水産資源を有効活用して人々の健康を守る

水産物をはじめとした水圏生物中には、陸上生物とは異なる機能性物質が数多く含まれている。脂質やカロテノイドなどの脂溶性成分に着目し、生活習慣病予防効果の解明や食品への応用技術など、生活に役立つ健康機能食品の開発にむけた研究を行っている。

環境負荷（CO2等）排出量を評価して環境に配慮した持続可能な養殖業を目指す

世界的に養殖生産量が急速に増加に伴い、養殖によって排出される環境負荷が懸念されている。環境負荷の排出量を評価する手法であるライフサイクルアセスメント（LCA）を用いて、陸上養殖施設のシステム全体で排出される環境負荷を評価した。

水産廃棄物に含まれるコラーゲン・コンドロイチンの生物活性評価と産業応用

魚の加工残渣に多量に含まれるコラーゲン・コンドロイチンの生物活性を、おもに細胞培養法で解明してその成果をもとに機能性食品や機能性化粧品、組織工学用細胞足場材料、細胞培養基材等を開発し、社会実装する。

おなかをすかしたウニをさがせ

キタムラサキウニの行動を追跡し、索餌行動の存在について調査した。画像認識技術を用いたウニの位置推定手法を構築し、飽和給餌・無給餌個体の行動の違いから、索餌行動を検出できる可能性を示唆した。

緑色が退色しない植物の可能性を探る

クロロフィルを分解できない植物は退色せずに緑色のままです。この性質を野菜の緑色の維持などへ応用することを目指します。

各種化学分析から海域，湖沼，河川の環境を評価します

水域の生物生産性，漁業生産性は光合成生物（基礎生産者）に支えられています。基礎生産過程の理解には栄養塩類など水中の化学成分の分析と、その結果の適切な解釈が必要です。現地調査，化学分析からデータ解析までを一貫して実施します。

交雑や染色体操作技術による倍数体やクローン作出技術、凍結保存技術の研究開発

養殖において遺伝的に同一なクローン集団を用いることで、均一な魚の生産が期待されます。天然に分布するクローン魚類における配偶子形成の仕組みを解明することで、養殖対象魚への応用を目指しています。

海洋微生物触媒を活用した海藻からの燃料生産

再生可能なエネルギーの開発に向けて、海洋バイオマス由来のバイオ燃料生産が期待されています。我々はマリンビブリオを核として、その生産性や基質利用能を向上させる技術基盤の理解を目指しています。

テンサイやビーツを用いた新しい科学原理の研究

品種改良とは、遺伝子の組み合わせを変えることです。その根幹は受粉なので、特に花粉の形成がどのように制御されているのかを研究しています。さらに、こうした仕組みがテンサイやビーツの中でどのように進化してきたのかを考えています。

植物・土壌・共生菌を軸にした養分獲得機構の解明と、その作物生産現場への応用

主要養分元素であるリンを中心に窒素やカリウム、さらには不要元素であるセシウムについて、土壌中での動態、植物に吸収されるメカニズムについて様々な作物を用いて研究しています。

日本全国、乳牛は様々な方法で飼養されていますが、牛乳の品質（成分的、衛生的、官能的）との関連は、明確ではありません。
実際の酪農現場で生産された乳を解析し、乳牛の飼養方法と生産される乳の品質との関連を明らかにしています。

プランクトンを通して、海の状態・変化を知る

海洋生態系において、プランクトンは、温暖化などの影響をいち早く受けるため、良い指標となります。極域や亜寒帯域を中心に、植物および動物プランクトンの種類や量を調べ、気候変動による影響の解明を目指しています。

LED光で魚の行動を制御する

近年、水産技術の研究では集魚効果のみならず魚の行動制御への利用といった点からもLED光は注目されている。本研究では、LED光の波長（色）ごとの魚の集魚特性と行動への影響を明らかにすることを目的としている。

酵素を使った効率的糖質合成技術を開発し、健康的で豊かな食生活を支えたい

糖質には機能性食品素材としての利用が期待されています。酵素を利用し、自然界や農産物から入手しやすい糖質を希少糖質へと効率的に変換する技術基盤を整備することで新しい機能性糖質の発見につなげたい。

