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デジタル/AI

2026.01.19

デジタル/AI

モノの「かたち」の最適化

アピールポイント「最適化」はAIの基盤技術であり、その理論と応用の拡張は社会的に重要無数のデータで構成される情報をどのように最適化？→「形状最適化」モノの「かたち」を最適化することにより、興味深い材料・現象を実現研究者のねらい最適化理論の基礎的な研究と、それを応用した工学材料の設計に関する研究を行っている。特に、モノの「かたち」を自在に制御することで、興味深い物性や現象を実現する材料・構造を追求している。通常、物体の形状を表現するデータの空間は非常に高次元、あるいは無限次元となるため、既存の理論は必ずしも十分でない。本研究室は変分理論に基づく最適化アルゴリズムの検討とその実証を行い、それらを先端的工学応用につなげるための研究を行っている。研究内容【形状/トポロジー最適化】最適化：与えられた制約の下で目的関数を最大/最小化する変数を探す問題形状/トポロジー最適化強調したい文字【メタマテリアルの設計】メタマテリアル・・・直感に反する」現象を引き起こす材料/構造負のポアソン比【軽くて強い弾性材料】最適化された「かたち」 1,軽い (体積が小さい) 2,外力に対してなるべく「変形しない」ような「かたち」を最適化により実現【結び目を解く】関連情報【論文】Daichi Akamatsu, Kei Matsushima, Takayuki Yamada, Optimal design of cavity-free mechanical metamaterials exhibiting negative thermal expansion International Journal of Mechanical Sciences 283 (1), 2024 研究者松島慶（MATSUSHIMA KEI）広島大学大学院先進理工系科学研究科助教

デジタル/AI

2026.01.19

デジタル/AI

プライバシーを守る次世代AIの実践と応用

アピールポイント個人情報を外部に出さずに、企業内データを用いたAI活用を可能にする医療・金融など、データ共有が難しい現場における分析・予測業務への応用を想定セキュリティやコンプライアンス面の負担を抑え、AI導入の実務的ハードルを低減研究者のねらい企業や組織がそれぞれ保有するデータを活用し、複数主体が協力してAIモデルを構築するニーズが高まっている。一方で、個人情報や機密情報の取扱いが課題となり、データ共有が現実的でない場面も少なくない。本研究では、データを外部に出さずにAIを活用できる仕組みに着目し、こうした制約下での実用的なAI利用を検討する。金融分野での不正取引自動検知や医療分野での診断支援といったケースを想定し、企業や組織が既存の業務環境の中で段階的にAIを導入できる社会実装を目指す。研究内容 1.連合学習により、プライバシーを保護しながら医療データを分析患者データは共有せず、モデル更新情報のみを用いて協調的に診断支援モデルを構築データ集中型学習と比較して近い性能が得られることを確認した複数機関による協調学習は、単一機関による学習と比較して性能向上に寄与することが示された 2.差分プライバシーによるプライバシー保護の強化統計的ノイズを付加することで、個人情報の推定リスクを低減し、プライバシー保護を実現する。 ↓連合学習との組み合わせ ————————————————————————————- モデル更新情報を通じた個人情報の推定リスクを低減し、プライバシー保護をさらに強化することが可能 ————————————————————————————- 3.秘密計算による安全なデータ利活用秘密計算を活用することで、元データを一切開示することなく、データの結合・分析が可能となる、とされている。関連情報【論文】Z. Lian et al., “Privacy-Enhanced Federated WiFi Sensing for Health Monitoring in Internet of Things,” in IEEE Internet of Things Journal, vol. 12, no. 3, pp. 2994-3002, 1 Feb.1, 2025. 【知財】なし研究者連卓涛LIAN ZHUOTAO 広島大学大学院先進理工系科学研究科助教

デジタル/AI

2026.01.19

デジタル/AI

信頼性工学 × 生成AI： Nバージョンプログラミングを再考する

アピールポイント高コストなNバージョンプログラミング（N-version programming, NVP）を、生成AIにより現実的な手法として再構築 NVPの本質を保ったまま、開発・運用コストを大幅に削減高信頼性が求められるソフトウェア分野への応用が期待される研究者のねらい NVPは、ソフトウェアの信頼性を高める有効な手法として知られており、実際に飛行制御などの安全最優先システムでも採用されてきた。一方で、複数人による独立開発が前提となるため、開発・運用コストが非常に高く、一般的なソフトウェア開発への適用は限定的であった。本研究は、この「有効だが使いにくい」NVPに着目し、生成AIを活用することでNVPの本質的な考え方を保ったまま，低コストで実現可能な形へと再構成することを目的とし、NVPをより広いソフトウェア分野でも現実的に活用できる道を探る。研究内容 ① 課題：NVPは有効だが、使える場面が限られている・NVPは、飛行制御などの安全最優先システムで実績のある信頼性向上手法・ただし、人手による多重開発は非常に高コスト・そのため、一部の重要システムにしか使えない → 良い技術だが、誰でも使える技術ではなかった ② 着眼点：NVPの「本質」を保つ・NVPの本質は、複数の独立した実装による相互チェック・この考え方自体は、今も有効 ③ 提案：生成AIを用いた低コスト化・生成AIを活用し、同一仕様から複数の実装を生成・生成条件やモデル設定を調整し、実装の多様性を確保・人手による多重開発を、生成AIによって代替 → NVPの思想を維持したまま、コストを大幅に削減 ④ 効果：NVPの再現実化・複数結果を統合（多数決）することで、誤りリスクを低減・高コストだったNVPを、より身近なソフトウェアへ N-version programming, NVP 関連情報【論文】Zheng J, Okamura H, Dohi T: Can Generative AI Enhance the Effectiveness of N-Version Programming? SFPVV 2025, LNCS 16356, pp. 1-16, 2026. 【知財】なし研究者鄭俊俊ZHENG JUNJUN 広島大学大学院先進理工系科学研究科准教授

2025.12.22

寒さに耐える冬眠動物の筋幹細胞～再生能力を意図的に抑える「省エネ戦略」～

本研究成果のポイント冬眠動物は、極端な体温低下と長期間の不活動を経験するにもかかわらず、筋肉の衰えを驚くほど防いでいます。本研究では、冬眠動物の“筋肉が衰えない仕組み”の一端が、「組織幹細胞を生かしたまま、再生を抑える」というエネルギー節約戦略にある可能性を示しました。概要ハムスターやクマなどの冬眠動物では、骨格筋の幹細胞（サテライト細胞）が極端な低温下でも死なずに生存できることを発見その低温耐性機構は、フェロトーシス（鉄依存性細胞死）を抑える細胞内の抗酸化システムにより成立しかし生存した細胞は、筋形成に必要な「活性化・分化」プログラムを意図的に抑制しており、増殖能力が低温下では大きく低下実際にハムスターでの筋損傷モデルでも、冬眠中は筋再生が著しく遅延冬眠動物は「細胞死は防ぐが、エネルギー消費の大きい炎症・再生反応は抑える」という、エネルギー節約型の“冬眠モード”を幹細胞レベルで備えていることが明らかに広島大学大学院医系科学研究科生理機能情報科学の宮﨑充功准教授らの研究グループは、福山大学薬学部・渡邊准教授、北海道大学大学院獣医学研究院・下鶴准教授、北里大学理学部・塚本助教、北海道大学低温科学研究所・山口教授らとの共同研究により、冬眠する哺乳類が、極端な低温環境でも筋肉の幹細胞（サテライト細胞）を死なせず保持する一方、筋形成に関わる遺伝子群の働きを大幅に抑制し、あえて再生を遅らせる仕組みを解明しました。本研究成果は、米国実験生物学会連合の学術誌The FASEB Journal に掲載されました。また、本研究成果は広島大学から論文掲載料の助成を受けています。掲載雑誌: The FASEB Journal, 2025; 39:e71297 URL: https://doi.org/10.1096/fj.202502651R 題目: Cold-induced suppression of myogenesis in skeletal muscle stem cells contributes to delayed muscle regeneration during hibernation 著者: Tatsuya Miyaji, Ryuichi Kasuya, Mayuko Monden, Yutaka Tamura, Michito Shimozuru, Toshio Tsubota, Daisuke Tsukamoto, Guangyuan Li, Shota Kawano, Yuri Watanabe, Yoshifumi Yamaguchi, Masatomo Watanabe, and Mitsunori Miyazaki* *Corresponding author (責任著者) doi: 10.1096/fj.202502651R 背景一般に、骨格筋は長期間使われないと萎縮し、筋肉を形成するための幹細胞の働きも弱まるため、冬眠によりほとんど動かない期間が続くと、通常なら筋肉が衰えると考えられます。しかし冬眠動物では、数か月におよぶ極度の不活動と低体温にもかかわらず、筋肉量がほとんど失われません。この理由はこれまでも研究されてきましたが、明確な答えは出ていませんでした。本研究は、冬眠動物の筋肉が衰えない背景に「細胞死を防ぎながら再生は抑制する」という、冬眠期特有のエネルギー節約戦略が存在することを、世界で初めて幹細胞レベルで示しました。研究内容と成果 1. 冬眠動物の筋幹細胞は、極端な低温ストレス下でも死なない研究チームはまず、冬眠動物のサテライト細胞※1が低温ストレスに対して著しい抵抗性を示すことを発見しました。冬眠する動物（シリアンハムスター、シマリス、ツキノワグマ等）と冬眠しない動物（マウス、ラット等）の細胞をそれぞれ4℃の低温に24～48時間さらしたところ、冬眠しない動物の細胞は大半が死滅するのに対し、冬眠する哺乳類の筋肉から得た細胞はほぼ死なずに生存しました。解析の結果、冬眠動物の細胞では、鉄依存性細胞死（フェロトーシス）※2を抑える抗酸化システムが成立しており、これが極端な低温下でも細胞死を防ぐ鍵であることが分かりました。図1｜冬眠動物の筋幹細胞は極端な低温下でも死なずに生き残るマウスやラットなど冬眠しない動物では、4℃の低温にさらすと筋幹細胞の多くが死んでしまいます（赤色：死んだ細胞）。一方、シリアンハムスター、シマリス、ツキノワグマといった冬眠動物では、同じ低温条件でも細胞がほとんど死なずに生き残ります。右下のグラフは、低温条件下における48時間後の細胞死の割合を示しており、冬眠動物の細胞が「細胞レベルで寒さに強い」ことが分かります。 2. 低温下で生存した筋幹細胞は「活性化できない＝筋再生スイッチが切られる」さらに、低温環境を生き延びた細胞のふるまいを詳しく調べたところ、筋肉の形成に必要な MyoD※3 や Myogenin※4 などの遺伝子群が大きく抑制されており、筋肉の組織幹細胞が“生存するが再生は遅らせる”という特殊な待機状態にあることが明らかになりました。これは、冬眠動物のサテライト細胞が、低温ストレス下では再生スイッチを積極的にオフにすることで、状態を維持していることを示しています。図2｜低温にさらされたハムスター筋幹細胞では、筋形成に関わる遺伝子だけがまとまって弱まる左図は、ハムスターの筋幹細胞を4℃に冷却した際の遺伝子発現を網羅的に解析した結果です。緑色の点は、発現量が統計学的に有意に“減少した”遺伝子を示し、逆に“増加した”遺伝子は1つも見られませんでした。右図は、それら発現が減少した遺伝子の特徴を調べたGene Ontology※5解析の結果で、筋肉の形成や構造維持に関わる遺伝子群が特に大きく抑制されていることが分かります。これらの結果は、低温下で生存した細胞が、筋形成・再生を開始するための遺伝子プログラムを意図的に落としていることを示しています。 3. 冬眠期のハムスターでは、実際に筋再生が遅延冬眠期間のハムスターは、体温を周期的に大きく下げる「深冬眠」※6と体温が常温に戻る「中途覚醒」※7を繰り返します。この状態で筋肉が傷つくと、通常であれば見られるはずの再生マーカー eMyHC※8 の発現がほとんど確認されず（下図右下）、再生途中の小さな筋線維も形成されません（右上）。さらに、再生の初期に重要なサテライト細胞の活性化や免疫細胞（マクロファージ※9）の浸潤も大幅に抑えられていました。これらの結果は、冬眠中の生体がエネルギーを節約するため、炎症反応や再生反応といった代謝負荷の高いプロセスを意図的に遅らせている、つまり、省エネモードに入っていることを示しています。図3｜冬眠中のハムスターでは筋再生がほとんど進まない冬眠期のハムスターは体温低下（深冬眠）と復温（中途覚醒）を繰り返します。この状態で筋損傷を起こすと、再生マーカー eMyHC の発現がほとんど見られず、サテライト細胞の活性化や免疫細胞の浸潤も弱く、筋再生が大きく遅れることが分かります。本研究の意義と今後の展開本研究は、冬眠動物が「筋肉の幹細胞を死なせずに保持しつつ、再生は適温に戻るまで待機させる」という高度な省エネ戦略を備えていることを明らかにした点で重要です。これらの知見は将来的に、臓器や細胞の低温保存技術の高度化、長期不活動に伴う筋萎縮予防、さらには人工的な冬眠・低代謝医療の開発など、ヒト医療への応用可能性を広げるものと期待されます。現在、冬眠中に生じる筋再生抑制がどのような分子機構で制御されているのか、特にエピジェネティクスや神経—筋連関などの側面はいまだ明らかになっていません。研究チームは今後、これらの分子機構の解明を進め、冬眠状態を人工的に誘導・制御しうる基盤的知見の確立を目指しています。用語解説 ※1 サテライト細胞（筋幹細胞）骨格筋に存在する「筋肉の幹細胞」。普段は休んでいるが、運動やけがが起こると活性化し、筋肉を修復・再生する役割を持つ。 ※2 フェロトーシス（鉄依存性細胞死）細胞内の鉄が引き起こす「脂質の酸化」により生じる特殊な細胞死の一種。低温ストレスによる細胞死はフェロトーシスを介して起こる。 ※3 MyoD（マイオディー）筋幹細胞が「筋形成・筋再生を始める」ときにスイッチとなる転写因子。活性化すると筋肉に分化する方向へ進む。低温では発現が抑えられる。 ※4 Myogenin（マイオジェニン）筋幹細胞が筋細胞として成熟していく過程で重要となる転写因子。筋再生の“後半”を進める役割がある。 ※5 Gene Ontology（遺伝子オントロジー解析）膨大な遺伝子の機能を「どんな役割をしているか」で分類し、特定の条件下でどの機能の遺伝子が変化したかを調べる手法。 ※6 深冬眠（Deep Torpor）小型の冬眠動物が体温を大きく下げ、代謝を極端に落とした状態。体温が数℃まで下がることもある。クマなど大型の冬眠動物の場合、代謝低下は認められるものの、小型動物ほどの極端な体温低下は起こらない。 ※7 中途覚醒（Interbout Arousal）冬眠中に体温が一時的に正常レベルまで戻る短い覚醒期。小型の冬眠動物はこの「深冬眠」と「中途覚醒」を繰り返す。 ※8 eMyHC（embryonic Myosin Heavy Chain）再生途中の新しい筋線維に発現する「再生マーカー」。筋損傷後に通常であれば増えるが、冬眠期はほぼ発現しない。 ※9 マクロファージ筋損傷の修復に重要な免疫細胞。壊れた筋細胞を処理し、筋幹細胞の活性化をサポートする。冬眠期は浸潤が強く抑制される。報道発表資料（636.78 KB）掲載雑誌：The FASEB Journal 研究者ガイドブック(宮崎充功准教授) 【お問い合わせ先】（研究に関すること）広島大学大学院医系科学研究科生理機能情報科学准教授宮﨑充功 Tel：082-257-5435 E-mail：mmiya4@hiroshima-u.ac.jp （報道に関すること）広島大学広報室 Tel：082-424-4383 E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp

2025.12.22

遺伝子編集の精度を高める新しい仕組みを開発～安全で確実性の高い遺伝子治療や精密さが求められる基礎研究に貢献～

本研究成果のポイントヒト細胞内で、遺伝子編集を行う際、オフターゲット作用（不要な場所のDNA切断）が起こらずに、目的の遺伝子修復（HDR）が成功した細胞だけを選別する独自スクリーニングシステムを開発しました。本システムを用いて、標的 DNA を改変する新規のゲノム編集技術Cas9変異体「HSS Cas9」を獲得しました。HSS Cas9は野生型Cas9よりも特定の標的配列において高いHDR効率を示します。 HSS Cas9とHDRが活発になる細胞周期制御技術（AcrIIA4-Cdt1）を組み合わせることで、不要な変異（インデル）の発生を大幅に抑制し、遺伝子編集の「正確性（HDR/インデル比）」を最大約30倍以上に向上させることに成功しました。遺伝子編集の精度向上によって、安全で確実性の高い遺伝子治療法の開発や、精密な遺伝子改変が求められる基礎研究分野での活用が期待されます。概要広島大学大学院医系科学研究科の松本大亮助教（現東京都医学総合研究所主任研究員）、野村渉教授、山口大学大学研究推進機構中高温微生物研究センターの佐藤悠助教、東京都医学総合研究所宮岡佑一郎再生医療プロジェクトリーダーらのグループはヒト細胞においてHDRが成功するとジフテリア毒素への耐性を獲得する仕組みと緑色蛍光の消光によりオフターゲット作用を検出する仕組みを利用した、独自のスクリーニングシステムを構築しました。このシステムを用いてCas9変異体ライブラリを探索した結果、2つの新規アミノ酸変異（I795V/K918E）を持つ「HSS Cas9」を同定しました。HSS Cas9は、野生型Cas9と比較して、特定の遺伝子標的（EMX1, VEGFAなど）において高いHDR効率を示しました。さらに、HSS Cas9と細胞周期依存的にCas9を活性化させる技術（AcrIIA4-Cdt1）を組み合わせることで、インデルの発生を強く抑制し、遺伝子編集の正確性（HDR/インデル比）を飛躍的に向上させることに成功しました。本成果は、より安全で高精度な遺伝子治療技術の開発に貢献するものです。本研究成果は、「Journal of Biomedical Science」（IF=12.1）に令和7年12月3日付でオンライン掲載されました。＜発表論文＞論文タイトル Screening Strategy to Identify Cas9 Variants with Higher HDR Activity Based on Diphtheria Toxin 著者松本大亮1,2,3,＊、久保田小茉利1、佐藤悠4、加藤-乾朋子3、濁川清美1,2、宮岡佑一郎3、野村渉1,2,＊１．広島大学薬学部２．広島大学大学院医系科学研究科３．東京都医学総合研究所４．山口大学大学研究推進機構中高温微生物研究センター＊責任著者掲載雑誌 Journal of Biomedical Science (IF=12.1) DOI番号 DOI: 10.1186/s12929-025-01197-9 研究助成この研究成果は、科研費、JSPS 地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）JPJS004 20230011、HIRAKU-Global、武田科学振興財団、内藤記念科学振興財団、上原記念生命科学財団、持田記念医学薬学振興財団、鈴木謙三記念医科学応用研究財団の支援を受けて研究を行い、得られたものです。背景ゲノム編集技術は、遺伝性疾患やがんの治療法として期待されています。ゲノム編集技術では、標的とする遺伝子を切断することが必要となります。これまでにジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）やTALEN（例：Platinum TALEN）などが開発されてきており、現在では目的に沿った使い分けが可能な状況となっています。そのなかでもCRISPR-Cas9は標的配列を自在に特異的に標的化できるという点から、主要なゲノム編集ツールとして汎用されています。これらのツールはいずれも標的とする遺伝子配列を切断する機能を持っています。しかし、DNAを切断した後、あらかじめ用意した正しい遺伝子配列（テンプレートDNA）を使って正確に修復する「HDR（相同組換え修復）」の効率が低いことが大きな課題でした。ゲノム編集では、多くの場合に標的配列がエラーを伴いやすい「NHEJ（非相同末端結合）」によって修復されてしまい、意図しない変異（インデル）が生じてしまうためです。精度の高いゲノム編集によってより安全性の高い遺伝子治療が可能となりますが、この実現には、HDR効率を向上させることが不可欠です。しかし、これまでに決定的な解決策は示されていません。研究成果の内容研究グループはまず、ヒト細胞内でHDRによる修復に成功した細胞だけが生き残り、緑色蛍光タンパク質の消光によってゲノム編集操作における副作用であるオフターゲット作用を検出する、スクリーニングシステムを開発しました（図1）。このシステムを用いて、Cas9のDNA切断に関わるドメインにランダムな変異を導入したライブラリを探索した結果、これまでに報告のなかった2つのアミノ酸変異（I795V/K918E）を持つ変異体「HSS Cas9（HDR-Screening-Selected Cas9）」を発見しました（図2）。このHSS Cas9は、野生型のCas9と比較して、特定の遺伝子標的において高いHDR効率を示しました。さらに、研究グループはHSS Cas9と、HDRが活発になる細胞周期（S/G2期）でのみCas9を活性化させる既存の技術（AcrIIA4-Cdt1）を組み合わせました。その結果、望まない変異（インデル）の発生を劇的に抑制しつつ、高いHDR効率を維持することに成功。編集の「正確性（HDR/インデル比）」を、標的遺伝子によっては野生型Cas9と比べて最大約30倍以上に向上させることを実証しました（図3）。今後の展開 Cas9によるヒト細胞のゲノム編集が報告されてから10年以上が過ぎ、基本特許の有効期間も折り返しの10年間を迎えています。今回開発されたスクリーニングシステムは、ランダムなCas9変異体の中からヒト細胞内での高精度な修復を起こしやすい変異体を選抜することができます。今後、このスクリーニングシステムに改良を加えながら、より大規模なスクリーニングを実施することで、新たなバージョンのHSS Cas9の獲得に展開していきます。これによって、より安全で確実性の高い遺伝子治療法の開発や、精密な遺伝子改変が求められる基礎研究分野での活用が期待されます。参考資料図１.スクリーニングシステムの概略図図２.獲得した変異体の活性確認（#27がHSS Cas9）図3.HSS Cas9の細胞周期依存的な活性化（WT: 野生型Cas9, HSS: HSS Cas9, A4C: AcrIIA4-Cdt1, PO: ホスフォジエステル結合の一本鎖オリゴの鋳型, PS: ホスフォロチオエート結合（末端3塩基）の一本鎖オリゴの鋳型）【プレスリリース】遺伝子編集の精度を高める新しい仕組みを開発～安全で確実性の高い遺伝子治療や精密さが求められる基礎研究に貢献～.pdf（398.74 KB）掲載雑誌：Journal of Biomedical Science 研究者ガイドブック(野村渉教授) 【お問い合わせ先】＜研究に関すること＞東京都医学総合研究所主任研究員松本大亮 Tel：03-5316-3129 E-mail：matsumoto-ds＊igakuken.or.jp 広島大学大学院医系科学研究科教授野村渉 Tel：082-257-5308 E-mail：wnomura＊hiroshima-u.ac.jp 山口大学大学研究推進機構中高温微生物研究センター助教佐藤悠 Tel：083-933-5841 E-mail： yusato＊yamaguchi-u.ac.jp ＜報道に関すること＞広島大学広報室 Tel：082-424-4518 FAX 082-424-6040 E-mail：koho＊office.hiroshima-u.ac.jp 公益財団法人東京都医学総合研究所事務局研究推進課乙竹・伊藤 Tel：03-5316-3109 山口大学総務企画部総務課広報室 Tel：083-933-5007 E-mail：sh011＊yamaguchi-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

