAX：082-505-0490 E-mail：yuyamazaki@hiroshima-u.ac.jp

2026.04.13

人工呼吸器を外した後に起こる「抜管後肺炎」（PEP）を独立した疾患として初めて提唱—3万例超のビッグデータでリスク要因を初めて明らかに—

本研究成果のポイント予定全身麻酔手術患者3 万例超のビッグデータ（DPC(注1)、レセプト(注2)を解析しました。抜管後に発症する肺炎（PEP）(注3)が人工呼吸器関連肺炎（VAP）(注4)より多い可能性が示されました。 PEP のリスク因子として、高齢、やせ・低栄養、もともとの生活機能低下が抽出されました。これまで見過ごされてきたPEP を「独立した臨床概念」として提唱しました。概要広島大学病院の摂食嚥下支援チームは、予定全身麻酔下手術患者を対象に、「抜管後肺炎（postextubation pneumonia: PEP）」の発症頻度とリスク因子を、診断群分類（DPC）データおよび診療報酬（レセプト）データを用いて解析しました。その結果、31,828 例中212 例（0.67%）でPEP を発症し、これは従来重視されてきた人工呼吸器関連肺炎（VAP）よりも頻度が高いことが明らかとなりました。さらに、PEP は主に抜管後1～2 週間以内に集中して発症し、特に高齢、やせ・低栄養、もともとの生活機能低下患者でリスクが高いことが示されました。本研究は、PEP を『嚥下障害を基盤とする独立した病態』として位置づけ、早期からの嚥下評価と多職種による介入の重要性を示した大規模データに基づく研究です。背景人工呼吸器管理中に発症する肺炎（VAP）は広く知られていますが、抜管後に発症する肺炎については、これまで体系的に研究されていませんでした。抜管後には、嚥下機能低下、咽頭・喉頭の感覚障害、呼吸と嚥下の協調障害などが生じやすく、誤嚥リスクが高まります。しかし、この病態は、術後合併症などとして扱われ、嚥下障害に注目した独立した疾患概念として扱われてこなかったのが現状です。研究成果の内容〇対象：予定全身麻酔手術患者 35,535 例⇒最終解析：31,828 例〇方法：DPC、レセプトデータを抽出し、統計解析を実施。〇結果： PEP 発症率：0.67%（212 例） VAP 発症率：0.08%（27 例） PEPのリスク因子：高齢、男性、低BMI、意識障害、ADL(注5)不良 PEPの発症時期：抜管後1週間以内に約80%、2週間以内に約93% これらの結果から、PEPはVAP等とは異なる独立した病態であり、周術期管理の盲点となってきた一方で、予防可能な肺炎であることが明らかになりました。今後の展開今後は、多施設連携によるビッグデータ解析を進めるとともに、アプリやAIを活用して、嚥下機能のスクリーニングから評価、介入、リハビリまでを一体化した支援体制の構築を目指します。さらに、本研究で提唱した「抜管後肺炎（PEP）」という新たな概念により、これまで見過ごされがちであった“人工呼吸器を外した後の危険な時期”に注目した医療が可能になります。これにより、早い段階から嚥下の機能を評価し、多職種で予防的な対応を行うことで、肺炎の発症を防ぎ、術後の回復を早めることが期待されます。本成果は、患者さんの負担軽減や入院期間の短縮につながるだけでなく、医療全体の質の向上にも貢献することが期待されます。発表論文掲載誌：Scientific Reports 論文タイトル：Risk factors for postextubation pneumonia using diagnosis procedure combination and claims data in Japan 著者：Junko Hirayama, Masahiro Nakamori＊, Akihiro Matsumoto, Sanmei Chen, Kohei Yoshikawa, Yasushi Horimasu, Kohei Ota, Hirotsugu Miyoshi, Yoko Shimpuku, Yoko Sato ＊：責任著者・DOI：10.1038/s41598-026-44666-3 参考資料図抜管後肺炎（PEP）の発症時期の分布抜管後肺炎（PEP）の発症時期を解析した結果、約80%が抜管後1週間以内、約93%が2週間以内に発症していることが明らかとなりました。このことは、人工呼吸器を外した後すぐの期間が最も危険な時期であることを示しており、術後早期から（術前の段階での評価と介入が最も望ましい）の嚥下機能評価や多職種による予防的介入が重要であることを示唆しています。用語解説（注1）診断群分類（Diagnosis Procedure Combination：DPC）：日本の入院医療における診療報酬制度の一つで、診断名や治療内容に基づいて医療費を包括的に評価する仕組みです。全国的に標準化されたデータであり、大規模臨床研究に活用されています。（注2）レセプト（診療報酬明細書）：医療機関が保険診療の内容に基づいて、医療費を請求するために作成する明細書です。診断名、処置、手術、投薬、検査などの詳細な医療情報が記録されており、日本では全国で統一された形式で管理されています。本研究では、このレセプトデータを活用することで、多数の患者を対象とした大規模な解析が可能となりました。（注3）抜管後肺炎（Postextubation pneumonia: PEP）：人工呼吸器を使用するために挿入した気管チューブを抜いた後に発症する肺炎です。抜管後は、嚥下（飲み込み）機能の低下や気道防御機能の障害により、食物や唾液が気管に入りやすく（誤嚥）、肺炎を引き起こすことがあります。本研究では、抜管後30日以内に新たに抗菌薬治療を要した肺炎をPEPと定義しました。（注4）人工呼吸器関連肺炎（Ventilator-associated pneumonia: VAP）：人工呼吸器を装着している間に発症する肺炎です。気管チューブや人工呼吸器回路への細菌の付着・増殖が主な原因とされ、集中治療領域で重要な院内感染症として知られています。（注5）日常生活動作（Activities of Daily Living：ADL）：食事・移動・排泄・入浴など、日常生活に必要な基本的な動作能力のことです。本研究では、ADLが低い患者ほど肺炎リスクが高いことが示されました。報道発表資料（257.15 KB）掲載ジャーナル：Scientific Reports 研究者ガイドブック（中森正博講師）【お問い合わせ先】大学病院脳神経内科講師中森正博 Tel：082-257-5201 Fax：082-505-0490 E-mail：mnakamo＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

2026.01.19

生体信号情報のAI解析と医療・インタフェース応用

アピールポイント筋電図・脳波・心電図など多様な生体信号をAIで解析し、作業者の状態推定や医療診断支援、直感的な機器操作を実現個人差や信号のばらつきに強い適応型AI技術により実環境での安定性を実現医療・福祉から製造現場まで、状態推定・異常早期検出・HMI開発など幅広い課題に対応可能研究者のねらい脳波・筋電図・心電図などの生体信号には、人の意図や健康状態に関する豊富な情報が含まれています。本研究室では、これらの信号を確率モデルとAI技術で解析し、「作業者の状態を可視化したい」「病気の兆候を早期に捉えたい」「機械を直感的に操作したい」といった課題に応える技術を開発しています。特に、実環境で問題となる個人差や信号のばらつきに対応できる適応的AI技術に強みがあり、医療機器、福祉機器、製造現場での作業支援など、幅広い分野での社会実装に向けた共同研究を積極的に進めています。研究内容神経信号処理グループ NeuroSignal Processing 神経筋システムの電気信号を処理・モデル化・認識する技術筋電位のモデル化と動作識別[1] ✓ベイズ逐次学習による適応的動作識別[2] ✓人の動作特性を模倣したロボット義手の制御[3] 脳波を用いたてんかん発作検出[4] ✓敵対的学習による患者に依存しない特徴の獲得[5] 視覚／動態解析グループ Vision/Dynamics Analysis 視覚的情報や動きの情報を活用して疾患や異常など隠れた性質を探る超音波動画像による頸動脈プラークの異常評価[6] 心電図を用いたがん治療関連心機能障害の評価[7] ✓心電図の局所的な異常性に注目する機構の導入姿勢推定と深層学習を用いた運動機能評価[8] ✓動作の時空間特徴を効率的に捉えるモデル関連情報【論文】 [1] A. Furui et al., Expert Syst. Appl. (2021); [2] S. Yoneda & A. Furui, IEEE TNSRE (2025); [3] A. Furui et al., Sci. Robot. (2019); [4] A. Furui et al., IEEE Access (2024); [5] R. Tazaki et al., in Proc. EMBC 2025; [6] T. Yoshidomi et al., in Proc. EMBC 2024; [7] N. Suyama et al., in Proc. EMBC 2025; [8] J. Masaki et al., in Proc. SII 2026. 【知財】特許「心機能障害診断装置、心機能障害診断装置の作動方法及びプログラム」(特願2025-117013); 特許「生体信号解析装置及び生体信号解析方法」(特開2020-092753) など研究者古居彬FURUI AKIRA 広島大学大学院先進理工系科学研究科知能生体情報学研究室准教授