生涯生産性を高める哺育・育成からのスマート酪農を目指す

わが国の生乳生産の安定化のためには、哺育牛の損耗低減が必要である。本研究は、哺育牛群の体温、行動、容姿の常時全頭モニタリングによって体調不良個体を早期検出する技術を開発する。

アルガミートの陸上栽培

北方系紅藻 『ダルス』 はタンパク質を豊富に含有し（約40％/乾燥重量）、その主成分 『フィコエリスリン（PE）』 は血圧低下・抗酸化・脳機能改善作用を示す。本研究では 「PE高含有ダルスの周年陸上栽培」 に挑んだ。

環境にやさしい農業、を、もっと身近に、もっとやりやすく

牛は食べた栄養素の八割近くを糞尿にしてしまう。それを土に撒き、草が伸び、牛が食べ栄養素はリサイクルされる。しかし土は保持できない栄養素を環境中へ排出する。これら目に見えにくい循環を理解し是正していく。

漁具の水中動態をPCで可視化

漁具の設計図と海況条件をPCに入力することで，様々な漁具の水中での形状やその動き，各部材に作用する力を数値シミュレーション技術により可視化することができます。
(企業との共同研究により研究開発が行われています)

レッドビート摂取による寒冷下の末梢循環促進と巧緻作業能力改善を解明

道内でも生産されるレッドビート（図1）の濃縮ドリンクの機能性を評価するヒト介入試験を行い、寒冷環境下での指先の冷えが緩和され、巧緻作業能力が改善されるエビデンスが示されました。

植物色素の力で植物もヒトもストレスに強くなる!?

植物色素の一種であるベタレインの、植物細胞内における生理機能として、ストレス負荷により蓄積する活性酸素（ROS), 活性窒素（RNS）消去能及び機構解明をおこなう。植物の環境ストレスに強い植物開発への応用を目指している。

大型施設でしかできないと思われていたこと。実は北大でできます

食品はいくつもの相が混合した「混ざりもの」です。その「混ざり方」は食感を左右する重要な要素です。製造プロセスや保存プロセスで起きる「混ざり方」の変化を非破壊・連続的に観測します。

実肉を使用しない食肉中心温度測定用デバイス

食用動物の食肉を対象に、その中心温度を把握するための温度測定装置を開発した。本装置のプローブ周囲には、魚・牛・豚・鶏等の食用動物の食肉を模擬した比熱及び形状を有する材料を配置しており、実際の食肉に近い中心温度変化をリアルタイムで取得できる。

食品の長期鮮度保持のための液状氷最適化装置

単純な熱容量計算で食品用液状氷〔スラリーアイス（塩分含有水氷）又は無塩分水氷〕の必要最小量や、保管用容器の総括伝熱係数（容器放熱量パラメータ）を用いスラリーアイス温度を決定する塩分濃度・水／氷混合比及び貯蔵可能時間を算出する装置を開発した。

安全・安心を実現する食用動物の鮮度と食べ頃の評価装置

我々は、産業技術総合研究所と共同で、致死後の食用動物（水産動物や畜産動物）の任意部位における分解成分の濃度の経時変化をシミュレーション法により求め、鮮度と食べ頃を評価するための可視化装置『MIRASAL』を開発した。

養殖魚の借腹生産や品種改良の効率化を目指して

動物の初期胚の細胞の多くは身体を構成する体細胞へ分化し、一部の細胞のみが精子と卵の起源となる生殖細胞へ分化します。当研究室では、魚類初期胚のほぼ全ての細胞を「生殖細胞化」できる技術を開発し、水産業への応用研究を進めています。

ナノカーボン材料の酸化グラフェンと，抗菌・抗ウイルス剤を複合化した，新しいコーティング法を開発しました。耐水性が高く，透明で基材の色に影響を与えないことから，水周り衛生に向けた新しいアプローチとして期待できます。