2025.12.12

ナウマンゾウの古代DNA解析に成功〜ユーラシア最古のパレオロクソドンの系統であることが判明〜

概要山梨大学総合分析実験センターの瀬川高弘講師、秋好歩美技能補佐員、広島大学大学院統合生命科学研究科の米澤隆弘教授、国立遺伝学研究所の森宙史准教授、国立科学博物館生命史研究部の甲能直樹部長らによる国際研究チームは、日本列島に生息していた絶滅ゾウ「ナウマンゾウ」(Palaeoloxodon naumanni）の化石から、世界で初めて古代DNA解析に成功しました。ナウマンゾウは、約2万2千年前に絶滅したと考えられており、日本全国約300ヶ所から2千点を超える化石が発見されている、日本で最も豊富に見つかる絶滅大型哺乳類の一つです。ナウマンゾウが属するパレオロクソドン属（直牙象）は、更新世にユーラシア全域に広がった絶滅ゾウ類です。しかし、これまでアジアからの古代DNA解析は成功しておらず、ユーラシア全域でのパレオロクソドンゾウの進化史には大きな空白がありました。特にナウマンゾウはどのような系統に属するのか、全く分かっていませんでした。本研究では、青森県で発見されたナウマンゾウの臼歯化石2点（約4万9千年前と約3万4千年前）からミトコンドリアゲノムの解析に成功しました。これは日本国内最古の化石標本からの古代DNA研究となります。その結果、ナウマンゾウは約105万年前に分岐したユーラシアで最も古い直牙象の系統であり、原始的な「シュトゥットガルト型」の頭骨の特徴を保ったまま日本列島で長期間生き延びたことが明らかになりました。大陸では派生的な「ナマディクス型」の頭骨を持つゾウに置き換わりましたが、日本列島では地理的隔離により原始的な形態が保持され、日本列島がレフュジア（古い系統が生き残る特別な環境）として機能していたことが改めて実証されました。図1：ナウマンゾウの生体復元図今回の研究成果を踏まえて復元された最新のナウマンゾウの生体復元。頭部はオスの頭骨化石、体の骨格は複数個体の化石標本を参考に描かれている。背景には当時日本列島に共存していた巨大なシカ(ヤベオオツノジカ)も描かれている。（復元画制作：府高航平氏）研究の背景パレオロクソドン（直牙象）とはパレオロクソドン属のゾウは、更新世のユーラシアで最も繁栄した大型植物食哺乳類の一つでした。アフリカで生まれた後、（遅くとも）約78万年前にユーラシアに進出し、ヨーロッパから東アジアまで広く分布しました。近年の古代DNA研究により、パレオロクソドンは複雑な起源を持つことが明らかになってきました。遺伝情報の解析から、パレオロクソドンは主にアフリカゾウ属を祖先とし、そこにマルミミゾウやマンモスとの交雑（異なる種が交配すること）が加わって成立したことが示されています。また、母系で伝わるミトコンドリアDNAは完全にマルミミゾウ由来のものに置き換わっており、パレオロクソドンは、この中でNNグループ（ノイマルク・ノルト・グループ）とWEグループ（ワイマール・エーリングスドルフ・グループ）という2つの主要な母系系統が確認されています。しかし、これまでDNA情報が得られていたのはヨーロッパの標本が中心で、アジアからは中国河北省の（アジアゾウのものと思われていた）歯の化石から得られた配列のみでした。そのためアジアのパレオロクソドン、特に日本のナウマンゾウの進化系統上の位置づけは全く不明でした。 2つの頭骨形態：「シュトゥットガルト型」と「ナマディクス型」形態学的な研究から、パレオロクソドンには原始的な「シュトゥットガルト型」（頭の骨の隆起が弱い）と、派生的な「ナマディクス型」（頭の骨の隆起が強い）という2つの頭骨形態があり、その関係について長年論争が続いていました（図2）。「シュトゥットガルト型」（原始的）：頭の後ろの骨の隆起（頭頂後頭稜）の発達が弱く、頭骨が高い形。ナウマンゾウと中央アジアのP. turkmenicusがこのタイプ。「ナマディクス型」（派生的）：頭頂後頭稜が強く発達し前方に張り出す形。ヨーロッパのP. antiquusとインドのP. namadicusがこのタイプ。これらの形の違いが別の種を表すのか、成長段階や個体差なのかについては議論が続いていましたが、「シュトゥットガルト型」を示す標本からのDNA情報が全く得られていなかったため、遺伝学的な検証ができませんでした。ナウマンゾウは「シュトゥットガルト型」を示すアジアのパレオロクソドンでしたが、DNA情報がないため進化系統上の位置づけは不明でした。図2：パレオロクソドンの2つの頭骨形態。右：原始的な「シュトゥットガルト型」（ナウマンゾウ）、左：派生的な「ナマディクス型」（ヨーロッパのP. antiquusに相当）。頭頂後頭稜の発達の違いが明瞭である。研究の成果（1）日本の厳しい環境下での古代DNA解析成功本研究では、青森県立郷土館などが所蔵するナウマンゾウ化石4個体を対象に古代DNA抽出を試みました。日本は高温多湿でDNAの保存に極めて不利な環境であるため、技術的に非常に困難でしたが、そのうち特に保存の良かった2個体の臼歯の象牙質からミトコンドリアDNA配列を検出することに成功しました。解析に成功した2個体の年代は、約4万9千年前と約3万4千年前であり、日本国内最古の化石標本からの古代DNA研究となりました。特に約4万9千年前の標本からのDNA抽出は、日本の高温多湿という保存に極めて不利な環境を考えると、技術的に画期的な成果です。通常の方法だけでは十分な量のDNA情報が得られなかったため、特定のDNA領域を集中的に増やす「myBaitsキャプチャ法」という最新技術を使用しました。その結果、両個体のミトコンドリアゲノムのドラフト配列を再構築することに成功しました。 a （2）ナウマンゾウは最も古い系統だった 2個体のナウマンゾウのミトコンドリアゲノムのドラフト配列を用いて、他のゾウ類との系統的な関係を解析しました。その結果、2個体のナウマンゾウは一つのまとまった系統を形成し、さらにドイツや中国のパレオロクソドンとともにユーラシア全域に広がるWEグループを形成することが示されました。しかしナウマンゾウのDNAは、非常に厳しい環境下で数万年間埋蔵されていたためDNAの損傷が激しく、このドラフト配列そのものから分岐年代を推定することは困難でした。そこで本研究では、まず２個体のナウマンゾウの共通祖先のDNA配列を再構築し、この共通祖先配列を用いて分岐年代推定を行うという新規の解析手法を提案しました。これにより、損傷の激しいDNA配列からも信頼性の高い分岐年代を推定できるようになりました。重要な発見：ナウマンゾウはこのWEグループの中で最も早く分かれた系統であることが明らかになりました。詳細な年代推定から、ナウマンゾウ系統がWEグループの他の系統から分岐した時期は約105万年前と推定されました（図３）。この発見は、従来の理解を大きく覆すものです。これまでナウマンゾウは、パレオロクソドンの中で比較的新しい時期に分岐した系統であり、日本列島に隔離された後、島嶼化の影響で小型化したと考えられていました。しかし今回のDNA解析により、ナウマンゾウは実際には最初期に分岐した原始的な系統であり、約105万年前という非常に早い段階で既に東アジアの縁辺にまで到達していたことが判明したのです。この分岐年代は、パレオロクソドンがアフリカからユーラシアに進出した最古の化石年代（約78万年前、イスラエルのゲシェル・ベノット・ヤアコブ遺跡）に非常に近い時期です。このことは、パレオロクソドンがアフリカからユーラシアに進出後すぐに東アジアを含む広い範囲に拡散したことを示しています。図３：パレオロクソドンの系統樹と分岐年代。色は頭骨の形態を示す：赤＝原始的なシュトゥットガルト型、青＝ナマディクス型、黒＝形態型不明。ナウマンゾウ（赤）はWEグループに属し、約105万年前に分岐した最古の系統である。（3）「シュトゥットガルト型」を遺伝学的に初めて確認本研究は、原始的な「シュトゥットガルト型」の頭骨を持つパレオロクソドンから、世界で初めて遺伝情報を得た研究となります。ナウマンゾウは大人のオスもメスも「シュトゥットガルト型」を示すことが知られており、今回の結果により、この原始的な形がWEグループに属することが遺伝学的に確認されました。一方、これまでDNA情報が得られていた派生的な「ナマディクス型」の標本（シチリア島やドイツのもの）は、すべてNNグループに属していました。NNグループの共通祖先は約39万年前と推定されています。「ナマディクス型」の最古の確実な化石記録は、ギリシャから見つかった約48万〜42万年前のものです。これらの年代から、派生的な「ナマディクス型」は中期更新世（約77万〜13万年前）のヨーロッパで出現し、その後にアジアにも広がったことが分かります。（4）時系列で見るナウマンゾウの進化今回の研究結果から推定されるナウマンゾウの進化史は次のようになります：約105万年前：パレオロクソドンがアフリカからユーラシアに進出後まもなく、東アジアを含む広い範囲に拡散しました。この初期の拡散集団から、日本列島に入った系統（ナウマンゾウの祖先）と、大陸に残った系統が分かれました。約105万年前〜2万2千年前：日本列島に入ったゾウは、島の環境で大陸から地理的に隔離され、独自の進化を遂げました。原始的な「シュトゥットガルト型」の頭骨を保ったまま、古い系統の生き残り（遺存固有種）として後期更新世まで生存しました。約48万年前以降：ユーラシア大陸では、派生的な「ナマディクス型」がヨーロッパで出現し、その後東アジアにも広がりました。中国の後期更新世の地層から見つかった頭骨も「ナマディクス型」です。約2万2千年前：ナウマンゾウが絶滅しました。地理的な隔離により、大陸の派生的な「ナマディクス型」集団による置き換えを免れ、絶滅するまで変わらず原始的な形を保ち続けていました。このように、ナウマンゾウは東アジアへの原始的な「シュトゥットガルト型」の早期拡散を示す証拠であり、その後大陸では派生的な「ナマディクス型」集団に置き換わっていったと考えられます。本研究の意義（1）日本列島がレフュジア（古い系統が残る特別な環境）であったことを実証日本列島は、基本的にユーラシア大陸から隔離された島弧でありながら、氷期の海水準低下期に断続的に陸続きになるという特殊な地理的環境です。この「半隔離状態」が、古い系統の保存や独自の進化を促進してきたことが、ナウマンゾウの例からも実証されました。ナウマンゾウは約105万年前以降に日本列島に到達した後、地理的隔離により大陸集団とは独立した進化を遂げ、大陸では失われた原始的な特徴を保ち続けた「生きた化石」だったのです。こうした環境であったからこそ、今回の成果は大陸集団では検出できない時間軸を伴った生物地理学的な挙動まで解明できたと言えます。後期更新世まで（約1万2千年前以前）の日本列島には、更新世オオカミ、ヒグマ、バイソン、オオツノジカ、ヘラジカ、トラといった様々な大型哺乳類が生息していました。それらは大陸から断続的に渡来した結果、「重層的」に集団の置き換わりが起こった歴史を持つ可能性があり、今後の古代DNA研究の最も重要なテーマの一つになると考えられます。（2）ユーラシア全域のゾウ進化史の空白を埋めたこれまでアジアのパレオロクソドンのDNA情報はほとんどありませんでした。今回のナウマンゾウのDNA解析により、ユーラシア全域でのゾウの進化の流れが初めて明らかになりました。（3）形態の違いの意味を遺伝学的に解明長年議論されてきた「シュトゥットガルト型」と「ナマディクス型」の関係について、遺伝学的な証拠を初めて提供しました。これらは単なる成長段階の違いではなく、進化の異なる段階を表していることが示されました。今回のDNA解析により、ナウマンゾウがWEグループの最古の系統であることが判明したことで、近縁種との比較から最新の生体復元が可能になりました。DNA情報から推定される系統関係に基づき、牙の形状、背中の輪郭といった従来の化石証拠だけではなく、これまで不確実だった耳の大きさや形状についても、より科学的根拠のある復元が実現しました。これにより、ナウマンゾウの生きていた姿をより正確に再現できるようになりました。研究の展開本研究により、ナウマンゾウがユーラシアのパレオロクソドン進化史における重要な位置を占めることが明らかになりました。しかし、今回解析したのは母親から受け継がれるミトコンドリアDNAのみです。今後、核ゲノムDNA（両親から受け継がれる全ての遺伝情報）の解析が実現すれば、以下の重要な疑問に答えることができると期待されます： • ユーラシアのパレオロクソドンは一度の交雑で成立したのか、それとも複数回の独立した交雑があったのか • NNグループとWEグループは核ゲノムレベルでどのような関係にあるのか • ナウマンゾウはなぜ絶滅したのか、その遺伝学的な要因は何か今後、DNA抽出技術の向上や堆積物に含まれるDNAを分析する新技術の発展により、より多くのナウマンゾウ標本や他の日本の更新世哺乳類からの古代DNA解析が進むことが期待されます。これにより、日本列島における哺乳類相の成立史がさらに詳しく解明されるでしょう。用語解説（1）パレオロクソドン（Palaeoloxodon）：更新世にアフリカとユーラシアに広く分布した絶滅ゾウ類の仲間。直牙象（ちょくがぞう）とも呼ばれます。まっすぐな牙を持つことが特徴です。ヨーロッパのP. antiquus、インドのP. namadicus、日本のP. naumanni（ナウマンゾウ）などが含まれます。（2）更新世：地質時代の区分の一つで、約258万年前〜約1万2千年前までの期間。氷期（氷河期）と間氷期（温暖期）が繰り返された時代です。マンモスやナウマンゾウなどの大型哺乳類が栄えました。（3）古代DNA解析：化石など古い時代の生物に残された微量のDNA配列を解析する手法。近年の技術発展により、様々な絶滅生物の進化を明らかにできるようになりました。（4）ミトコンドリアDNA：細胞の中のエネルギーを作る小器官（ミトコンドリア）に含まれるDNA。母親からのみ受け継がれ、核DNAより多くのコピーが存在するため、古代DNA研究に適しています。母系の進化の歴史を知ることができます。（5）WEグループ（WEクレード）：ドイツのワイマール・エーリングスドルフで見つかった標本を基準に定義されたパレオロクソドンのミトコンドリアDNA系統群。ヨーロッパから中国、日本まで広く分布します。（6）NNグループ（NNクレード）：ドイツのノイマルク・ノルトで見つかった標本を基準に定義されたパレオロクソドンのもう一つのミトコンドリアDNA系統群。主にヨーロッパで見つかっています。（7）頭頂後頭稜（とうちょうこうとうりょう、POC）：頭骨の後ろの部分にある骨の隆起。パレオロクソドンでは「シュトゥットガルト型」で弱く、「ナマディクス型」で強く発達します。この違いが頭骨の形の大きな特徴となっています。（8）myBaitsキャプチャ法：目的とするDNA領域だけを選択的に集める技術。保存状態の悪い試料から効率的にDNA配列を回収できます。釣り針（bait）で目的の魚を釣るイメージです。（9）系統樹解析：DNA配列などの情報から生物の間の系統的な関係（どの生物とどの生物が近い親戚か）を推定し、その進化史を樹形図で表す解析方法。（10）遺存種（レリック）：過去に広く分布していた生物の生き残りで、限られた地域にのみ生存している種。「生きた化石」とも呼ばれます。ナウマンゾウは、大陸では失われた原始的な特徴を保った遺存種でした。論文情報雑誌名：iScience 論文名：Ancient DNA from Palaeoloxodon naumanni in Japan reveals early evolution of Eurasian Palaeoloxodon 論文名（日本語）：日本のナウマンゾウの古代DNAがユーラシアのパレオロクソドンの初期進化を明らかにする著者：Takahiro Segawa, Takahiro Yonezawa, Hiroshi Mori, Ayumi Akiyoshi, Asier Larramendi, Naoki Kohno 著者（日本語）：瀬川高弘、米澤隆弘、森宙史、秋好歩美、アシエル・ララメンディ、甲能直樹 DOI：10.1016/j.isci.2025.114156 URL：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004225024174 オンライン公開日： 2025年12月8日研究サポート本研究は、日本学術振興会科研費（課題番号: 20K20942, 23KK0062, 25K01110 and JP221S0002）の支援を受けました。報道発表資料.pdf（1.64 MB）掲載雑誌：iScience 研究者ガイドブック(米澤隆弘教授) 【お問い合わせ先】山梨大学総合分析実験センター瀬川高弘 E-mail： tsegawa@yamanashi.ac.jp TEL： 055-273-9439 広島大学大学院統合生命科学研究科米澤隆弘 E-mail： tyonezaw@hiroshima-u.ac.jp TEL： 082-424-7950 国立科学博物館生命史研究部甲能直樹 TEL： 029-853-8984 山梨大学総務企画部総務課広報・渉外室 E-mail： koho@yamanashi.ac.jp TEL： 055-220-8005，8006 広島大学広報室 E-mail： koho@office.hiroshima-u.ac.jp TEL： 082-424-6762 情報・システム研究機構国立遺伝学研究所広報室 E-mail： prkoho@nig.ac.jp TEL： 055-981-5873 国立科学博物館経営管理部研究推進・管理課研究活動広報担当 E-mail： t-shuzai @kahaku.go.jp TEL： 029-853-8984