医療/ヘルスケア

2026.02.04

医療/ヘルスケア

肝細胞癌の薬物療法にカテーテル治療を併用することで、治療効果が高まる可能性を発見しました。

本研究成果のポイント手術不能な肝細胞癌に対する薬物療法として薬物療法（Atezo/Bev療法）※1に、カテーテル治療（TACE療法）※2を追加することで治療効果が高まる可能性があることを発見しました。概要広島大学病院消化器内科の研究チームは、広島大学病院と広島県内8施設で行われた肝細胞癌の治療398例を対象に、薬物治療とカテーテル治療を併用することに関して後ろ向きに解析※3を行いました。その結果、二つの治療法を併用すると、治療開始から亡くなるまでの期間及び治療開始から腫瘍が増大するか亡くなるまでの期間が長くなることがわかり、治療効果が高まる可能性を発見しました。このことは、学術誌「Liver Cancer」に掲載されました。また、本研究は広島大学から論文掲載料の助成を受けています。発表論文 ■掲載誌：Liver Cancer（2025年12月） ■論文タイトル：Atezolizumab Plus Bevacizumab With Transcatheter Arterial Chemoembolization (Sandwich Strategy) versus Atezolizumab Plus Bevacizumab Alone in Hepatocellular Carcinoma: A Multicenter Retrospective Study ■DOI：10.1159/000549979 ■著者：Ko Hashimoto1, Tomokazu Kawaoka1*, Tomoaki Emori1, Aiko Tanaka1, Yuki Shirane1, Ryoichi Miura1, Yasutoshi Fujii1,2, Hikaru Nakahara3, Kenji Yamaoka1, Shinsuke Uchikawa1, Hatsue Fujino1, Atsushi Ono1, Eisuke Murakami1, Daiki Miki1, C. Nelson Hayes1, Akira Hiramatsu4, Kei Amioka5, Michihiro Nonaka6, Yasuyuki Aisaka6, Kei Morio7, Takashi Moriya7, Yuji Teraoka8, Hirotaka Kono8, Yosuke Suehiro9, Keiichi Masaki9, Kazuki Ohya10, Shintaro Takaki10, Nami Mori10, Keiji Tsuji10, Yumi Kosaka11, Takashi Nakahara11, Hiroshi Aikata11, Masataka Tsuge1, Shiro Oka1 1) Department of Gastroenterology, Graduate School of Biomedical and Health Sciences, Hiroshima University Hospital, Hiroshima 734-8551, Japan 2) Department of Clinical and Molecular Genetics, Genomic Medicine Center, Hiroshima University Hospital, Hiroshima 734-8551, Japan 3) Department of Clinical Oncology, Hiroshima University Hospital, Hiroshima 734-8551, Japan 4) Department of Gastroenterology, Hiroshima Memorial Hospital, Hiroshima, Japan 5) Department of Gastroenterology, NHO Higashihiroshima Medical Center, Hiroshima, Japan 6) Department of Gastroenterology, JA Hiroshima General Hospital, Hiroshima, Japan 7) Department of Gastroenterology, Chugoku Rosai Hospital, Hiroshima, Japan 8) Department of Gastroenterology, NHO Kure Medical Center and Chugoku Cancer Center, Hiroshima, Japan 9) Department of Gastroenterology, Hiroshima City North Medical Center Asa Citizens Hospital, Hiroshima, Japan 10) Department of Gastroenterology, Hiroshima Red Cross Hospital & Atomic-bomb Survivors Hospital, Hiroshima, Japan 11) Department of Gastroenterology, Hiroshima Prefectural Hospital, Hiroshima, Japan ＊責任著者背景肝細胞癌は、生活習慣病やウイルス性肝炎などを原因として発症する癌で、手術をして癌を切除することが根治的な治療法として知られています。一方、さまざまな理由で癌を切除することができないこともあり、このような場合、手術の代わりに薬物療法を行うことがあります。薬物療法では多くの場合「アテゾリズマブ」という免疫力を高める薬と、「ベバシズマブ」という癌への栄養供給を断つ薬を併用すること（以下、Atezo/Bev療法）が一般的ですが、Atezo/Bev療法で行う治療は、その効果は限定的なものとなっています。また、肝細胞癌に対する局所的な治療法の一つとして、カテーテルを使い癌に直接抗がん剤を注入する方法「TACE療法」があります。これらの二つの治療法を組み合わせた新しい治療法が、近年提唱されています。研究成果の内容今回の研究では、広島大学病院と広島県内8施設で行われた肝細胞癌の治療398例のうち、Atezo/Bev療法のみで治療を行った例と、Atezo/Bev療法とTACE療法を併用した例、それぞれ49例ずつを比較しました。その結果、併用群では、全生存期間※4（治療開始から亡くなるまでの期間）と無増悪生存期間※5（病気が悪化しない期間）が、Atezo/Bev療法単独での治療群よりも長くなることが分かりました。さらに、副作用の発生率にも大きな差はなく、肝臓の機能も悪化していませんでした。つまり、Atezo/Bev療法にTACE療法を追加しても安全性は保たれ、治療効果が高まる可能性があることが分かりました。以下、具体的な研究成果です。・Atezo/Bev療法を開始した398例のうち、統計的なマッチングを行ったのちAtezo/Bev療法とTACE療法の併用群と、Atezo/Bev療法単独群をそれぞれ49例ずつ抽出しました。・TACE併用群と単独群のOSとPFSを比較すると、どちらも有意差をもってTACE併用群で延長する結果でした。・OSとPFSについて多変量解析※6を行い、それぞれに寄与する独立因子としてTACE療法併用の有無が抽出されました。・TACE療法実施の有無において、有害事象の有意な増加はみられませんでした。・TACE療法実施の前後において、肝予備能※7は保たれていました。今後の展開今回の研究では後方視的な解析のためすべてのバイアスを排除することは困難と思われます。現在、Atezo/Bev療法にTACE療法を併用することに関して多くの臨床研究が進行しており、その結果が待たれます。用語解説 ※1. アテゾリズマブ・ベバシズマブ併用療法（Atezo/Bev）：免疫チェックポイント阻害薬※9のアテゾリズマブ（Atezo）と血管新生阻害剤※10のベバシズマブ（Bev）の併用療法は現在切除不能肝細胞癌の薬物療法における第一選択の一つとなっています。 ※2. TACE療法：肝動脈化学塞栓術（transcatheter arterial chemoembolization：TACE）：足の付け根の動脈からカテーテルを挿入し、肝臓内の腫瘍を栄養する細い動脈までカテーテルを進め、そこで抗癌剤とともに塞栓物質を注入し腫瘍細胞を壊死させる方法。 ※3. 後ろ向きに解析：過去のデータを振り返って検討する研究方法。 ※4. 全生存期間（Overall Survival：OS）：治療開始から亡くなるまでの期間を測る指標のこと。 ※5. 無増悪生存期間（Progression-Free Survival：PFS）：治療開始から腫瘍が増大するか亡くなるまでの期間を測る指標のこと。 ※6. 多変量解析：複数の要因が同時に結果へどのくらい影響しているかを解析する方法。 ※7. 肝予備能：肝臓に必要な代謝・解毒・合成機能を維持できるかを示す指標のこと。Child-Pughスコアは肝硬変患者の重症度と予後を評価するために最も広く使われる評価法の一つ。 ※8. 独立因子：多変量解析の結果、他の要因とは無関係に独立して結果に影響を与えると判断された因子。 ※9. 癌細胞がリンパ球などの免疫細胞の攻撃を逃れる仕組みを解除することで免疫細胞の力を回復させ癌治療を行う薬剤のこと。 ※10. 癌細胞が新しい血管を作って増加することを阻止する薬剤のこと。参考資料図1. Atezo/Bev TACE併用群とAtezo/Bev単独群の全生存期間と無増悪生存期間の比較全生存期間(a)、無増悪生存期間(b)ともにAtezo/Bev TACE併用群において有意差をもって延長しました。図2. OSとPFSに寄与する因子について多変量解析を行った結果 (a)OSに寄与する因子として単変量解析ではBCLC stage・脈管侵襲の有無・DCP(腫瘍マーカーの一つ)・TACEの有無が抽出され、多変量解析ではDCPとTACEの有無が独立因子※8として抽出されました。 (b)PFSに寄与する因子として単変量解析では治療ライン・TACEの有無が抽出され、多変量解析でもどちらも独立因子として抽出されました。図3. Atezo/Bev TACE併用群におけるTACE前後の肝予備能の推移ベースラインからTACE実施時までは肝予備能は軽度悪化していますが、TACE実施の前後ではChild-Pughスコアの悪化は認めませんでした。このプロジェクトの一部は、日本学術振興会のJ-PEAKS※の支援を受けており、広島大学では今後も、本支援により臨床研究を推進していきます。 ※ J-PEAKS（地域中核・特色ある研究大学強化促進事業）: 地域の中核大学や研究の特定分野に強みを持つ大学が、その強みや特色のある研究力を核とした戦略的経営の下、他大学との連携等を図りつつ、研究活動の国際展開や社会実装の加速等により研究力強化を図る環境整備を支援することにより、我が国全体の研究力の発展を牽引する研究大学群の形成を推進することを目的としています。報道発表資料（479.95 KB）掲載ジャーナル：Liver Cancer 広島大学大学院医系科学研究科消化器内科学診療准教授河岡友和 Tel：082-257-5191FAX：082-257-5194 E-mail：kawaokatomo@hiroshima-u.ac.jp