生体成分の代謝を考慮した非感染性病態発症機構の解明：食品の機能性評価系としての応用

生体成分（胆汁酸やミネラルなど）の代謝解析を基盤として、各種疾患の発症機構解明と実験動物を用いた未病モデルの確立に関する研究を行っています。食を介する疾患発症予防の作用点解明を目指しています。

光の特性を利用した深部癌治療法、創傷治癒・組織再生促進療法の開発

様々な波長の光を利用して、生体内表面から深部にいたる病変（癌、損傷）を治療する技術を開発する。光による遺伝子発現の制御技術（オプトジェティクス）を基本技術として、さらに波長の異なる光を組み合わせることで体表から深部病変の治療法を開発する。

糖鎖自動合成技術を活用した独創的ライブラリ × オンサイト医療や研究を支えるマイクロアレイ技術

糖鎖関連相互作用は感染症やがん診断等において重要な標的である。糖鎖自動合成技術開発の過程で構築・蓄積した糖鎖、複合糖質、糖質関連阻害剤、およびその誘導体ライブラリの活用法としてどこでも利用可能なマイクロアレイ装置の開発を行った。

～【世界初】前処理不要の糖鎖選択的イオン化技術～　（北大単独出願、単独発明者技術です）

糖タンパク質や体液のような複雑な高分子や混合物中の糖鎖成分をMALDI法により選択的にイオン化する世界初の質量分析技術を発見しました。この技術は卵白や体液のような複雑な混合物中の糖鎖成分の直接解析にも利用可能であることも実証しました。

世界トップクラスの核酸導入能と安全性の両立

siRNAの安全かつ効率的なin vivo送達を実現する独自の機能性脂質群を開発した。本脂質を含む脂質ナノ粒子は優れたエンドソーム脱出能力に起因する肝細胞への世界トップクラスのsiRNA導入効率および生分解性に起因する高い安全性を示した。

加齢により様々な代謝の変化が生じます。いわゆる「代謝が低下」した状態は老化や生活習慣病、老化関連疾患の発症リスクを高めます。タンパク質代謝の低下により老化を示すマウスモデルを開発しました。

「病は気から」の分子機構に迫る分子心理免疫学

過労、不眠による突然死など社会的に広く問題となっている慢性的なストレスが、特定の神経回路の活性化を介して臓器障害と突然死をマウスに誘導する分子機構を明らかにしました。この系を利用して、ストレスに起因する病気の治療標的を探索できます。

シアル酸のカルボン酸部位を修飾することなく、シアリル化糖鎖及び複合糖質をイオン化し、シアル酸残基が脱離することなく高感度かつ高分解能（リフレクターモード）で解析可能なマトリックスを開発した

生物時計を考慮した健康的な生活・労働環境の提言

日本人は世界的にみても睡眠時間が短く、睡眠障害による経済損失は約6兆円/年と試算されています。当研究室の専門領域は、睡眠に深く関わる生物時計を研究対象とした時間生物学です。時間生物学研究を推進し、国民の健康に寄与することを目指しています。

心臓弁膜症においては周術期のカルニチン内服が術後心房細動　(POAF)　を抑制しうるかどうかを無作為割り付け多施設共同研究により明らかにする。肺癌および食道癌においては類似の先行研究がないため、単群介入試験を行う。

生体構造を模倣したバイオ系マイクロ・ナノパターンで
細胞培養ツールや組織再生へ応用を目指す

コラーゲンなどのバイオ材料や歯科材料を用いて、生体構造を模倣したマイクロ・ナノパターンを作製しています。パターン形状や材質の種類により細胞機能向上へと繋がります。新しい可能性を追求しながら細胞培養ツールや歯周組織再生への応用を目指します。

極微小シンチレータと光ファイバを組み合わせた
超小型線量計を放射線治療・診断分野へ応用

近年、X線透視による重篤な皮膚障害に対する被曝防護への関心が高まっている。本研究では、晩発性放射線障害予防を目的として、光ファイバの先端に極微小プラスチックシンチレータを取り付けた単純な構造をした、X線透視画像に写らない線量計を開発した。