医療/ヘルスケア

2025.12.17

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日本の医療機器・技術の海外移転：低所得国での安全な出産に向けたモバイル胎児心拍モニターの効果検証

本研究成果のポイント本研究では、モバイル胎児心拍モニター（iCTG）が、妊娠後期の胎児の心拍異常をより確実に捉え、新生児の状態改善や周産期死亡の減少につながる可能性が示されました。日本企業の開発した医療機器が、資源が限られた地域でも導入しやすい、現実的かつ効果的な技術であることが明らかになりました。概要広島大学大学院医系科学研究科の新福洋子教授を中心とする研究チームは、低所得国での胎児モニタリングを可能にするため、モバイル胎児心拍モニター（iCTG）の効果を検証しました。その結果、従来の胎児モニタリングよりも異常心拍の検出率が大幅に向上し、出生直後の新生児の健康状態が改善しました。本研究は、低リソース環境における妊婦ケアの質向上に新たな可能性を示しています。本研究成果は、学術誌「BMC Public Health」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。論文情報タイトル：Effectiveness of a mobile cardiotocography device (iCTG) in improving antenatal care and detecting abnormal fetal heart rate during late pregnancy: an implementation study in Tanzania 掲載誌：BMC Public Health（Q1）著者：Dorkasi L Mwakawanga, Sanmei Chen, Crystal L Patil, Md Moshiur Rahman, Beatrice Mwilike, Agnes F Massae, Naoki Hirose, Yuryon Kobayashi, Yoko Shimpuku DOI：10.1186/s12889-025-25383-4 背景胎児モニタリングとは、おなかの中にいる胎児の状態を継続的に観察・記録することです。胎児の心拍などを観察することで、外から直接見ることのできない胎児の状態を把握することができ、出産時の胎児の異常を判断する重要なデータとなります。安全な出産にとても重要なのですが、多くの低所得国では、十分な胎児モニタリングが行えず、心拍異常が見逃されることで死産や新生児合併症の一因となっています。十分な胎児モニタリングが行えない理由は多々ありますが、その一つに機器とインフラの不足があります。胎児モニタリングを行う際、胎児心拍モニター（CTG）という機器を使用しますが、高価であり導入が難しい点などから、低資源国では導入数が限られています。よって、医療スタッフが使いやすく、持続的に運用できる新しいモニタリング技術の導入が求められていました。研究成果の内容今回の研究では、タンザニアの医療施設にモバイル胎児心拍モニター（iCTG）を導入し、その効果を検証しました。iCTGとは、従来のCTGを小型化し、持ち運びを可能にしたものです。また、データをクラウドで管理し、遠隔地からも胎児の状態を確認できます。小型であることから従来より容易に導入することができ、低コストであることや操作が簡潔であることなど、様々なメリットがあります。iCTGを導入した施設では、胎児心拍異常の発見数が従来の約10倍に増え、新生児の胎児仮死も半分以下に減少し、周産期死亡が約8割減少しました。助産師らが現場で無理なく使用できる操作性も確認され、実装研究として有用性が示されました。今後の展開今後は、より幅広い地域での導入と長期的な母子の健康への影響を検証するとともに、コスト効果や運用体制を含めた持続可能なモデル作りを進めます。最終的には、どこに住んでいても妊婦が安全な胎児モニタリングを受けられる世界的な体制整備を目指します。参考資料メロディ・インターナショナル株式会社（iCTG開発） https://melody.international/ AMED「開発途上国・新興国における医療技術等実用化研究事業」 https://www.amed.go.jp/program/list/12/01/003_jigor6.html 報道発表資料（332.21 KB）掲載雑誌：BMC Public Health 研究者ガイドブック(新福洋子教授) 【お問い合わせ先】広島大学大学院医系科学研究科教授新福洋子 Tel：082-257-5345FAX：082-257-5345 E-mail：yokoshim@hiroshima-u.ac.jp