2025.09.24

新規高機能スプライシング制御オリゴヌクレオチドをもちいた糖原病Ia型本邦好発変異に対する新規治療法開発

アピールポイント本邦に多いG6PC c.648G>T変異をもつ糖原病Ia型の根本治療候補 GalNAc修飾による肝特異的送達とENA修飾による高い安定性をもつスプライシング制御オリゴヌクレオチドモデルマウスで単回投与により症状改善・効果3か月持続、GLP安全性試験で毒性の懸念なし研究者のねらい糖原病Ia型(GSDIa)は、G6PC遺伝子のスプライシング異常によるグルコース-6-ホスファターゼ (G6Pase)欠損を原因とする希少疾患であり、低血糖や肝腫大などの重篤な症状を呈する。現在の食事療法では十分な改善が得られず、患者と家族の負担も大きいことから、根治的な治療法の開発が強く求められている。我々は、異常スプライシングを是正する革新的な肝指向型スプライシング制御オリゴヌクレオチド (SSO-X)を開発し、臨床応用によって、GSDIaで苦しむ患者やその家族の生活の質を抜本的に改善することを目指す。研究内容＜背景＞糖原病Ia G6Pase失活の原因 G6PCc.648G>T変異による異常スプライシング □発症頻度：10万人に１人(指定難病)→オーファンドラッグ指定による規制上の優遇と高薬価設定が期待できる既存治療の課題 (Edited from Fukuda T. et al. J Inherit Metab Dis. 2023) 治療ミルクや緩徐放出型炭水化物であるコーンスターチの頻回摂取(多くは3時間毎で夜間も必要)が行われるが、患児やその家族の負担は極めて大きい。また、食事療法にも関わらず、低血糖、肝腫大、脂肪肝、良性肝腫瘍などを防ぐことは難しく、根本原因を見据えた革新的な治療法の開発が望まれている。スプライシング制御オリゴヌクレオチド（SSO）による治療薬の開発戦略 cG6PCにc648G>T変異があると、スプライシングの際にエクソン5の先頭91塩基が欠失し、失活したG6Paseが作られる(左)。 648G>T変異はアミノ酸置換を伴わない (p.Leu216=)ため、SSOで異常スプライシングが是正されれば正常なG6Paseが翻訳され、糖原病Ia型の様々な症状を改善することが期待できる(右)。＜SSO-Xの特徴＞【GalNAc修飾】肝実質細胞へのSSOを送達【化学修飾核酸技術】相補RNAとの結合性向上ヌクレアーゼ耐性の向上＜競合品＞＜有効性＞ (Ito K., et al 2023) 単回投与でモデルマウスの糖原病Ia型様の症状を長期間改善＜安全性＞非臨床３か月間間歇投与試験で有害事象なし共同研究体制松尾雅文（神戸大学）中村秀文（国立成育医療研究センター）但馬剛（国立成育医療研究センター）＜今後の展望＞＜関連情報＞代表的な特許：特許第7048574号【発明の名称】アンチセンスオリゴヌクレオチドおよび糖原病Ia型予防または治療用組成物【現権利者】国立研究開発法人国立成育医療研究センター、国立大学法人広島大学特許第6884268号【発明の名称】糖原病Ｉａ型治療薬【現権利者】国立大学法人神戸大学代表的な論文： Ito K, et al., A splice-switching oligonucleotide treatment ameliorates glycogen storage disease type Ia in mice with G6PC c.648G>T. J Clin Invest. 2023;133(23):e163464. 研究者岡田賢（Okada Satoshi）広島大学大学院医系科学研究科（医）教授 2025年BioJapan出展

2025.12.22

富山および横浜における大気中粗大粒子・微小粒子の化学組成と細菌群集への影響を解明

本研究成果のポイント富山（郊外）と横浜（都市）で、大気中の粗大粒子および微小粒子を比較しました。両地点とも、生態系への潜在的リスクが「重大なレベル」であることが分かり、特にアンチモン（Sb）が大きな要因でした。横浜のPM2.5では、より複雑な「微生物と化学成分の関係」が観察されました。各地域で、土地利用の違いに応じた「微生物群集を左右する主要な化学成分」を特定しました。概要富山大学大学院理工学研究科（博士後期課程）の劉娟氏と学術研究部理学系田中大祐教授らの研究グループは、広島大学IDEC国際連携機構の藤吉奏特任准教授（兼富山県立大学准教授）と丸山史人教授、立命館大学の遠里由佳子教授らと共同で、日本の富山と横浜における大気粒子の化学成分の違いと、それが細菌群集に与える影響を明らかにしました。この研究は「土地利用の違いが、大気中の微生物群集の組成をどのように左右するか」を示しています。本研究成果は、「Journal of Hazardous Materials」に2025年12月1日（月）（日本時間）に掲載されました。研究の背景大気中の粒子（PM）は、大気の質や生態系、人体の健康に影響を与える重要な存在です。これらには、無機イオンや炭素成分、重金属、さらには微生物や花粉などが含まれます。粒径によって「粗大粒子（2.5〜10 μm）」と「微小粒子（2.5 μm以下）」に分けられます。粗大粒子は土壌や海塩、花粉など自然由来が多く、微小粒子は交通や工業活動に由来し、肺の奥まで到達しやすい特徴があります。粒径の違いは、発生源や化学組成だけでなく、付着する微生物群集の特徴にも大きな影響を与えます。これまでの研究では特定の地域や成分に焦点を当てることが多く、地域差・粒径差・化学的要因を総合的に評価した例は限られていました。富山市と横浜市は、地理や気候、都市化の度合いが大きく異なるため、大気粒子と微生物群集の関係を調べる上で有用な比較対象です。研究の内容・成果本研究では、富山（郊外）と横浜（都市）の2地点において、粗大粒子（SPM-PM2.5※１））と微小粒子（PM2.5※１））を同時に採取し、その化学成分と細菌群集を包括的に解析しました。分析の結果、横浜における粒子状物質の質量濃度は富山と比較して全体的に高く、粗大粒子および微小粒子の濃度はそれぞれ横浜で5.6 μg/m³と11.8 μg/m³、富山で3.8 μg/m³と9.4 μg/m³でした（図1a）。いずれも日本の現行大気環境基準値を下回っていましたが、主要成分として水溶性無機イオン（WSII）と炭素成分（CS）が確認され、両者の合計は総質量の約65.6〜72.4％に達しました（図1b、 1c）。さらに、Hakansonの手法に基づく重金属の潜在的生態リスク評価を行ったところ、両地点の総合潜在生態リスク指数（RI）※2）はいずれも「深刻なリスク」レベルに分類されました（図2）。特にアンチモン（Sb）が最大のリスク寄与元素であり、富山と横浜でそれぞれ701.1と832.7という高い値を示しました。この結果は、粒子濃度が規制値内であっても、粒子状物質に含まれる有毒金属が生態系に長期的な負荷を与える可能性を示唆しています。微生物群集の解析では、両地点の粒子中細菌群集が明瞭な地域特性を示しました。富山ではMethylobacterium（18.9％）やSphingomonas（7.8％）など植生関連の細菌属が優占し、郊外環境における植生や土壌の寄与が大きいことが示されました。一方、横浜ではCorynebacterium（9.5％）やStreptococcus（6.4％）などヒトや都市環境由来の細菌属が多く検出され、都市での活動の影響を強く反映していました（図3）。さらに、細菌と化学成分の関連性を調べるために共起ネットワーク解析を行ったところ、横浜のPM2.5における細菌-化学成分ネットワークのモジュラリティ※３）は富山の約2.8倍であり、群集構造がより複雑であることが分かりました（図4）。横浜ではヒ素（As）、鉛（Pb）など燃焼・工業起源元素や元素状炭素（EC）が主要な影響因子である一方、富山では鉄（Fe）、カリウム（K）、ルビジウム（Rb）など海塩・地殻起源元素の寄与が大きいことが冗長性分析（RDA）によって確認されました（図5）。これらの結果から、土地利用形態や汚染源特性といった環境背景が、大気粒子の化学組成とそれに付着する細菌群集の特徴を大きく規定していることが明らかになりました。本研究は、都市と郊外における大気環境の違いを理解し、生態リスクや健康影響の評価に新たな科学的根拠を提供するものです。今後の展開本研究チームは、大気中の微生物がもたらす健康リスクの全容解明に向けて研究のさらなる発展を目指しています。そのために観測地域や期間を拡大し、日本各地で大気粒子とバイオエアロゾルの継続的なモニタリング網を構築します。さらに、健康影響の詳細な評価を目的に、対象を細菌に加えて真菌にも拡張し、より包括的な微生物群集動態の解明に取り組みます。将来的には、大気環境の早期警戒や健康リスクを事前に予測・警告できる科学基盤を確立し、より安全で持続可能な社会の実現に貢献することを目指します。図1. 富山および横浜におけるSPM-PM2.5とPM2.5の比較：（a）質量濃度（p < 0.05*），（b）化学成分の質量比（%），（c）化学成分濃度の変動（μg/m3）。WSII：水溶性無機イオン（Water-Soluble Inorganic Ions），CS：炭素成分（Carbonaceous Species），SCE：海塩・地殻起源元素（Sea Salt and Crustal Source Elements），CSE：燃焼・工業起源元素（Combustion and Industrial Source Elements）。図2. 富山および横浜におけるSPM-PM2.5およびPM2.5中の重金属の潜在的生態リスクの比較（p < 0.05*）。図3. 富山および横浜で採取したSPM-PM2.5およびPM2.5中において、相対存在量が1％を超えて優占する細菌属の相対存在量。図4. 化学成分と微生物とのネットワーク解析。（a）富山SPM-PM2.5，（b）富山PM2.5，（c）横浜SPM-PM2.5，（d）横浜PM2.5。ノード（点）の大きさは，各細菌属または化学成分ノードが持つエッジ（線）の数である次数を示し，エッジの太さはネットワークにおける結合の重みを示す。ノード同士はエッジで結ばれており，各エッジはSpearmanの順位相関係数に基づく有意な相関（r > 0.8, p < 0.05）を表す。図5. 化学成分と微生物との冗長性解析。（a）富山，（b）横浜。用語解説 ※１）PM2.5 / SPM-PM2.5 PM2.5は粒径2.5 μm以下の微小粒子で，肺の奥深くまで到達しやすいことから健康影響が懸念されている。SPM-PM2.5は「浮遊粒子状物質（SPM, Suspended Particulate Matter）からPM2.5を差し引いた分画」を指し，粒径2.5〜10 μmの粗大粒子に相当する。 ※２）潜在生態リスク指数（RI）粒子中に含まれる複数の重金属について，毒性の強さと環境中の背景濃度を考慮して算出される指標。値が大きいほど生態系への潜在的なリスクが高いと判断され，「軽度」「中程度」「深刻」などの区分で評価される。 ※３）モジュラリティモジュラリティ（modularity）とは，ネットワークがどれだけ明確な複数のモジュール（群）に分かれているかを示す指標で，値が高いほど構造が複雑で集団のまとまりが強いことを意味する。論文情報論文名： Suburban-urban differences in coarse and fine atmospheric particulate matter with key chemical compositions influencing bacterial communities in Toyama and Yokohama, Japan 著者： Juan Liu, So Fujiyoshi, Fumito Maruyama, Yukako Tohsato, Shinichi Koyama, Xavier Rodó, Takamune Shimada, Makoto Seki, Akihiro Sakatoku, Shogo Nakamura, Daisuke Tanaka 劉娟，藤吉奏，丸山史人，遠里由佳子，小山慎一，Xavier Rodó，嶋田崇志，関誠，酒徳昭宏，中村省吾，田中大祐掲載誌： Journal of Hazardous Materials DOI： https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140678 報道発表資料（1.47 MB）掲載雑誌：Journal of Hazardous Materials 研究者ガイドブック(藤吉奏特任准教授) 【お問い合わせ先】＜研究に関すること＞富山大学学術研究部理学系教授田中大祐 TEL：076-445-6673 Email：tanakada＊sci.u-toyama.ac.jp ＜報道に関すること＞国立大学法人富山大学総務部総務課広報・基金室 TEL：076-445-6028 Email：kouhou＊u-toyama.ac.jp 広島大学財務・総務室総務・広報部広報グループ TEL：082-424-3749 Email：koho＊office.hiroshima-u.ac.jp 立命館大学広報課 TEL：075-813-8300 Email：r-koho＊st.ritsumei.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