ポリフェノールによる過冷却促進効果の応用を目指して

一部のポリフェノールが氷核物質と共存すると、氷核活性を抑制して結果的に過冷却状態を維持します。この凍結抑制効果（過冷却促進活性）のメカニズムの解明やいろいろな条件下での凍結防止を試みています。

慢性炎症・血管新生などの病態形成に関与する
(プロ)レニン受容体を阻害する医薬品の開発

糖尿病網膜症をはじめとする網脈絡膜疾患の病態形成におけるレニン・アンジオテンシン系(RAS)の関与の解明や、さらにRASの上流にあたる（プロ）レニン受容体に対する阻害薬の開発から基礎研究に至るまで、広い視野に立った取り組みを行っています。

産業利用可能な一倍体制御技術の確立を目指して

ゲノムを1セットしか持たない一倍体状態が動物個体発生に重篤な障害をもたらす仕組みを解明し、遺伝子工学や品種改良に利用可能な一倍体個体作成技術の確立を目指す。

細胞の受容体と化合物の結合予測

細胞の表面の様々な受容体は恒常性の維持や環境応答に重要な役割を果たしていますが、結合しうる化合物を明らかにするのは難しいとされています。機械学習によって結合化合物の候補を絞る方法を提案しています。

蛍光バイオイメージングを用いて個々の細胞における薬剤反応性を可視化する技術

蛍光バイオイメージングはシングルセルレベルでの細胞の振る舞いを可視化する技術です。本法ではイメージング技術を応用し、薬剤に対する反応性と耐性の有無を可視化、将来の患者の薬剤応答性を予測することを実現しました。

肝臓の生活習慣病（脂肪肝、肝炎、肝硬変）にならないために

肝臓を中心とした臓器ストレスの分子機構を解析し、生活習慣病の診断・予防・治療に向けた研究を進めています。我々独自の光イメージング技術を用いてダイナミックな解析を行い、新しい視点から機能性食品の探索・新薬の開発を目指しています。

粘着性ゲルにより口腔内装置の維持のイノベーション

歯科で用いられる口腔内装置はクラスプなどの維持装置で歯に維持を求めている。本研究ではポリカーボネートフレームの皮膚や粘膜面側にPCDMEゲルなどの粘着性ゲルを接着させた口腔内床装置（口蓋閉鎖床など）を試作し、開発に取り組んでいる。

単純写真による関節裂隙狭小化判定

関節リウマチ患者における関節破壊性変化の客観的かつ詳細な定量的解析情報を提供するコンサルティングシステムの開発を試みる。画像解析は、独自に開発したプログラムを用いて、X線画像の経年変化から計測し、国内外の研究・臨床機関に対し情報提供する。

紅藻ダルスに豊富に含有されるフィコエリスリンの
健康機能とそのメカニズムの解明

北海道沿岸に分布する未利用紅藻『ダルス』が赤色のタンパク質「フィコエリスリン（PE）」を豊富に含有し、それが種々の健康機能を発揮する可能性を見出しました。現在、本PEの構造解析とそれに基づく健康機能のメカニズム解明を行っています。

細胞レベルでの組織標的能を実現

我々は，直径数ミクロンの微小気泡を細胞に付着させた状態でパルス超音波を照射することにより細胞膜の膜透過性を一時的に向上できることを世界に先駆けて明らかにし、生体への薬物・遺伝子送達の実現を目指した研究を推進している．

福祉時代の新素材

人間生活の質の向上が求められる時代において、材料はどうあるべきか。その回答がダブルネットワークゲルをはじめとする強靭なゲルである。強靭ゲルは医療機器・生体組織代替物・生体模倣物の“質”を大きく変革する。

家畜・伴侶動物の慢性感染症や腫瘍に対する
抗体医薬・タンパク質製剤による免疫療法の開発

難治性疾病では、生体内で病原体や腫瘍の排除機序が妨げられています。これは種々の免疫抑制因子が、免疫細胞を疲弊化させるためだと考えられています。本研究は免疫回避機構を標的とした製剤を開発し、動物の疾病の新規治療法として応用するものです。