医療/ヘルスケア

2025.12.17

医療/ヘルスケア

肝移植拒絶リスクを遺伝子で予測、個別化治療への新たな一歩　ーSIRPα遺伝子多型が免疫応答を制御する仕組みを解明ー

本研究成果のポイント肝臓移植の際に拒絶反応が起こるかどうかは、免疫の働きを決める「SIRPα遺伝子」の違いが関係していることを世界ではじめて明らかにしました。この成果により、患者ごとに拒絶反応が起きるリスクを予測し、治療法の個別化・最適化を目指します。概要広島大学の研究チーム（広島大学大学院医系科学研究科消化器・移植外科学大段秀樹教授、Akhmet Seidakhmetov医師、呉医療センター谷峰直樹医師、ら）は、日本人154組の生体肝移植ドナー（提供する人）・レシピエント（受ける人）ペアを対象に肝移植の拒絶反応に関する研究を行いました。その結果、肝臓移植の際に拒絶反応がおこるかどうかは、免疫の働きを決める「SIRPα遺伝子」の違いが関係していることを明らかにしました。具体的には、「SIRPα遺伝子」の「V2型」をもつ人では、急性拒絶反応の発生率が高いことを発見しました。この研究成果は、国際学術誌『PNAS Nexus（Q1）』（米国科学アカデミー機関誌系列）に掲載されました。また、本研究成果は広島大学から論文掲載料の助成を受けています。論文タイトル Impact of SIRPα Genotype Combinations in Recipients and Donors on Alloimmune Response in Liver Transplantation 著者 Akhmet Seidakhmetov, Naoki Tanimine, Yuka Tanaka, Ryosuke Arata, Ryosuke Nakano, Hiroshi Sakai, Masahiro Ohira, Hiroyuki Tahara, Kentaro Ide, Tsuyoshi Kobayashi, Hideki Ohdan* *：責任著者 DOI：［10.1093/pnasnexus/pgaf351］背景肝硬変や肝臓がんなどにより、肝臓の機能が回復できないほど悪くなった患者では、肝臓移植が効果的な治療法となります。しかし臓器移植をする際には、患者自身の免疫が、移植された臓器を異物であると判断し攻撃してしまう「拒絶反応」が最大の課題です。これまでの研究成果において、拒絶反応は主に「HLA遺伝子（免疫システムが「自己」と「非自己」を見分けるための目印のようなもの）」の不一致によって説明されてきました。移植された臓器と移植を受ける身体のHLA遺伝子が違うため、免疫システムが勘違いし、拒絶反応を起こしてしまうという仕組みです。しかし、HLA遺伝子が一致していても拒絶が起こる症例が存在しており、仕組みの解明が求められていました。研究成果の内容「CD47」とは、ほとんどすべての細胞の表面にある「この細胞は自己の細胞である」という目印のようなものです。一方「SIRPα」とは、免疫細胞がCD47を感知するためのたんぱく質で、「SIRPα」と「CD47」が結合すると、免疫の誤作動が防がれます。これは「自己細胞を食べない」ための分子シグナルであり、「“don’t eat me”シグナル」とも呼ばれています。本研究グループはこれまで、動物種の異なる生物間で臓器を移植する「異種移植」の研究で、この「SIRPα–CD47経路」がとても重要であることを報告してきました。今回の成果は、この仕組みがヒトとヒトのあいだで行われる通常の臓器移植（同種移植）でも働いていることを、臨床データを用いて初めて明らかにしたものです。解析の結果、SIRPα遺伝子には複数の多型が存在し、日本人では「V1」と「V2」型が主要であることが判明しました。V2型SIRPαはCD47との結合力が強く、T細胞活性化を促進する性質を持つことを、ヒト血液細胞を用いた実験で確認しました。さらに、85組の肝移植ドナー・レシピエントの遺伝子組み合わせを解析し、V2型を多く含む組み合わせでは、急性拒絶反応の発生率が約1.5倍高いことを明らかにしました。これらの知見をもとに、研究チームはSIRPα遺伝子型に基づいた「免疫反応強度スコア」を提案。このスコアにより、移植前に拒絶リスクを予測し、免疫抑制薬の投与計画を個別化できる可能性が示されました。今後の展開本研究は、移植免疫学における「新たな遺伝子マッチング指標」としてSIRPαを提案するものです。今後は、腎移植など他臓器でも同様の検証を進め、SIRPα遺伝子検査を用いた拒絶反応リスク予測モデルの臨床応用を目指します。さらに、免疫チェックポイント分子CD47との関連から、がん免疫療法や自己免疫疾患の治療戦略にも応用が期待されます。参考資料 SIRPα（Signal Regulatory Protein Alpha）：免疫細胞が「自己」を認識するための受容体。CD47と結合し、攻撃を抑制する信号を送る。 CD47：「自分を食べないで」というシグナルを発する細胞膜分子。がん細胞でも高発現が知られる。本研究では、SIRPα遺伝子のV2型がCD47との結合を強め、免疫細胞の活性化を促すことを発見。 HLA遺伝子とは、「ヒト白血球抗原（Human Leukocyte Antigen）」をつくる遺伝子。免疫システムが“自分”と“他人”を見分けるための最も重要な遺伝子群であり、「免疫の指紋」とも呼ばれる。（図1）この図は、人の免疫細胞に発現しているSIRPαというたんぱく質が、CD47というたんぱく質とどの程度強く結合するかを調べた実験結果を示しています。研究では、健康なボランティアから採取した血液中の免疫細胞を使い、SIRPα遺伝子の型が「V1型」か「V2型」かによって結合の強さが違うかを比較しました。 CD47たんぱく質を蛍光で光るようにして細胞に加え、その光の強さ（平均蛍光強度：MFI）を測ることで、どのくらいCD47がSIRPαに結合したかを定量的に評価しました。結果として、V2型をもつ人の免疫細胞は、V1型をもつ人よりもCD47と強く結合することが明らかになりました（図中の赤い点がV2型、青い点がV1型）。このことから、SIRPαの遺伝的な違いが免疫の強さや拒絶反応に影響する可能性があることが示唆されます。（図2）この図は、ドナーとレシピエントそれぞれが持つ SIRPα 遺伝子型が組み合わさった時にどれくらい免疫が強く反応しやすいかモデル化し、拒絶発症率との関連を解析した結果を示しています。ドナーとレシピエントの免疫細胞（抗原提示細胞：APC）とT細胞の活性化の強さを、「＋」の数で表しています。「＋」が多いほど免疫反応が強く、拒絶反応が起こりやすい可能性があります。この免疫反応の強さを合計して、以下の3つのグループに分類しました： • 4+〜5+：拒絶反応が起こりにくい（低リスク） • 6+：中程度のリスク • 7+〜8+：拒絶反応が起こりやすい（高リスク）つまり、このモデルは「ドナーとレシピエントのSIRPα遺伝子の組み合わせによって、移植後の拒絶反応の起こりやすさを予測できる」ことを示したものです。（）内の数値は拒絶反応の発症率です。報道発表資料（574.97 KB）掲載雑誌：PNAS Nexus 研究者ガイドブック(大段秀樹教授) 【お問い合わせ先】広島大学大学院医系科学研究科消化器・移植外科学教授大段秀樹 Tel：082-257-5220FAX：082-257-5224 E-mail：hohdan@hiroshima-u.ac.jp

2025.12.15

トドの赤ちゃんが動作とサインのつながりを学習し、見分けられることが世界で初めて明らかに！

本研究成果のポイントトドは0歳の仔獣期から、成獣と同じように動作とサインのつながりを学習し、弁別できる能⼒をもつことが、世界で初めて明らかになりました。概要城崎マリンワールドで生まれたトドのカナタは⽣後半年までに9種類の動作とそれに対応するサインを学習し、トレーナーの性別や親密度（接した時間）によらず⾼い精度でサインを識別することができました。ハンドサインとボイスサインを同時に与えた場合、およびハンドサインのみを与えた場合の正解率は、9種類の動作全てで基準となる正解率を上回りました。ボイスサインだけを与えた場合の正解率は、3種類の動作を除き基準となる正解率を下回りました。本研究は、城崎マリンワールドの佐々木雅大氏、広島大学大学院人間社会科学研究科の神原利宗准教授らが執筆したもので、10月8日に「International Journal of Comparative Psychology」に掲載されました。城崎マリンワールドのトドの研究に関する国際論文では4本目、城崎マリンワールドで生まれたトドの「カナタ」に関する研究では初めてとなります。研究成果の内容トドは0歳の仔獣期から、成獣と同じように動作とサインのつながりを学習し、弁別できる能力をもつことが、世界で初めて明らかになりました。トドの「カナタ」は生後半年までに9種類の動作とそれに対応するサインを学習し、トレーナーの性別や親密度（接した時間）によらず高い精度でサインを識別することができました。ハンドサインとボイスサインを同時に与えた場合、およびハンドサインのみを与えた場合の正解率は、9種類の動作全てで基準となる正解率を上回りました。ボイスサインだけを与えた場合の正解率は、3種類の動作を除き基準となる正解率を下回りました。研究の背景トドをはじめとするアシカの仲間は、長い授乳期間をもち、赤ちゃんのころにトレーナーが介入してトレーニングを行うことが難しい特徴があります。そのため、赤ちゃんのトドの学習能力については、野生下での観察を除いて知られていませんでした。城崎マリンワールドで生まれたトドの「カナタ」は、母親が母乳で育てることが困難であったため、飼育員による人工哺育で育てられました。授乳期からトレーニングを行える特殊な環境から、貴重なデータを得られる可能性がありました。本研究はこれまで前例がなかった、赤ちゃんのトドの学習能力について調べたものです。研究方法ハンドサインとボイスサインを同時に与えて9種類の動作でトレーニングを行いました。その後の実験で以下の３つの条件で「カナタ」にサインを与え、正解率を調べました。 ①ハンドサインとボイスサイン同時 ②ハンドサインだけ ③ボイスサインだけ目で見た情報と、耳で聞いた情報、どちらが学習において重要なのかを調べました。実験は男女3人ずつ、合計6人で行い、親密度や性別による影響を考慮しました。資料映像：最初はホースの水を使うなど遊びの中で動作を引き出し、ミルクを使って教えていきました。その後は、目印となる道具や手を使ったトレーニングも行い、生後半年までに9種類の動作ができるようになりました。各動作ができるようになった後は、決められた手の動き（ハンドサイン）と声（ボイスサイン）を同時に与えながら動作とむすびつけ、サインに合わせて動作を行うことをトレーニングしました。資料映像：ホースの水で遊ぶカナタ資料映像：はじめてトレーニングした”バイバイ” 資料映像：”あーん”のトレーニング参考資料図１．カナタ(授乳期) 図2．カナタ(現在) 論文情報掲載雑誌名：International Journal of Comparative Psychology DOI：https://doi.org/10.46867/ijcp.41525 タイトル：“A Case Study of Associations Between Human Visual-Vocal Commands and Behaviors in a Lactating Steller Sea Lion Pup (Eumetopias jubatus)” 著者：佐々木雅大氏1，堤和樹氏1，木下日奈乃氏1，西島昌宏氏1，松村千織氏1，豊田彩加氏1，神原利宗2 所属：1城崎マリンワールドシーズー，2広島大学掲載雑誌：International Journal of Comparative Psychology 研究者ガイドブック(神原利宗准教授) 【お問い合わせ先】城崎マリンワールドシーズー飼育員佐々木雅大氏 TEL：0796-28-2300 FAX：0796-28-3675 Email：seazoo＊hiyoriyama.co.jp (＊は半角＠に置き換えてください) 広島大学大学院人間社会科学研究科心理学プログラム准教授神原利宗 TEL：082-424-6280 FAX：082-424-3481 E-mail：tkambara＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