医療/ヘルスケア

2026.02.10

医療/ヘルスケア

うつ病患者の脳内ネットワークにおける「独自性」の低下を発見～個人の脳の「指紋」を指標とした新たな客観的診断法の開発に期待～

千葉大学子どものこころの発達教育研究センターのSiti Nurul Zhahara特任研究員、平野好幸教授、清水栄司教授、および広島大学大学院医系科学研究科の岡田剛教授らの共同研究グループは、うつ病患者を対象とした安静時機能的MRI注1）から、個人の独自性を示す脳の領域間の機能的なつながりのパターンである「機能的コネクトーム（Functional connectome; FC）独自性注2）参考資料1)」を解析しました。その結果、健常者と比較して有意に低下していることを明らかにしました。「脳の指紋」とも呼ばれるこのFC独自性の低下は、特に前頭頭頂ネットワーク注3）や感覚運動ネットワーク注4）において顕著であり、うつ病の症状が重いほど、脳の独自性が失われているという相関関係も示されました。本研究は、診断の難しいうつ病に対して、客観的かつ再現性の高い神経画像マーカー注5）を提供し、将来的な診断や個別化医療の進展に寄与することが期待されます。本研究成果は、学術誌Journal of Affective Disordersに2026年1月4日（現地時間）にオンライン公開されました。研究の背景うつ病は世界で約2億4,600万人が罹患する深刻な疾患ですが、これまでの脳画像研究では、解析手法の違いにより結果の一貫性が乏しく、信頼できる生物学的指標（バイオマーカー注6））の確立が大きな課題となっていました。近年、脳の領域間のつながりのパターンが指紋のように個人ごとにユニークで安定しているという「脳の指紋（Brain Fingerprinting）参考資料2)」という概念が注目されています（図1）。この独自性は脳の成熟や精神的健康状態を反映すると考えられており、本研究グループはこの指標を用いて、うつ病患者における臨床的な妥当性を世界で初めて検証しました。研究の成果研究グループは、19歳から37歳のうつ病患者35名と健常対照群（HC）42名の多施設で撮像した安静時機能的MRIデータを解析しました。その結果、うつ病患者は、健常群と比較して全脳レベルでの脳活動の独自性（FC独自性）が有意に低いことが示されました（図2）。また特に、高度な認知制御を司る前頭頭頂ネットワークや、身体感覚を処理する感覚運動ネットワークにおいて、FC独自性の精度（脳の指紋を使用したときの本人の判別精度：脳指紋の精度）の低下が顕著でした。症状の重症度との相関に関してはFC独自性が低いほど、PHQ-9注7）やBDI-II注8）によるうつ病の重症度スコアが高くなる（症状が重い）という強い負の相関が確認されました。脳は発達過程において「シナプスの剪定（せんてい）」や調整（チューニング）を経て、効率的で専門化された独自のネットワークを形成します。研究グループは、うつ病患者で見られた独自性の低下について、こうした脳の微細な構造調整プロセスの不具合が、ネットワークの「自分らしさ」の確立を阻害している可能性を指摘しています。本手法は異なる施設で取得されたデータにおいても一貫した結果を示し、客観的な診断や臨床評価に利用可能な再現性の高いマーカーであることが証明されました。今後の展望本研究により、脳の指紋の独自性の低下、すなわち脳の機能的な「自分らしさ」の欠如が、うつ病の病理を反映する重要な鍵であることが示唆されました。この成果は、個々の患者に最適な治療を選択するための「層別化」や、将来的な精神的脆弱性の予測（レジリエンスの評価）に役立つ可能性があります。今後は、この指標を用いて治療による改善を予測する研究や、患者一人ひとりに最適化された治療戦略を構築するための強力なツールとしての臨床応用が期待されます。用語解説注１）安静時機能的MRI：機能的磁気共鳴画像（functional Magnetic Resonance Imaging）を用いて、安静時の脳血流の変化を測定することにより脳の活動を観測することが可能。何か特定の作業をしているときの脳の動きを調べるfMRIに比べ、安静時fMRIはリラックスした状態での脳の活動を評価する。注2）機能的コネクトーム（FC）独自性：脳の異なる領域間のつながりのパターンが、どれだけ他の人と異なり、同一個人内で一貫しているかを示す数値。「脳の指紋」の一つ。注3）前頭頭頂ネットワーク：前頭皮質と頭頂葉をつなぐ安静時脳機能ネットワークで、注意の制御や意思決定など、高度な認知機能を担う脳のネットワーク。注4）感覚運動ネットワーク：運動野や体性感覚野を含む安静時脳機能ネットワークで、身体感覚の処理や運動の制御を担う脳のネットワーク注５）神経画像マーカー：疾患や症状、治療の効果を評価するための指標となる脳神経由来の画像データのこと。注６）生物学的指標（バイオマーカー）：疾患や症状、治療の効果を評価するための指標となる生体由来のデータ。神経画像マーカーもこれに含まれる。注７）PHQ-9：Patient Health Questionnaire-9。うつ病の症状の重症度を評価するために世界的に広く用いられている標準的な自己記入式の質問票。注８）BDI-II：ベック抑うつ質問票。過去2週間の状態についての21項目の質問によって抑うつ症状の重症度を短時間で評価することができる質問票。要です。研究プロジェクトについて本研究は以下の助成金による支援を受けて行われました。国立研究開発法人日本医療研究開発機構 (AMED)「戦略的国際脳科学研究推進プログラム」（課題名：縦断的MRIデータに基づく成人期気分障害と関連疾患の神経回路の解明（分担課題名：成人期のうつ病、不安症、強迫症の脳画像等の総合的解析研究））、および、「脳神経科学統合プログラム」（課題名：抑うつ症状と認知機能障害が生じる皮質−皮質下脳ダイナミクスのヒト多次元縦断データを用いた解明と霊長類モデルでの検証）独立行政法人日本学術振興会科学研究費助成事業基盤研究（A）25H01085、挑戦的研究（萌芽）24K21493、基盤研究（Ｂ）23K22361、25K00879）基盤研究（C）19K03309、JP21K03084、25K06842 報道発表資料（979.17 KB）掲載ジャーナル：Journal of Affective Disorders 研究者ガイドブック（岡田剛教授）〈お問い合わせ〉広島大学広報室電話：082-424-4383メール：koho@hiroshima-u.ac.jp

2026.04.20

日本のB型・C型肝炎の持続感染者（キャリア）数は大幅に減少し、WHO目標をほぼ達成～全国規模の疫学ビッグデータと数理モデルにより、2020年時点の感染状況と2050年までの将来予測を提示～

