2. 飢餓をゼロに詳細一覧 | 北海道大学研究シーズ集

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2. 飢餓をゼロに

2. 飢餓をゼロに：5件

一倍体性が動物個体発生に及ぼす影響の理解

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。
研究の内容

動物細胞の体をつくる細胞は、母方父方2セットのゲノムを持つ「二倍体」です。一方、通常そのままでは増殖を行わない未受精卵を賦活化し、個体発生を誘導すると（単為発生）、母方のゲノムしか持たない「一倍体」胚となります。そこから一倍体個体が得られれば、遺伝子工学や純系作成に大変有用ですが、脊椎動物一般において一倍体胚は「半数性症候群」と呼ばれる初期発生異常により死滅するため、一倍体個体技術の利用は実現していません。私たちは、ヒト培養細胞およびマウス初期胚をモデルに、分子細胞生物学の技術を駆使して、一倍体状態が、発生過程に及ぼす影響を細胞レベルで明らかにすることを目指しています。その成果をもとに、「半数性症候群」を解消する細胞操作法を確立し、安定な形質を持ち生存が可能な一倍体個体の作成を可能にすることを目指しています。

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上原亮太准教授 Ryota Uehara
博士（学術）

先端生命科学研究院　生命機能科学研究部門　分子細胞生物学分野

北海道⼤学研究者総覧
動物の難治性疾病に対する新規制御法の開発

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。
研究の内容

　研究目的： PD-1をはじめとする免疫抑制因子を標的とする動物用抗体医薬やタンパク質製剤の作製と治療法への応用。従来技術との比較・優位性：本アプローチは特定の疾病を対象とするものではなく、免疫抑制機序によって抗病原体・抗腫瘍効果が失われている疾患を広く対象とします。リンパ球を標的とした免疫療法ですので多機能的な免疫増強効果が期待されます。研究の独自性：獣医畜産領域において本アプローチに関する論文や臨床応用例の報告は未だありません。特徴：各抗体を樹立し、キメラ抗体として改変することで大量生成を行います。効果：有効なワクチンや治療法がない家畜(ウシ・ブタなど)や伴侶動物(イヌ・ネコなど)の疾病に対する新規治療法の提供を目指します。

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今内覚教授 Satoru Konnai
獣医学博士

獣医学研究院　獣医学部門　病原制御学分野

北海道⼤学研究者総覧
ペプチドのN-末をキャッピングする新奇酵素の発見と応用

新規ペプチドリガーゼ

・種々のペプチドのアミノ末端に非タンパク性のアミノ酸をペプチド結合する新規酵素を発見。
・有用生理活性ペプチドの保護や新規抗結核薬の開発に期待。
- キャッピングに用いた化合物（左）、キャッピングできたペプチド
- 本酵素が触媒する反応機構
研究の内容

医薬品としてペプチドを使用する場合の欠点の1つは，ペプチド分解酵素による分解があげられる。ヒトではペプチド末端に作用するエキソ型のペプチダーゼが主要な分解を担っていることから，ペプチド末端を非天然型アミノ酸に置き換えて分解酵素から保護することは医薬品開発の観点から価値がある。今回，ペプチド系抗生物質，フェガノマイシンの生合成研究を行った結果，2～18アミノ酸からなる多様なペプチドのアミノ末端を非天然型アミノ酸であるフェニルグリシン誘導体でキャッピングする酵素を見出した。この幅広い基質特異性を理解するため，酵素の結晶構造を解いた結果，本酵素は他には見られない大きな基質結合部位を有し，これにより多様な基質を受入れ可能であることが明らかとなった。Nat. Chem. Biol., 11, 71 (2015).

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大利徹教授 Tohru Dairi
農学博士

工学研究院　応用化学部門　生物工学分野

北海道⼤学研究者総覧
ソノプラズマ発生装置

音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法

超音波によって水中に駆動される音響キャビテーションが崩壊するとき、気泡の内部は高温・高圧状態となり、プラズマ化する（ソノプラズマ）。音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法を見出し、プラズマ応用技術としての展開を図る。
- 音響キャビテーションを光散乱で観察した様子。（a）の通常の場合では音響キャビテーションは観察されないが、（b）のようにパンチングメタル板を挿入すると定在化した音響キャビテーションが高確率に発生する。
- 塩化金酸水溶液からの金ナノ粒子の生成をパンチングメタル板の挿入により高速化した例
研究の内容

液体中で生成されるプラズマは、ナノテクノロジー、環境工学、および医療工学の観点から高い関心を集めているが、プラズマの発生に高電圧を必要とすることが障害となる場合がある。一方、超音波工学の分野では、音響キャビテーションが崩壊する瞬間に気泡の内部がプラズマ化することが知られていた。我々は、超音波が印加された液中にパンチングメタル板を挿入するという極めて簡単な方法により、位置の固定が困難な音響キャビテーションを定在化させ、高効率に発生させることに成功した。高電圧を用いない液中プラズマ生成法としてユニークであるとの評価を受けている。現在は、本方式のメカニズムを解明し、大型装置を設計するための指針を得ることに注力しているが、今後は、新しいプラズマ応用技術としての様々な展開を図りたいと考えている。

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佐々木浩一教授 Koichi Sasaki
工学博士

工学研究院　応用量子科学部門　物質量子工学

北海道⼤学研究者総覧
センサレスで実装可能な非線形補償器

PID制御系に容易に追加可能な非線形補償器

現在、産業界ではPID制御が主力の制御手法として用いられていますが、PID制御則には摩擦や重力項といった非線形項の影響により制御精度が劣化するという問題があります。我々は、PID制御器に対し容易に追加できる非線形補償器を提案しています。
研究の内容

ディジタル加速度制御（DAC）はモデル化困難な非線形項やモデリング誤差が存在する系に対してロバストな制御則です。DACは非常に効果的な制御器ですが、加速度目標値に対して制御を行うため単体では位置制御ができません。そこで、一般的なPID制御系と組み合わせたPID-DAC併合制御系によりロバストな位置・加速度制御が実現できます。さらにPID制御器などに「センサレス」で「容易」に追加することができる新しい非線形補償器として、制御対象の加速度目標値を0とした「PID-DA0制御系」、加加速度目標値を0とした「PID-DJ0制御系」という2つの制御器を提案しています。双方とも既存のPID制御器に簡単に追加でき、さらには追加のセンサも必要ないことからセンサレスでシステムの性能を向上できるという大きなメリットを持ちます。

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江丸貴紀准教授 Takanori Emaru
博士（工学）

工学研究院　機械・宇宙航空工学部門　人間機械システム

北海道⼤学研究者総覧

2. 飢餓をゼロに：5件

産業利用可能な一倍体制御技術の確立を目指して

研究の内容

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

研究の内容

新規ペプチドリガーゼ

研究の内容

音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法

研究の内容

PID制御系に容易に追加可能な非線形補償器

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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

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