2025.11.26

御神木が語る大気汚染の移り変わり　～年輪のイオウが示す500年の環境変化の記憶～

本研究成果のポイントイオウ酸化物の排出量は近年減少しているが、開国による日本の工業化(1850年)以前と比べて現代の大気がどの程度清浄化しているかは、未解明のまま残されていた。本研究では、御神木の年輪に含まれるイオウ安定同位体比（δ34S）注1）を分析し、1500年代から現在にかけて500年にわたる大気中のイオウの起源の変化を探った。年輪から計測されたイオウ同位体比は、工業化を境に大きく変化し、御神木は倒れる直前まで汚染された大気の値を記録していた。この結果は、現代の大気が工業化以前の清浄な水準にまだ戻っていないこと、あるいは土壌に蓄えられた過去の汚染イオウがいまも環境中に放出されていることを示している。研究概要名古屋大学大学院生命農学研究科の塩出晏弓博士後期課程学生、谷川東子准教授は、同大学院環境学研究科の中塚武教授、加藤義和研究員、平野恭弘教授、アジア大気汚染研究センターの佐瀨裕之部長、諸橋将雪主任研究員、広島大学の石田卓也准教授との共同研究により、中部日本の2本の御神木から500年分の年輪を読み解き、「産業革命前から開国を経て現代に至るまで」の大気汚染の移り変わりをたどりました。化石燃料の消費に伴うイオウ酸化物の排出量は、2000年代以降、世界的に減少しています。しかし、現代の大気は、化石燃料の大量消費が始まる以前、すなわち産業革命前と比べ、どの程度まで清浄化しているのかは、これまで明らかにされていませんでした。本研究では、自然災害で倒木した中部日本の2本の御神木を対象に、年輪に含まれるイオウ安定同位体比を分析し、各年代のイオウの起源（化石燃料か自然由来か）を推定しました。イギリスの産業革命後であっても、日本の本格的な工業化以前までは、同位体比は高い値で安定していました。ところが、工業化の進行に伴って値はイオウ同位体比が低い石炭や石油の影響を受けて急激に低下し、その低い値は木が倒れる直前まで維持されていました。御神木は、「イオウ排出量が減少した今もなお清浄な大気には戻っていない」、あるいは「かつて放出された化石燃料由来のイオウが土壌に蓄えられ、いまも環境中をめぐっている」ことを伝えています。この成果は、今後の気候変動対策や大気保全の指標づくりに役立ちます。本研究成果は、2025年11月13日にSpringer Nature雑誌『Biogeochemistry』に掲載されました。研究背景と内容 (1)研究の背景化石燃料の消費などにより排出されるイオウ酸化物は、酸性雨の原因物質の一つとして知られ、生態系にさまざまな影響を及ぼしてきました。近年、その排出量は世界的に減少傾向にありますが、一方で気候変動対策として、成層圏に硫酸エアロゾルを注入して地球を冷却させる「気候工学（ソーラー・ジオエンジニアリング）」の研究も進展しています。こうした状況の中で、私たちがどのような大気の時代に生きているのかを知る手がかりとして、イオウ循環の長期的な歴史をさかのぼり、「産業革命以前の清浄な大気」と「今の大気」を比較することが重要だと考えました。これまで南極やグリーンランドの氷床コアを用いた研究は、地球規模でのイオウ循環の長期変動を明らかにしてきました。氷床コアが遠い極地でしか得られないのに対し、樹木は私たちの身近に存在します。年輪は一年に一つずつ正確に刻まれるため、樹木の中にはその土地の空気や土の変化が細かく記録されています。つまり樹木は、その生育地域におけるイオウ循環の移り変わりを細かく教えてくれる「自然の記録帳」ということができます。今回、ペンやインクに相当するのは、イオウの安定同位体比（δ34S）です。イオウはその発生源によって、δ34S値が異なります。たとえば、自然起源の海塩エアロゾルはおよそ +20.3‰、火山ガスは +5‰ と比較的高い値を示します。一方、日本で多く利用されてきた中東産の石油は −8～0‰ と非常に低い値を持っています。このため、木の年輪に含まれるδ34S値を調べることで、その時代の大気中イオウの主な発生源を推定することができます。ただし、土壌がイオウを捉える力が強い場合には、大気の状態と年輪に記録される値との間に時間的な「ずれ」が生じます。「ずれ」の存在は、過去にもたらされた汚染由来のイオウを、樹木が土壌から吸収しているということ、すなわち、過去に人間活動により大量放出されたイオウが今なお環境を循環していることを意味します。 (2)調査方法本研究では大雨や台風によって倒木した2本の御神木—大湫神明神社(岐阜県瑞浪市)の樹齢約670年の大杉と伊勢神宮(三重県伊勢市)の樹齢500年の神宮杉を試料として用いました(図1)。どちらも数百年にわたって地域の方々に大切に守り育てられてきた樹木です。これらの樹木の幹試料を5年ごとに分割し、イオウ同位体比を分析することで、樹木が長期的にどのように変動したかを明らかにしました。図1. 2本の御神木の生育地 (3)研究成果イオウ同位体比（δ34S）の長期的な変動は、図2の矢印で示した年に統計的に有意な転換点が認められました。本研究から見えてきたこと、そしてこれから明らかにしていくべき点を以下に整理しました。図2. 樹木年輪のイオウ同位体比(δ34S)の経時変化 ① 日本の工業化前の樹木に含まれるイオウ同位体比は高い値で安定していた。化石燃料の大量消費が始まる前は、数百年にわたってδ34S値が安定していました(図2)。1760年のイギリス産業革命直後は、日本で大規模な火山噴火があったため値が動いていますが、その後再び1760年以前の値に戻り安定しました。このため、日本においてはイギリスの産業革命による大気汚染の影響は限定的であったと考えられます。大湫は伊勢よりも内陸に位置しており、高いδ34S値を持つ海塩の影響を受けにくいため、2地点の間には一貫して4.5‰程度の差異が見られました。これまで樹木の年輪を用いたイオウ同位体比の研究では1830年が最も古い年代であり、大規模なイオウの排出が始まった1760年の産業革命前も含む年輪のイオウ同位体比を明らかにした初めての研究となりました。 ② 樹木年輪のイオウ同位体比が大きく変化するのは、日本国内で化石燃料が消費されるようになってから。やがて日本でも工業化が進み、化石燃料の大量消費が始まると、年輪のδ34S値は急激に低下しました。特に、蒸気船や鉄道のような近代的な運輸手段の整備が大きな影響を与えていると考えられます。 ③ 人為起源イオウの影響は、排出量減少後も年輪中に検出される。 1970年に大気汚染防止法が改正されると、脱硫装置の普及などによりイオウ排出量が減少し、人為起源イオウの寄与割合が低下しました。その結果、年輪のδ34S値は上昇傾向を示しました。しかし、δ34S値は工業化前と比較するとはるかに低く、降水や工業化前の年輪から推定した人為起源のイオウの寄与率については1970年以降も高い水準にとどまっていることが示されました(図3)。 ④ 土壌がイオウを捉えることによる時間の「ずれ」はあったのか？大気から降ってきたイオウや、植物が落葉などを通じて地表に戻したイオウは、いったん土の中に蓄えられます。大湫と伊勢の土壌は、イオウを強くつかまえるタイプではないと考えられますが、土壌が「時間のずれ」を生じさせて、昔の大気の情報をあとから木に伝えていたのかどうかは、まだはっきりしていません。工業化前の年輪のδ34S値と現代の年輪のそれとの大きなギャップは、現代の大気は奇麗になってきたとはいえ、その清浄さは工業化以前の大気の状態にははるかに及ばないこと、あるいは、過去の大気汚染によって土壌に蓄えられたイオウが、時間をかけて再び樹木に取り込まれている可能性を示しています。もし後者であれば、かつて降り注いだイオウは、今もなお森の中で静かに循環を続けているということになります。成果の意義本研究は、産業革命以前から現代にかけての、大気中イオウの歴史的な変化の軌跡を、2本の御神木の年輪に刻まれたイオウ安定同位体比（δ34S値）から読み解きました。その結果、化石燃料の使用が本格化する以前の年輪には、清浄な大気を反映した高いδ34S値が記録されており、現在の年輪が示す非常に低い値は、今の大気はそのレベルまで回復していない、あるいは過去のイオウ大量放出の影響が環境には色濃く残っている状況が映し出されました。これらの成果は、イオウ排出量が減少した現代においても、過去に排出されたイオウが大気や土壌に残り、その影響を正しく理解することの重要性を示しています。そして樹木は、大気汚染のような環境の変化を、500年もの歳月にわたって記録し続けてきた、長いページをもつ「自然の記録帳」であることが明らかになりました。謝辞御神木の学術利用を許可してくださいました大湫神明神社および伊勢神宮の関係者のみなさまに深く御礼申し上げます。本研究は、科学研究費補助金研究・基盤研究(B)『森林生態系内に蓄積した大気汚染レガシーの極端気象による可動化(22H02401)』、日本技術振興機構『次世代研究者挑戦的研究プログラム(JPMJSP2125)』、文部科学省『女性研究者研究活動支援プログラム』の助成を受けて実施しました。用語説明注1）イオウ安定同位体比(δ34S)：イオウ（S）には、質量の異なるいくつかの種類（同位体）があり、主に軽い³²Sと重い34Sが存在する。イオウ安定同位体比（δ³⁴S）は、標準物質と比較して34Sと³²Sの比がどの程度異なるかを示す指標で、イオウの起源や循環の違いを読み解く手がかりとなる。注2）混合モデル：同じイオウでも、火山から放出されたもの、海から飛んできたもの、化石燃料の燃焼で発生したものでは、δ34S値が異なる。それぞれの発生源がもつこの特徴的な値は、まるで“イオウの指紋”のようなものである。「混合モデル」とは、この同位体の“指紋”を手がかりに、複数の発生源がどの程度の割合で混ざっているかを推定する手法。たとえば、年輪や土壌、水などの環境試料に含まれるイオウのδ34S値を測定し、海塩・火山・化石燃料などの典型的な値と比較することで、その試料中のイオウがどの発生源にどの程度の割合で由来するかを数値的に推定することができる。論文情報雑誌名：Biogeochemistry 論文タイトル：Air pollution recovery still falls short of pre-industrial conditions – Sulfur stable isotope analysis of tree rings from two giant trees 著者：Ayumi Shiode1, Takeshi Nakatsuka2, Yoshikazu Kato2, Hiroyuki Sase3, Masayuki Morohashi3, Takuya Ishida4, Yasuhiro Hirano2, Toko Tanikawa1 (塩出晏弓1, 中塚武2, 加藤義和2, 佐瀨裕之3, 諸橋将雪3, 石田卓也4, 平野恭弘2, 谷川東子1) 1, 名古屋大学大学院生命農学研究科; 2, 名古屋大学大学院環境学研究科; 3, アジア大気汚染研究センター; 4, 広島大学大学院先進理工系科学研究科 DOI: 10.1007/S10533-025-01277-W URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10533-025-01277-w 報道発表資料（788.13 KB）掲載誌：Biogeochemistry 研究者ガイドブック(石田卓也准教授) 【問い合わせ先】【研究者連絡先】名古屋大学大学院生命農学研究科准教授谷川東子（たにかわとうこ） TEL：052-789-4154 E-mail: toko105＊agr.nagoya-u.ac.jp 広島大学大学院先進理工系科学研究科准教授石田卓也（いしだたくや） TEL：082-424-6544 E-mail：tkishida＊hiroshima-u.ac.jp アジア大気汚染研究センター生態影響研究部部長佐瀨裕之（させひろゆき） TEL： 025-263-0560 E-mail：sase＊acap.asia 【報道連絡先】名古屋大学総務部広報課 TEL：052-558-9735 FAX：052-788-6272 E-mail：nu_research＊t.mail.nagoya-u.ac.jp 広島大学広報室 TEL：082-424-3749 FAX：082-424-6040 E-mail：koho＊office.hiroshima-u.ac.jp アジア大気汚染研究センター(代表) TEL：025-263-0550 FAX：025-263-0566 E-mail：eanet＊acap.asia (＊は半角＠に置き換えてください)