本研究成果のポイント日本では、B型肝炎（HBV）・C型肝炎（HCV）の診断率および治療率が国際的にも高水準であり、WHOが掲げる2030年肝炎排除目標（診断率90%、治療率80%）を概ね達成しており、欧米を含む多くの国で達成が道半ばである中、日本は国際的にも先行している国の一つと考えられます。日本におけるHBV・HCVの持続感染者（キャリア）数は、2000年の300–366万人から、2020年には110–142万人へと大幅に減少していました。特に、検査未受検（undiagnosed）のキャリアが大きく減少し、医療機関受療済み（患者およびHCVの治癒）が増加しており、検査・受療体制の進展が反映されていると考えられます。将来予測では、HBV・HCVともに減少傾向が続き、特にHCVは2050年までに2万人以下となる可能性が示されました。概要広島大学の大学院医系科学研究科疫学・疾病制御学の秋田智之講師、田中純子理事副学長らの研究グループは、日本におけるB型肝炎（HBV）およびC型肝炎（HCV）の感染者数を全国規模で推定するとともに、2050年までの将来予測を行いました。その結果、日本ではHBV・HCVの診断率および治療率が国際的にも高水準であり、WHOが掲げる肝炎排除目標を概ね達成していることが明らかになりました。 2020年時点の推定では、HBVキャリアは約92–94万人、HCVキャリアは約18–48万人であり、2000年以降大幅に減少していました。特に検査未受検（undiagnosed）のキャリアはHBVで約5万人、HCVで約3万人と推定され、過去の推定と比較して顕著な減少が認められました。将来予測では、HBV・HCVともに減少が続くと見込まれ、特にHCVでは治療の進展により、2050年までに2万人以下となる可能性が示されました。本研究では、全国のレセプトデータ（National Database: NDB）や公的統計、疫学データを統合し、状態遷移モデル（Markovモデル）を用いて解析を行いました。発表論文掲載誌：Hepatology Research (Q1, IF: 3.4) 論文タイトル： Updated Burden and Long-Term Projections of Chronic Hepatitis B and C in Japan: A Nationwide Markov Modeling Study 著者名： Junko Tanaka 1, Akemi Kurisu 2, Ko Ko 2, Aya Sugiyama 2, Tomoyuki Akita 2* 1. Hiroshima University, Japan 2. Department of Epidemiology, Infectious Disease Control and Prevention, Graduate School of Biomedical and Health Sciences, Hiroshima University, Japan *Corresponding author, DOI: 10.1111/hepr.70174 背景 B型・C型肝炎は、肝硬変や肝がんの主な原因であり、世界的に重要な公衆衛生課題です。世界保健機関（WHO）は、2030年までにウイルス性肝炎を公衆衛生上の脅威として排除する目標を掲げていますが、多くの国ではその達成は依然として困難とされています。日本では、B型肝炎母子感染対策、輸血用血液・血液製剤の安全性向上、さらに抗ウイルス治療の進歩により、長年にわたって肝炎対策が推進されてきました。その結果、診断や治療の体制は世界的に見ても高い水準にあります。しかし、これまでの研究では、最新の全国規模データを用いて感染者数の現状と将来予測を統合的に評価したものは限られており、日本が肝炎排除にどの程度近づいているのかを定量的に示した研究は十分ではありませんでした。研究成果の内容本研究では、HBVあるいはHCVの持続感染者（キャリア）を以下の6つの状態に分類し、包括的に評価しました。 ▷検査未受検のキャリア(undiagnosed) ▷検査受検済だが未受診のキャリア (diagnosed but not linked to care) ▷医療機関受診中の患者 (Patients in care) ▷新規感染によるキャリア ▷治癒 (HCVウイルス学的著効例) ▷死亡その結果、日本では診断率（diagnosis rate）はHBVで約95%、HCVで82–93%、治療率（treatment rate）はHBVで83–84%、HCVで78–100%と推定され、WHOが掲げる肝炎排除目標（診断率90%、治療率80%）を概ね達成していると考えられました。また、検査未受検（undiagnosed）のキャリアが大幅に減少していることが明らかとなり、検査体制および医療へのアクセスの改善が示唆されました。将来予測では、HBV・HCVともに持続感染者数の減少が続くと見込まれ、特にHCVでは治療の進展により大幅な減少が予測されました。今後の展開日本は肝炎対策において世界的にも先進的な国の一つであり、本研究はその成果を全国規模で定量的に示したものです。今後は、肝炎排除の達成に向けて、PWID（注射薬物使用者）やMSM（男性間性交渉者）などのハイリスク集団における感染状況の把握と、対策の強化が引き続き重要となります。また、本研究で用いた解析手法は他国にも応用可能であり、国際的な肝炎対策の評価や政策立案への貢献が期待されます。【参考資料】日本におけるHCV・HBVのCascade of care（2020年時点）用語解説（※1）B型肝炎ウイルス（HBV）：血液や体液を介して感染するウイルスで、主に母子感染や性的接触などにより感染します。慢性化すると肝硬変や肝がんの原因となります。日本では主に母子感染や幼少期の感染による慢性化が多いとされています。（※2）C型肝炎ウイルス（HCV）：主に血液を介して感染するウイルスで、過去には輸血や医療行為を通じた感染が問題となりました。慢性化すると肝硬変や肝がんに進展することがありますが、現在は直接作用型抗ウイルス薬（DAA）により高い確率で治癒が可能です。（※3）NDB（National Database）：日本全国の医療機関で保険診療として行われた診療情報（レセプト）や特定健診のデータを集約したデータベースです。国が管理しており、全国規模で医療の実態を把握するための研究などに活用されています。（※4）Markovモデル（マルコフモデル）：時間の経過とともに人の状態（健康、病気、治療、死亡など）が一定の確率で変化していく様子をシミュレーションする数理モデルです。将来の患者数や病気の進行を予測するために、疫学研究や医療政策の評価で広く用いられています。報道発表資料（780.36 KB）国際学術誌：Hepatology Research 研究者ガイドブック(秋田智之講師) 【お問い合わせ先】大学院医系科学研究科疫学・疾病制御学講師秋田智之 Tel：082-257-5162FAX：082-257-5164 E-mail：epi＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

2025.12.23

ビタミン「ビオチン」を細胞へ迅速・効率的に届ける新手法を開発～バイオテクノロジー技術の改良や遺伝性代謝異常症治療への応用に期待～

本研究成果のポイント皮膚や髪の健康を保ち、体のエネルギーづくりにも関わるビタミンの一種「ビオチン(※1)」を、細胞の中により速く、効率的に届ける方法を開発しました。細胞膜を素早く通過できる新しいビオチン誘導体を用いることで、細胞内のビオチン量を短時間で増やし、ビオチンを用いるさまざまなバイオテクノロジー技術を改良できることが分かりました。ビオチンを利用するバイオ技術の改良や、マルチビタミン反応性遺伝性代謝異常症(※2)の新しい治療法につながる可能性があります。概要広島大学大学院統合生命科学研究科の佐藤明子教授、理化学研究所光量子工学研究センターの中野明彦客員主管研究員、戸島拓郎上級研究員らは、ビオチンを細胞に入りやすい形に改良したビオチン誘導体 (ビオチンメチルエステル: BME)(※5)を用いることで細胞内への迅速なビオチンの誘導に成功しました。私達が生きるために必須なビタミンの一種である「ビオチン」は、卵白に含まれる「アビジン(※3)」と呼ばれるタンパク質と強く結合する性質を持つため、現在、さまざまなバイオテクノロジー技術に用いられています。ビオチンはナトリウム依存性マルチビタミントランスポーター (SMVT)(※4) と呼ばれるタンパク質の働きで細胞内に取り込まれます。しかし、私達は多くの細胞でSMVTによるビオチン取り込みに時間がかるため、生細胞内へのビオチン投与を必要とするバイオテクノロジー技術が迅速に機能しないことを発見しました。さらに、BMEは細胞内でビオチンへと急速に加水分解(化学反応によって物質が水の働きで分解され、元の成分に戻る反応)され、細胞内のビオチン濃度を迅速に上昇させることで、バイオテクノロジー技術を改良できることを発見しました。また、最近の研究から、SMVTの欠損が、マルチビタミン反応性遺伝性代謝異常症(multivitamin-responsive inherited metabolic disorder)を引き起こすことが分かってきました。私達の研究成果は、BMEがビオチンのプロドラッグ(※6)として機能することを示しており、マルチビタミン反応性遺伝性代謝異常症の患者さんへのビオチン供給を促進する可能性があり、治療への応用が考えられます。論文情報掲載雑誌名: Communications Biology 論文名: Biotin methyl ester enhances cargo release in RUSH system and enables rapid biotinylation with TurboID 著者名: Uehara T1#, Takiguchi A1#, Tojima T2, Nakano A2, 3, Kagawa S1, Nehira T1, Satoh T1, Satoh AK1,*. 所属：１）広島大学大学院統合生命科学研究科２）理化学研究所光量子工学研究センター生細胞超解像イメージング研究チーム（研究当時、現画像情報処理研究チームの所属）３）東京科学大学総合研究院高等研究府 # 共筆頭著者：上原大政・瀧口新＊責任著者：佐藤明子 DOI: 10.1038/s42003-025-09176-4. 掲載日時: 2025年12月16日背景ビオチンは私達が生きるために必須なビタミンの一種です。私達は自身でビオチンを合成することはできないため、ビオチンを食事により取り入れる必要があります。ビオチンの細胞内への取り込みは、細胞膜に存在するナトリウム依存性マルチビタミントランスポーター (SMVT) が行っています。ビオチンはアビジンと強い結合を示すことから、ビオチン・アビジン結合性を利用したさまざまなバイオテクノロジー技術が発達しています。さらに、近年、近位依存性ビオチン化酵素(※7)を用いたタンパク質相互作用の網羅的解析(近位依存性ビオチン標識法(※8))が活発に進められています。生きた細胞でこれらの技術を用いる場合には、細胞培養液へのビオチン投与で十分であると考えられてきました。細胞内における物質輸送(膜交通)の研究分野では、ビオチン投与によりタンパク質輸送を開始できる同調的輸送開始実験法 (Retention Using Selective Hook 法: RUSH) 法(※9)が汎用されています。しかし、私達は、RUSH法において、ビオチン投与後すぐには輸送開始しない細胞が多いことを報告していました (Tago et al., EMBO repo, 2025)( https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/87904)。今回、私達は、この理由がビオチンの細胞内取り込みが迅速ではないからではないかと考え、実験を行いました。研究成果の内容本研究では、ビオチンの膜透過性を向上させる目的で、ビオチンのカルボキシ基を保護したビオチン誘導体 (ビオチンメチルエステル: BME) を用いてRUSH法においてタンパク質輸送が迅速に開始するかを評価しました。その結果、RUSH法において推奨されている40μMにおいてビオチンが十分な輸送開始を引き起こせないのに対して、BMEでは、その20分の1の濃度である2μMの投与でもタンパク質輸送が迅速に開始することを示しました。また、BMEの細胞内への取り込みはSMVTの阻害剤では阻害されず、BMEが直接細胞膜を透過することが強く示唆されました。さらに、BMEが近位依存性ビオチン化酵素によるビオチン化の速度も上昇させることを発見しました。ビオチン化酵素はBMEを直接基質として利用できないことから、この結果はBMEが細胞内で急速に加水分解されることを強く示唆しています。また、細胞内の核・細胞質ゾル・小胞体内腔のいずれの領域においても、BME投与が近位依存性ビオチン化酵素によるビオチン化を活性化することを示しました。これらの結果から、BMEがビオチンを用いるバイオテクノロジー技術を大きく改良できると結論しました。今後の展開本研究が示した「BMEによる細胞内への迅速なビオチン供給」は、ビオチンを利用するさまざまなバイオテクノロジー技術全般に普及するものと考えられます。また、ビオチンは私達が生きるために必須なビタミンの一種です。私達は自身でビオチンを合成することができないため、ビオチンを食事により摂取し、細胞内に取り込んでいます。最近の研究から、ビオチンの細胞内への取り込みに必要なSMVTの欠損が、マルチビタミン反応性遺伝性代謝異常症(multivitamin-responsive inherited metabolic disorder)を引き起こすことが分かってきました。BMEはビオチンのプロドラッグ(体内で活性成分に変化して働く薬)として機能することから、代謝マルチビタミン反応性遺伝性代謝異常症を含むビオチン代謝異常症の患者へビオチン供給を簡単に行うことができる可能性があり、治療への応用が考えられます。参考資料図ビオチンメチルエステル (BME)による細胞内への迅速なビオチン供給と応用 BMEはビオチンのカルボキシル基がメチル化された、電荷を持たない小分子であり、容易に細胞膜を通過する。小胞体内腔において、カルボキシルエステラーゼの働きで加水分解されてビオチンとなる。小胞体膜は電荷を持った小分子も容易に通すため、BME投与により細胞質ゾル・核・小胞体のいずれの領域にもビオチンを迅速に供給でき、バイオテクノロジー技術を改良できる。さらにビオチン代謝異常症の治療に役立つ可能性がある。用語解説 (※1)ビオチンビタミンB群の一種であり、エネルギー代謝や皮膚・粘膜・髪・爪の健康維持に重要な役割を果たす水溶性ビタミン。体内で糖質、アミノ酸、脂質の代謝を助ける補酵素として働く。 (※2) マルチビタミン反応性遺伝性代謝異常症 SMVTの欠損によって引き起こされる先天性代謝異常症の1つであり、最近同定された疾患。ビオチンがカルボキシラーゼの補酵素であるため、患者はマルチプルカルボキシラーゼ欠損症と呼ばれる病態を含む多様な症状を示す。 (※3)アビジン卵白に存在する糖タンパク質で、ビタミンであるビオチンと非常に強く結合する性質を持ちます。この強力な結合を利用して、生命科学分野では、様々なバイオテクノロジー技術に利用されています。 (※4) ナトリウム依存性マルチビタミントランスポーター (SMVT) ビオチン・パントテン酸・リボ酸塩の細胞内への取り込みに機能する細胞膜タンパク質。濃度勾配に従ってナトリウムを細胞内に取り込むときにこれらのビタミンを同時に輸送するシンポーター。 (※5) ビオチンメチルエステル (BME) ビオチンのカルボキシル基がメチル基とエステル結合したビオチン誘導体。電荷を持たない小分子であり、カルボキシルエステラーゼにより分解される。 (※6) プロドラッグ機能分子(ドラッグ)のカルボキシ基がエステル化された分子。電荷を持たないため迅速に細胞膜を透過する。細胞内に入るとカルボキシルエステラーゼにより加水分解され、活性を持つドラッグとして機能する。 (※7) 近位依存性ビオチン化酵素大腸菌ビオチンリガーゼ酵素BirA に変異を導入し、中間体のbiotinyl-5’-AMP が酵素から遊離し，近傍のタンパク質のリジン残基にビオチンを付加するように改変した酵素BirA* (BioID) やそれを改良したもの等。活性を高めたTurboID, AirID などがよく利用される。 (※8) 近位依存性ビオチン標識法以下の一連の操作により、相互作用ネットワークを解析する手法。相互作用ネットワークを知りたいタンパク質に、近位依存性ビオチン化酵素を融合して発現させる。細胞にビオチンを投与することで、興味あるタンパク質近傍に存在するタンパク質を網羅的にビオチン化する。ビオチン化タンパク質をアビジンカラムで精製し質量分析機で解析することで相互作用ネットワークを明らかにできる。 (※９) 同調的輸送開始実験法 (Retention Using Selective Hook法: RUSH法) 膜交通分野で汎用されるタンパク質輸送を同調的に開始させる手法。ビオチン投与によりタンパク質がアビジンから遊離して輸送を開始する。報道発表資料.pdf（335.32 KB）掲載雑誌：Communications Biology 研究者ガイドブック(佐藤明子教授) 【お問い合わせ先】〈研究に関すること〉広島大学大学院統合生命科学研究科佐藤明子教授 TEL：082-424-6507FAX：082-424-0759 E-mail：aksatoh@hiroshima-u.ac.jp 〈広報・報道に関すること〉広島大学広報室 TEL：082-424-6762 E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp 理化学研究所広報部報道担当 TEL：050-3495-0247 Email: ex-press@ml.riken.jp