2025.11.14

植物の形態にひそむ周期性を変調させる仕組みを発見　　魅力的な花き類の創出に期待

概要奈良先端科学技術大学院大学（学長：塩﨑一裕) 先端科学技術研究科バイオサイエンス領域の池内桃子特任准教授と京都府立大学の爲重才覚講師（研究当時：名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所、横浜市立大学、奈良先端大を含む）、奈良先端大の土田岳志（研究当時：博士前期課程）らは、広島大学大学院統合生命科学研究科の藤本仰一教授、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所/テキサス大学の鳥居啓子教授、名古屋大学遺伝子実験施設の打田直行教授、東京農工大学の笠原博幸教授、熊本大学の相田光宏教授らの研究グループと共同で、植物の形態形成の周期性を変調させる仕組みを発見しました。形態形成を司る植物ホルモンのオーキシン（注1）の空間的なパターンは、オーキシンの輸送によって創出されるという説が長年受け入れられてきましたが、パターンの周期性を決める仕組みはこれまで明らかになっていませんでした。今回の研究はEPFL2（EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKE 2）（注2）というペプチドホルモンとの相互抑制的な関係性が、オーキシンの周期的な空間パターンを変調させることを新たに見出しました。これは、従来モデルを20年ぶりに書き換える重大な発見であるといえます。本研究の成果は、花卉（かき）類や園芸植物の形を操作する技術の創出につながることが期待できます。この研究成果は、イギリスの学術誌「Nature Communications」オンライン版に2025年11月13日（木）午後7時（日本時間）に掲載されます（DOI：10.1038/s41467-025-65792-y）。背景と目的ヒマワリやマツボックリなどのフィボナッチらせん（注3）に代表される植物の周期的な構造は、葉や花などの器官を一定間隔で繰り返し生み出すことで形作られています。また、ひとつひとつの器官の形状に着目すると、葉の縁には鋸歯（きょし）と呼ばれるギザギザ構造が一定の間隔で形成されていることがわかります（図1）。こうした器官や鋸歯等の突起構造は、植物ホルモンであるオーキシンが局所的に蓄積することによって形成されます。オーキシンの輸送体がオーキシン濃度の高い細胞の方へ流す働きがあることで自発的に周期的なパターンが生み出されることが、実験およびコンピュータシミュレーションの結果に基づいて20年ほど前から提唱されていました1,2,3,4。この説によると、オーキシンの輸送と拡散の関係によって周期性が決まると想定されます。しかし、実際の植物において周期性が変わる観察例はなく、周期性が決まる仕組みは未解明でした。研究手法と成果周期性を制御する仕組みを理解する手がかりは、EPFL2と呼ばれるペプチドホルモンを作れない変異体の解析から得られました。鋸歯形成に先立って葉の縁に形成されるオーキシン蓄積部位を観察すると、EPFL2の機能が損なわれたepfl2 変異体ではその形成間隔が短くなっていることを発見しました（図2）。以前の研究によって、EPFL2とオーキシンの間に相互に抑制し合う制御関係があることがわかっていました5。そこで研究グループは、従来モデルのオーキシンと輸送体の制御関係にオーキシンとEPFL2の相互抑制関係を組み込んだ新しいモデルを構築しました。葉を模した多細胞列をコンピュータ上で再現しEPFL2がオーキシン蓄積部位の周期性に与える影響を調べた結果、EPFL2の量が少なければ形成間隔が短くなるという観察結果を再現しました。さらに、EPFL2の量を通常条件よりも増やせば間隔がもっと長くなり、一方でEPFL2の量を極端に減らすとひとつひとつの蓄積部位が明瞭に形成されなくなるというシュミュレーションの結果が得られました。研究グループは実験的にEPFL2の量を改変した植物体を作り出し、これらのシミュレーション結果を裏付けることに成功しました。また、EPFL2が規則的な器官配置パターンの形成に必要であることも見出し、EPFL2は植物の形作りを一般的に制御する重要な因子であることを証明しました（図3）。こうして、実験とシミュレーションの両面のアプローチに基づき、EPFL2とオーキシンの相互抑制的関係が繰り返し起こる形態形成イベントの周期性を変調させる仕組みを提案しました（図4）。今後の展開輸送体によってオーキシン蓄積部位が周期的に生み出される仕組みは、チューリングパターン（注4）と呼ばれる一般的な規則正しいパターン形成と類似した仕組みと考えられています6。今回の研究は、相互抑制関係とチューリングパターンを組み合わせることで周期性を変調させるという、新しいパターン形成の仕組みを提案しています。植物の形態形成の制御に留まらず、自然界に見られる様々な周期的パターン形成においても同様の仕組みが働いている可能性が考えられます。また、サニーレタスのように複雑に入り組んだ葉の構造やカーネーションなど花弁の辺縁構造も鋸歯と共通した仕組みで作られるため、鑑賞用の花卉類や園芸植物の形質を改変して魅力的な形の植物を生み出す技術の開発に利用できる可能性があります。謝辞本研究は、科学技術振興機構（JST）創発的研究支援事業（JPMJFR214H）、日本学術振興会（JSPS）新学術領域研究「植物の周期と変調」（20H05431, 22H04713）・新学術領域研究「植物多能性幹細胞」（JP17H06476）・基盤研究B （JP26291057）・若手研究（20K15807）などの支援を受けて行われました。用語解説注1 オーキシン：植物の成長を調節する代表的な植物ホルモンの一つ。茎の伸長や根の形成、葉や花の配置など、体の各部の形づくり全般に深く関わっており、農業や研究目的で人為的に投与することも多い。注2 EPFL2：EPIDERMAL PATTERNING FACTOR-LIKEsを含む一群のペプチド(EPF/EPFLs)のうちの一種。EPF/EPFLsは植物が体の各部の形成を調節するホルモン様のペプチド分子で、多くの植物が持っている。EPFL2は特に葉の形態、胚珠(種子になる器官)の形成、分裂組織のサイズなどに関わることが知られている。注3 フィボナッチらせん：らせんの列の数がフィボナッチ数列（前の2つの数を足した数が次の数になるという規則性を持つ数列）に従う規則的な配置。注4 チューリングパターン：物質の反応と拡散の仕組みによって自然に生じる模様、およびその理論。イギリスの数学者で暗号解読の功績やコンピュータ科学の創始者としても知られるアラン・チューリングが提唱した。動物の斑点や縞模様、植物の模様や形態などを説明する理論として知られる。引用文献 1. Jönsson H, Heisler MG, Shapiro BE, Meyerowitz EM & Mjolsness E. An auxin-driven polarized transport model for phyllotaxis. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 1633-1638 (2006). 2. de Reuille, P. B. et al. Computer simulations reveal properties of the cell–cell signaling network at the shoot apex in Arabidopsis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103, 1627-1632. (2006). 3. Smith, R. S. et al. A plausible model of phyllotaxis. Proc. Natl. Acad. Sci.USA 103, 1301-1306. (2006). 4. Bilsborough GD et al. Model for the regulation of Arabidopsis thaliana leaf margin development. Proc Natl Acad Sci U S A. 108, 3424-9 (2011). 5. Tameshige T et al. A secreted peptide and its receptors shape the auxin response pattern and leaf margin morphogenesis. Curr Biol. 26, 2478-2485 (2016). 6. Sahlin P., Söderberg B. & Jönsson H. Regulated transport as a mechanism for pattern generation: capabilities for phyllotaxis and beyond. J. Theor Biol. 258, 60-70 (2009). 掲載論文タイトル：Mutual inhibition between EPFL2 and auxin extends the intervals of periodic leaf morphogenesis（EPFL2とオーキシンの相互抑制が葉の周期的な形態形成の間隔を伸ばしている）著者：Toshiaki Tameshige#, Takeshi Tsuchida#, Yuuki Matsushita, Yuki Doll, Kaisei Maruyama, Takemoto Agui, Mitsuhiro Aida, Hiroyuki Kasahara, Keiko U Torii, Naoyuki Uchida, Koichi Fujimoto, Momoko Ikeuchi* #共筆頭著者 *責任著者掲載誌：Nature Communications DOI：10.1038/s41467-025-65792-y 報道発表資料.pdf（1.59 MB）掲載雑誌：Nature Communications 研究者ガイドブック(藤本仰一教授) 【お問い合わせ先】＜研究に関すること＞奈良先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科バイオサイエンス領域植物再生学研究室特任准教授池内桃子 TEL：0743-72-5520E-mail：momoko.ikeuchi@bs.naist.jp 研究室紹介ホームページ：https://bsw3.naist.jp/ikeuchi/ 京都府立大学大学院生命環境科学研究科講師爲重才覚 TEL：075-703-5444E-mail：t-tamesige@kpu.ac.jp 研究室紹介ホームページ：https://sites.google.com/view/tameshigelab/ 広島大学大学院統合生命科学研究科教授藤本仰一 TEL：082-424-7346E-mail：kfjmt@hiroshima-u.ac.jp ＜JST事業に関すること＞科学技術振興機構創発的研究推進部東出学信 TEL：03-5214-7276E-mail：souhatsu-inquiry@jst.go.jp ＜報道に関すること＞奈良先端科学技術大学院大学企画総務課渉外企画係 TEL：0743-72-5063/5112FAX：0743-72-5011E-mail：s-kikaku@ad.naist.jp 科学技術振興機構広報課 TEL：03-5214-8404FAX：03-5214-8432E-mail：jstkoho@jst.go.jp 京都府立大学企画・地域連携課企画・地域連携係 TEL：075-703-5147FAX：075-703-4979E-mail：kikaku@kpu.ac.jp 名古屋大学総務部広報課 TEL：052-558-9735FAX：052-788-6272E-mail：nu_research@t.mail.nagoya-u.ac.jp 広島大学広報室 E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp

2026.05.08

広島大学の丸山史人教授が、米国エネルギー省JGI 2026 年度Community Science Program大型研究支援に世界でわずか14 件の採択プロジェクトの一つに日本から唯一採択～未解明の地下水微生物研究で国際競争を勝ち抜く快挙～

ポイント米国エネルギー省(Department Of Energy; DOE) Joint Genome Institute (JGI)の2026年度Community Science Program (CSP)大型研究支援公募において、世界でわずか14件の採択プロジェクトの一つに広島大学・丸山史人（まるやまふみと）教授の提案が選出されました。日本からの採択は丸山教授の1件のみです。過去の採択実績では、プリンストン大学やマサチューセッツ工科大学（MIT）、スタンフォード大学、カリフォルニア大学バークレー校など海外トップクラスの研究機関の教授が多く、今回はプリンストン大学、シカゴ大学、デューク大学、米国やフランスの国立研究所などの研究者が参画しており、国際的にも極めて競争率が高く名誉ある成果です。 DOE-JGIのCSPプログラムでは、数十万～数百万ドル相当の大規模ゲノム解析、ハイスループットDNAシーケンス、計算資源などの支援が採択課題に無償提供されます。 CSP採択プロジェクトの多くは研究成果をNatureやScienceといった世界最高峰の学術誌に発表しており(https://jgi.doe.gov/user-science/publications)、質の高い国際共同研究が推進されています（※例：JGIによるソルガム（バイオエネルギー作物）ゲノム解析研究が2009年にNature掲載）。丸山教授の採択課題は、未培養で未知の地下水生微生物Patescibacteria門を対象に、その共生的な生態をゲノム解析によって解明し、地下環境での物質循環の役割に迫る革新的研究です。環境中の膨大な未解明微生物の機能解明を通じ、物質循環・環境微生物学に新たな展開が期待されます。日本からCSP大型枠に採択される例は極めて稀であり、広島大学からの採択は国際舞台における国内研究者の存在感を示す画期的な成果と言えます。概要広島大学IDEC国際連携機構の丸山史人教授の研究プロジェクトが、米国エネルギー省（DOE）の合同ゲノム研究所(Joint Genome Institute, JGI)による2026年度コミュニティ・サイエンス・プログラム（CSP）大型研究支援公募において、世界14件の採択プロジェクトの一つに選ばれました。日本からの採択は本件のみで、他の採択者には、プリンストン大学、シカゴ大学、デューク大学、米国やフランスの国立研究所など世界的トップクラスの研究機関の教授らが名を連ねています。また、過去の採択者にも日本国内の研究者がプロジェクトの代表となっている例は確認されていません。CSP大型公募は、エネルギーの持続可能性、気候変動への対応、水・環境資源の保全といった地球規模課題の解決（DOEミッションの内容を反映）に資する大規模ゲノム科学プロジェクトを世界中から募るもので、その採択は極めて狭き門を突破したことを意味します。本採択により、丸山教授のチームはDOE-JGIから大規模なゲノム解析支援を無償提供され、最先端の環境ゲノム研究を推進します。背景DOE-JGIはカリフォルニア州ローレンスバークレー国立研究所に拠点を置く、米国エネルギー省の合同ゲノム研究施設です。CSP（コミュニティ・サイエンス・プログラム）はDOE-JGIの主要なユーザープログラムであり、世界中の研究者が提案する斬新なゲノム科学プロジェクトに対し、シーケンス解析やデータ解析といったサービスを無償提供するものです。特に「大型（Large-Scale）」枠の公募では、数年スケールで大量のゲノムデータを生成する野心的な提案が求められます。このCSPは、毎年公募、採択される年1回の大型公募であり、2026年度においては世界中から応募が寄せられ、その中から厳正な国際ピアレビューを経て14件のみが採択されました。また、CSP採択プロジェクトは過去に数多く画期的な成果を生み出しており、その成果論文がNature、Scienceといった著名科学誌に掲載される例も少なくありません。こうした背景から、本プログラムへの採択は研究資源の獲得だけでなく、研究の国際的な評価・発信につながる名誉ある業績と位置付けられています。日本からDOE-JGI CSPに採択される事例はきわめて少なく、本件は数年ぶりの快挙となりました。広島大学の丸山教授の採択は、日本の環境ゲノム・微生物研究が国際舞台で高く評価された証と言えます。研究内容今回採択された丸山教授の研究課題は、「未培養Patescibacteria門微生物の地下水における物質循環機能の解明：共生的相互作用の解析を通じて」（原題：Uncovering the roles of uncultivated Patescibacteriota in groundwater biogeochemical cycling through the analysis of symbiotic interactions）です。Patescibacteria門（分類学上はPatescibacteriotaとも呼称）は、近年存在が明らかになった超小型細菌群で、培養が困難な「未培養微生物」の一大系統です。これらの細菌はゲノムサイズがわずか0.5～1.0百万塩基対程度（100-300nm）と極端に小さく、他の生物に普通存在する必須遺伝子の多くを欠失しており、その大半が他の微生物に寄生・共生する形で生存していると考えられています。しかし、こうした極小細胞の微生物が地下水環境でどのような役割を果たし、他の微生物とどのように関わっているのかは未解明のままでした。丸山教授らのプロジェクトでは、JGIの支援する大規模ゲノム解析技術を駆使し、地下水中のPatescibacteria門細菌およびその共生相手となる微生物群集のDNAを包括的に解析します。具体的には、地下水試料からメタゲノム解析を行い高品質なゲノム配列を再構築することで、Patescibacteria門に属する複数種のゲノム情報を取得し、そこに潜む代謝経路や相互作用遺伝子を明らかにします。また、得られたゲノムから推定される機能に基づき、Patescibacteriaが共生相手からどのような栄養素や代謝産物をやりとりしているのか、逆に地下水中の炭素・窒素など物質循環プロセスに与える影響を解明することを目指します。さらに、必要に応じて単一細胞ゲノム解析や分子生態学的手法も組み合わせ、Patescibacteria門細菌と他の微生物との共生関係の実態に迫ります。本研究により、地下深部の環境で長らくブラックボックスとされてきた微生物生態系の一端が解明され、新規微生物の機能や進化の謎に光を当てることが期待されます。今後の展開丸山教授のプロジェクトは、2026年度からDOE-JGIの支援のもと本格始動します。今後数年間でテラバイト級のDNAシーケンスデータが産出され、人工知能（AI）も活用した大規模データ解析により、地下水中微生物の未知の生態が次第に明らかになっていく見込みです。得られた知見は、地下環境における炭素循環や養分循環モデルの高度化、さらには環境浄化や資源エネルギー分野への応用に貢献することが期待されます。また、本採択を契機に広島大学はDOE-JGIや海外トップ研究者との連携を一層深め、国際共同研究の展開や本課題の共同受賞者であるスマートソサイエティ実践科学研究科博士課程2年の福士宗幸氏を含めて、人材交流を促進していきます。将来的には、本プロジェクトの成果論文を国際学術誌へ発表し、広島大学発の環境ゲノム研究として世界に発信する予定です。丸山教授は「本研究により、地下に広がる未知の微生物世界の解明が進み、環境微生物学のフロンティアを切り拓きたい」と抱負を述べています。本学は引き続き最先端研究を通じて地球規模課題の解決に貢献していきます。＜Joint Genome Institute（JGI）の公式発表ページはこちら＞ https://jgi.doe.gov/user-science/science-stories/jgi-announces-fy26-large-scale-portfolio-our-community-science-program 報道発表資料（240.68 KB）研究者ガイドブック（丸山史人教授）【お問い合わせ先】広島大学 IDEC国際連携機構環境遺伝生態学研究分野教授丸山史人（まるやまふみと） E-mail：fumito＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

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プライバシーを守る次世代AIの実践と応用

信頼性工学 × 生成AI： Nバージョンプログラミングを再考する

寒さに耐える冬眠動物の筋幹細胞～再生能力を意図的に抑える「省エネ戦略」～

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ナウマンゾウの古代DNA解析に成功〜ユーラシア最古のパレオロクソドンの系統であることが判明〜

日本の医療機器・技術の海外移転：低所得国での安全な出産に向けたモバイル胎児心拍モニターの効果検証

肝移植拒絶リスクを遺伝子で予測、個別化治療への新たな一歩　ーSIRPα遺伝子多型が免疫応答を制御する仕組みを解明ー

トドの赤ちゃんが動作とサインのつながりを学習し、見分けられることが世界で初めて明らかに！

御神木が語る大気汚染の移り変わり　～年輪のイオウが示す500年の環境変化の記憶～

植物の形態にひそむ周期性を変調させる仕組みを発見　　魅力的な花き類の創出に期待

広島大学の丸山史人教授が、米国エネルギー省JGI 2026 年度Community Science Program大型研究支援に世界でわずか14 件の採択プロジェクトの一つに日本から唯一採択～未解明の地下水微生物研究で国際競争を勝ち抜く快挙～

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信頼性工学 × 生成AI： Nバージョンプログラミングを再考する

寒さに耐える冬眠動物の筋幹細胞 ～再生能力を意図的に抑える「省エネ戦略」～

遺伝子編集の精度を高める新しい仕組みを開発 ～安全で確実性の高い遺伝子治療や精密さが求められる基礎研究に貢献～

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