2026.02.20

ボノボ(大型類人猿)とテナガザル(小型類人猿)のiPS細胞と脚腕の元になる細胞の作製に成功 —霊長類発生進化学・生物多様性保全・動物園獣医学の統合推進に貢献 —

本研究成果のポイントボノボ(大型類人猿)とテナガザル(小型類人猿)からiPS細胞(※1)を作製類人猿のiPS細胞から四肢骨格の起源である細胞を作出することに成功進化研究・生物多様性保全・動物園獣医学の3分野融合「動物園まるごとiPS細胞化プロジェクト」を大きく展開概要今村公紀准教授(研究当時：京都大学ヒト行動進化研究センター助教、現：金沢大学医薬保健研究域)、博士課程4年濱嵜裕介(京都大学ヒト行動進化研究センター)、今村拓也教授(広島大学大学院統合生命科学研究科)、博士課程1年飽田寛人(広島大学大学院統合生命科学研究科)らの研究グループは、京都大学野生動物研究センター熊本サンクチュアリ(熊本県宇城市)、公益財団法人日本モンキーセンター(愛知県犬山市)、豊橋総合動植物公園(愛知県豊橋市)、東山動植物園(愛知県名古屋市)、大型類人猿情報ネットワーク(GAIN)、名古屋大学一柳健司教授、総合研究大学院大学田辺秀之准教授らと共同で、大型類人猿ボノボと小型類人猿テナガザルから、ゲノムに外来遺伝子が挿入されない人工多能性幹細胞(iPS細胞)の作製に成功しました。今回作製したiPS細胞について、複数種の霊長類iPS細胞の遺伝子発現パターンを比較した結果、iPS細胞の遺伝子発現は霊長類進化の系統関係を反映していること、ならびに種特異的な特徴を同定しました。また、本研究では、作製した類人猿iPS細胞から四肢骨格の起源である細胞(肢芽中胚葉細胞)を誘導することにも成功しました。本成果は、霊長類の進化発生学(エボデボ)、生物多様性の保全、動物園獣医学の発展を統合的に推進するための重要な基盤になると考えられます(図1)。雑誌名：BMC Genomics タイトル：Generation and transcriptome profiling of bonobo induced pluripotent stem cells using stealth RNA vectors: a tripartite comparative study with humans and chimpanzees. 著者：Yusuke Hamazaki,、Hiroto Akuta、Hikaru Suzuki、Hideyuki Tanabe、Tsubasa Suzuki、Kouki Inoue、Kenji Ichiyanagi、Takuya Imamura*、Masanori Imamura*. BMC Genomics、in press DOI：https://doi.org/10.1186/s12864-025-12400-4 (open access) 雑誌名：Frontiers in Cell and Developmental Biology タイトル：Generation and characterization of induced pluripotent stem cells of small apes. 著者：Yusuke Hamazaki、Hiroto Akuta、Hikaru Suzuki、Hideyuki Tanabe、Kenji Ichiyanagi、Takuya Imamura、Masanori Imamura*. Front Cell Dev Biol, 13: 1536947 (2025) DOI：https://doi.org/10.3389/fcell.2025.1536947 (open access) 背景ヒトとサルの境目はどこにあり、両者は何が違うのでしょうか。生物学的にヒトはヒト上科というグループに属し、ニホンザルのようなサル類と区分されます。ヒト上科にはヒトの他に大型類人猿(ボノボやチンパンジー、ゴリラ、オランウータン)と小型類人猿(テナガザル)が分類されます。なかでもボノボとチンパンジーはヒトに最も近縁な現生類人猿であり、ヒト、ボノボ、チンパンジーの3種の比較はヒト固有の特性を解明する糸口になります。一方、小型類人猿はヒトとの共通祖先から最も早く、最も古い時期に分岐しました。したがって、小型類人猿は系統進化上、ヒト・大型類人猿とサル類の中間に位置しており、サルからヒトへの進化の過程を解明する上で非常に重要な存在といえます。研究成果の内容 ■ 1｜ボノボiPS細胞とテナガザルiPS細胞の作製に成功本研究では、京都大学野生動物研究センター熊本サンクチュアリ(熊本県宇城市)で飼養されているボノボとチンパンジーについて、健康診断時に採血された余剰血液から末梢血単核球を分離・培養しました。また、日本モンキーセンター(愛知県犬山市)、豊橋総合動植物公園(愛知県豊橋市)、東山動植物園(愛知県名古屋市)、大型類人猿情報ネットワーク(GAIN)と連携し、動物園で自然死した小型類人猿3種5個体(シロテテナガザル、アボットハイイロテナガザル、フクロテナガザル)の皮膚片から線維芽細胞を培養しました。これらの細胞にゲノムに外来遺伝子が挿入されない方法で初期化因子を導入することでiPS細胞の作製を行った結果、ボノボ2個体、チンパンジー1個体、テナガザル3個体(シロテテナガザル1個体、フクロテナガザル2個体)のiPS細胞を作製することに成功しました(図1)。 ■ 2｜iPS細胞の霊長類種ごとの特徴を遺伝子発現パターンから解析ヒト、大型類人猿(ボノボ、チンパンジー、ゴリラ、オランウータン)、小型類人猿(シロテテナガザル、フクロテナガザル)、サル類(アカゲザル、カニクイザル)のiPS細胞について、遺伝子発現プロファイルを比較解析したところ、iPS細胞の遺伝子発現は霊長類の系統関係を反映したパターンに分類されること(サル類、小型類人猿、大型類人猿、ヒトの順に分岐)がわかりました。さらに、ヒト、ボノボとチンパンジーの間で異なる遺伝子発現や、テナガザルだけで見られる遺伝子発現など、種に特異的な特徴も検出されました。 ■ 3｜類人猿iPS細胞から四肢骨格の起源(脚腕の元)である肢芽中胚葉細胞の誘導に成功作製した類人猿(ボノボ、チンパンジー、テナガザル)のiPS細胞から四肢骨格の起源(腕脚の元)である肢芽中胚葉細胞を作出することに世界で初めて成功しました。腕と脚の長さはサル類ではほぼ同じであるのに対し、類人猿では脚に比べて腕が長く、ヒトでは反対に腕に比べて脚が長くなります。霊長類iPS細胞から肢芽中胚葉細胞を分化誘導する実験系は、脚腕の長さという類人猿やヒトの四肢の特徴がどのようなメカニズムによって進化してきたのかを解明することに役立つと考えられます。今後の展開本研究は「動物園まるごとiPS細胞化プロジェクト」の一環として、動物園と連携して実施しました。本プロジェクトは、動物園や飼養施設にいる動物たちの細胞バンク化とiPS細胞の作製を行うことで、以下の3つの活用に繋げることを目的としています。 ■ 1｜哺乳動物の進化発生学(エボデボ研究)の進展哺乳動物のiPS細胞を作製することで、哺乳動物が進化させた多様性や新奇性のメカニズムの解明が期待されます。今後は、動物園にいるさまざまな動物のiPS細胞から四肢を形成する肢芽中胚葉細胞を分化誘導することで、脚腕の長さや形の発生進化研究を展開する予定です。 ■ 2｜生物多様性の保全ボノボやテナガザルをはじめ、多くの希少動物は絶滅の危機に瀕しており、遺伝資源の保存は喫緊の課題です。本研究で進める細胞バンク化(動物由来の細胞を長期保存・再利用可能な形で蓄積すること)とiPS細胞の作製は、絶滅危惧種の「細胞レベルで生きた遺伝資源」を長期的に保存・活用できる基盤となります。 ■ 3｜動物園獣医学の発展希少動物では疾患研究や治療法の検討が難しい場合があります。iPS細胞を活用することで、動物種ごとの疾患モデルの構築や、薬剤反応性・毒性の種差や個体差の評価が可能となり、動物医療・健康管理の高度化に貢献すると期待されます。参考資料図1. 本研究の概要動物園・研究施設からご提供いただいた組織試料から細胞を培養し、テナガザルとボノボ、チンパンジーのiPS細胞の作製に成功した。動物園のiPS細胞は今後大きく分けて3つの活用法が考えられる。図2. ヒト・類人猿・サル類のiPS細胞の遺伝子発現パターンは霊長類進化の系統関係を反映するヒト・類人猿・サル類のiPS細胞の遺伝子発現データに基づき、それぞれのiPS細胞株(点)間の類似性を樹形図として可視化すると、系統進化を反映したまとまりを示した(サル類、小型類人猿、大型類人猿、ヒトの順に分岐)。さらに、小型類人猿テナガザルのiPS細胞では他の霊長類に比べて”細胞死”に関連する遺伝子の発現が低い傾向が見られた。また、大型類人猿のうち、ボノボとチンパンジーのiPS細胞の間を比較すると、”代謝”機能に関連する遺伝子の一部で発現が異なっていた。図3. 類人猿のiPS細胞から四肢骨格の起源である肢芽中胚葉細胞の分化誘導に成功ボノボとテナガザルのiPS細胞(上段)から肢芽中胚葉細胞(下段)を分化誘導することに成功した。下図では、肢芽中胚葉を特徴づける遺伝子のPRRX1(赤)が発現していることを示している。用語解説 (※1) iPS細胞培養下(実験室)で半永久的に増え、身体を構成するさまざまな細胞種に分化することできる(＝多能性)性質を持った細胞。 (※2) 分化誘導 iPS細胞の持つ、身体を構成するさまざまな細胞種に分化することできる(＝多能性)性質を活かして、iPS細胞から目的の細胞を培養下で作出する方法のこと。報道発表資料（741.67 KB）掲載ジャーナル：BMC Genomics 掲載ジャーナル：Frontiers in Cell and Developmental Biology 研究者ガイドブック（今村拓也教授）研究に関するお問い合わせ先金沢大学医薬保健研究域准教授今村公紀 E-mail：imamura-masanori@staff.kanazawa-u.ac.jp 京都大学ヒト行動進化研究センター博士課程4年濱嵜裕介 E-mail：hamazaki.yusuke.84n@st.kyoto-u.ac.jp 広島大学大学院統合生命科学研究科教授今村拓也 TEL：082-424-7438 E-mail：timamura@hiroshima-u.ac.jp ■報道に関するお問い合わせ先広島大学広報室 TEL:082-424-6762 E-mail : koho＊office.hiroshima-u.ac.jp 京都大学広報室国際広報班 TEL：075-753-5729FAX：075-753-2094 E-mail：comms@mail2.adm.kyoto-u.ac.jp

2026.04.22

カリウムイオンがイオンチャネルのスイッチに！―細胞外カリウムイオンを感知して開閉するチャネル分子の発見―

概要カリウムはあらゆる細胞・生命にとって不可欠なミネラルです。例えば動物において、カリウムイオン（K⁺）は、神経や心臓の拍動を支え、その濃度異常が、てんかんや不整脈を引き起こします。これらのはたらきは、K⁺がイオンチャネル（注1）を“通って”細胞内外を移動するためであることが広く知られていましたが、イオンチャネルの働きを切り替える“スイッチ”として機能する仕組みは知られていませんでした。今回、生理学研究所の下村拓史助教（研究当時）（現：広島大学大学院医系科学研究科）、久保義弘教授、名古屋市立大学大学院薬学研究科の鈴木力憲講師、東京都医学総合研究所の齋藤実プロジェクトリーダーらのグループは、動物においてはじめて、細胞外のK⁺を“スイッチ”として直接感知するチャネル分子を発見しました。本研究結果は、Nature Communications誌（2026年4月22日18時解禁）に掲載されました。背景カリウムは細胞からなるすべての生命に必須のミネラルです。ヒトを含む動物では、体液中（細胞外）のカリウムイオン（K⁺）濃度の異常はてんかんや不整脈につながるため、その濃度は厳密に制御されています。K⁺の濃度は、細胞膜に存在するイオンチャネルなどの膜タンパク質（注2）を介した、K⁺の細胞内外への移動（透過）を通じて調整されています（図1左）。【図1】Alkaは細胞外のK⁺を“スイッチ”として結合する（左）これまで、K⁺の恒常性に関わる膜タンパク質は、K⁺自体を細胞膜を超えて透過させる機能を持つことが知られていました。（右）今回、塩化物イオン（Cl̠⁻）チャネルであるAlkaは、細胞外のK⁺を結合する領域を持ち、その結合に応じて、K⁺とは異なる出力であるCl⁻の細胞膜透過を制御することが明らかになりました。イオンチャネルが開閉し、イオンを通すかどうかを決める“スイッチ”には様々なものがありますが、重要な“スイッチ”の一つが、特定の分子（リガンド）がチャネルに結合することです。この結合が“スイッチ”となりチャネル開閉の変化を引き起こし、電流の変化などを生み出します。これまで、K⁺は、単にイオンチャネルを透過する対象であるだけで、チャネルにとって“スイッチ”としての役割は無いと考えられており、実際、動物や植物において、K⁺がスイッチとして働く明確なものは、イオンチャネルのみならず膜タンパク質一般で今まで見つかっていませんでした。本研究による発見本研究において、ショウジョウバエの脳に存在するAlkaと呼ばれるイオンチャネルが、細胞外K⁺をスイッチとして認識する受容体であることを発見しました（図1右）。研究内容研究グループは、まずAlkaを発現させた細胞の電気活動を記録し、同時に細胞外のK⁺濃度を変化させたところ、K⁺濃度によってチャネル電流が変化することを明らかにしました（図2）。この結果は、細胞外K⁺がリガンドとしてAlkaに結合し、Alkaの開閉を変化させ、電流の変化を引き起こしたことを示唆しています。【図2】細胞外K⁺によるAlkaチャネル電流の変化細胞外K⁺濃度を上昇させると、Alkaを流れる電流量は減少しました（A）。これは、K⁺が結合すると、Cl⁻電流が流れなくなるような状態にAlkaチャネルの状態が変化することを示しています（B）。そこで次に、Alkaのどの部分に、細胞外K⁺が結合するのかを検討するため、近年急速に発展した生成AI技術を用いたタンパク質立体構造予測プログラム（注3）と電気生理学的解析を組み合わせて調べました。その結果、AlkaのK⁺結合領域は、K⁺が水溶液中で安定的に存在している状態と極めて似た環境を原子レベルで作りだすことで、K⁺を結合できるようにしていることがわかりました（図3）。これは、2003年のノーベル化学賞受賞理由ともなったK⁺チャネルのK⁺選択性・透過性のメカニズムとよく類似しています。このように、細胞外K⁺を結合し、異なる出力（チャネル電流）を生じることが明確に確認された膜タンパク質は、動物も含め真核生物では初めての例です。【図3】AlkaがK⁺を認識する原子レベルでのメカニズム (A) Alkaの予測立体構造モデル。Alkaに相当する部分はリボンで、結合したK⁺は紫色の球であらわしています。 (B) Alka予測構造におけるK⁺結合領域と、他の環境でのK⁺との比較。赤い棒は酸素原子。K⁺は水溶液中では水分子に包まれ、エネルギー的に安定な距離・配置で酸素原子と結合します（右下）。AlkaとK⁺チャネルは、この水溶液中の環境を再現するような立体構造を持つことで、K⁺を結合できるようにしていることが明らかになりました。では、ヒトの体の中でもK⁺が同様の働きをする可能性はあるのでしょうか？この疑問に答えるため、さらに研究グループは、ヒトの脳に存在し、Alkaとよく似たイオンチャネルであるグリシン受容体が、細胞外K⁺により制御されるかどうかを調べました。一般的なタイプのグリシン受容体はK⁺濃度の変化に影響されることはありませんでしたが、興味深いことに、RNA編集（注4）により性質が変化したタイプでは、K⁺の濃度によってチャネル電流が変化することがわかりました（図4）。このことは、K⁺が“スイッチ”として働くしくみが、ハエから進化的に遠く離れたヒトでもある程度残存していることを示します。下村講師は「本研究によって、細胞外K⁺濃度を感知する分子メカニズムとして、“透過”タイプだけではなく、“スイッチ”タイプが存在することが明らかになりました。これをきっかけに、新たな細胞外K⁺恒常性メカニズムが発見され、てんかんなど病気との関連や、これらK⁺依存性チャネルを標的とした治療薬の開発などにつながるかもしれません。」と話しています。【図4】RNA編集型のヒトグリシン受容体はK+による制御を受ける（左）ヒトの脳内に存在するグリシン受容体は、通常のタイプと、RNA編集を受けたタイプが存在します。（右）通常タイプはK⁺によって影響を受けない一方で、RNA編集を受けたタイプは、細胞外K⁺濃度に応じてCl-電流が変化することが明らかになりました。 ※ 図は一部Biorender.comを利用して作成しました。用語説明注1）イオンチャネル：細胞膜に存在するタンパク質の一種で、特定のイオンを選択的に通すことができる。これにより、神経や筋肉のはたらきの基盤となる、細胞内外の電気的なバランスが作られる。注2）膜タンパク質：細胞の内外を区切る膜に埋め込まれて存在するタンパク質。細胞の内外をつなぐ“通路”や“センサー”として働き、物質の出入りや情報のやり取りを担う。注3）タンパク質立体構造予測プログラム：タンパク質の機能を理解するために重要な立体構造を計算機により予測する手法。近年、機械学習や生成AIの発展により予測精度が大きく向上し、実験結果と遜色のない高精度な予測が可能となった。これが評価され、2024年のノーベル化学賞の受賞理由の一つとなった。注4）RNA編集：遺伝子DNAをもとに作られたRNAの情報を書き換える細胞の仕組み。これにより、同じ遺伝子から異なる性質をもつタンパク質が作られることがある。【助成金等の情報】本研究は文部科学省科学研究費補助金、住友財団、豊秋奨学会、上原記念生命科学財団の補助を受けて行われました。＜今回の発見＞動物において、細胞外K⁺で開閉するイオンチャネル分子を初めて発見し、そのK⁺結合メカニズムを解明ヒトのイオンチャネルでも、同様のメカニズムが残存していることを発見細胞外K⁺が細胞機能を調節する新しいシグナルとして働く可能性を示唆＜この研究の社会的意義＞体液中のK⁺濃度は極めて厳密な濃度（3-5 mM以内）に制御される必要がありますが、てんかんでは、K⁺濃度が異常なレベルに高くなることがあります。本研究で見いだされたK⁺をスイッチとして認識するタイプのグリシン受容体は、側頭葉てんかん患者の脳では多く存在していることから、こうしたグリシン受容体タイプの変化は、病的なK⁺濃度の変化に対処するメカニズムなのかもしれません（図4）。本研究をもとに、こうした細胞外K⁺に応答する新しいメカニズムや病気との関連が明らかになり、これらを標的とした治療薬の開発につながることも期待されます。発表論文掲載誌：Nature Communications. （日本時間2026年4月22日18時解禁） DOI: 10.1038/s41467-026-71629-z 論文タイトル：Extracellular K⁺ modulates the pore conformations of Cys-loop receptor anion channels. 著者名：Takushi Shimomura, Yoshihiro Kubo, Minoru Saitoe & Yoshinori Suzuki*. *：責任著者報道発表資料（716.97 KB）研究者ガイドブック(下村拓史講師) 【お問い合わせ先】＜研究について＞自然科学研究機構生理学研究所神経機能素子研究部門（兼任）国立大学法人広島大学大学院医系科学研究科生理学及び生物物理学教室講師下村拓史（シモムラタクシ）＜広報に関すること＞自然科学研究機構生理学研究所研究力強化戦略室 E-mail: pub-adm＊nips.ac.jp 広島大学財務・総務室総務・広報部広報グループ E-mail: koho＊office.hiroshima-u.ac.jp 名古屋市立大学総務部広報課 E-mail: ncu_public＊sec.nagoya-cu.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

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情報科学 × 医学の融合研究

アルツハイマー病のリスクを高める遺伝子「APOE4」をリスクの低い型「APOE3」に切り替えられるマウスモデルを作製。～ヒトへの応用、発症リスク低減に向けて～

人工呼吸器を外した後に起こる「抜管後肺炎」（PEP）を独立した疾患として初めて提唱—3万例超のビッグデータでリスク要因を初めて明らかに—

生体信号情報のAI解析と医療・インタフェース応用

肝細胞癌の薬物療法にカテーテル治療を併用することで、治療効果が高まる可能性を発見しました。

新規高機能スプライシング制御オリゴヌクレオチドをもちいた糖原病Ia型本邦好発変異に対する新規治療法開発

富山および横浜における大気中粗大粒子・微小粒子の化学組成と細菌群集への影響を解明

うつ病患者の脳内ネットワークにおける「独自性」の低下を発見～個人の脳の「指紋」を指標とした新たな客観的診断法の開発に期待～

日本のB型・C型肝炎の持続感染者（キャリア）数は大幅に減少し、WHO目標をほぼ達成～全国規模の疫学ビッグデータと数理モデルにより、2020年時点の感染状況と2050年までの将来予測を提示～

ビタミン「ビオチン」を細胞へ迅速・効率的に届ける新手法を開発～バイオテクノロジー技術の改良や遺伝性代謝異常症治療への応用に期待～

ボノボ(大型類人猿)とテナガザル(小型類人猿)のiPS細胞と脚腕の元になる細胞の作製に成功 —霊長類発生進化学・生物多様性保全・動物園獣医学の統合推進に貢献 —

カリウムイオンがイオンチャネルのスイッチに！―細胞外カリウムイオンを感知して開閉するチャネル分子の発見―

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アルツハイマー病のリスクを高める遺伝子「APOE4」をリスクの低い型「APOE3」に切り替えられるマウスモデルを作製。 ～ヒトへの応用、発症リスク低減に向けて～

人工呼吸器を外した後に起こる「抜管後肺炎」（PEP）を独立した疾患として初めて提唱—3万例超のビッグデータでリスク要因を初めて明らかに—

生体信号情報のAI解析と医療・インタフェース応用

肝細胞癌の薬物療法にカテーテル治療を併用することで、 治療効果が高まる可能性を発見しました。

新規高機能スプライシング制御オリゴヌクレオチドをもちいた糖原病Ia型本邦好発変異に対する新規治療法開発​

富山および横浜における大気中粗大粒子・微小粒子の 化学組成と細菌群集への影響を解明

うつ病患者の脳内ネットワークにおける「独自性」の低下を発見 ～個人の脳の「指紋」を指標とした新たな客観的診断法の開発に期待～

日本のB型・C型肝炎の持続感染者（キャリア）数は大幅に減少し、WHO目標をほぼ達成～全国規模の疫学ビッグデータと数理モデルにより、2020年時点の感染状況と2050年までの将来予測を提示～

ビタミン「ビオチン」を細胞へ迅速・効率的に届ける新手法を開発 ～バイオテクノロジー技術の改良や遺伝性代謝異常症治療への応用に期待～

ボノボ(大型類人猿)とテナガザル(小型類人猿)のiPS細胞と 脚腕の元になる細胞の作製に成功 —霊長類発生進化学・生物多様性保全・動物園獣医学の統合推進に貢献 —

カリウムイオンがイオンチャネルのスイッチに！―細胞外カリウムイオンを感知して開閉するチャネル分子の発見―

情報科学 × 医学の融合研究

アルツハイマー病のリスクを高める遺伝子「APOE4」をリスクの低い型「APOE3」に切り替えられるマウスモデルを作製。～ヒトへの応用、発症リスク低減に向けて～

肝細胞癌の薬物療法にカテーテル治療を併用することで、治療効果が高まる可能性を発見しました。

新規高機能スプライシング制御オリゴヌクレオチドをもちいた糖原病Ia型本邦好発変異に対する新規治療法開発

富山および横浜における大気中粗大粒子・微小粒子の化学組成と細菌群集への影響を解明

うつ病患者の脳内ネットワークにおける「独自性」の低下を発見～個人の脳の「指紋」を指標とした新たな客観的診断法の開発に期待～

ビタミン「ビオチン」を細胞へ迅速・効率的に届ける新手法を開発～バイオテクノロジー技術の改良や遺伝性代謝異常症治療への応用に期待～

ボノボ(大型類人猿)とテナガザル(小型類人猿)のiPS細胞と脚腕の元になる細胞の作製に成功 —霊長類発生進化学・生物多様性保全・動物園獣医学の統合推進に貢献 —