単一の受光素子で3種類の放射線を同時計測可能：多層シンチレータによる装置の小型・低コスト化と独自波形弁別技術による高精度化を実現

3層のシンチレータと単一の光電子増倍管を組み合わせ、独自波形弁別技術によりα・β-・γ線を高精度に識別する技術を開発した。従来複数台に分かれていた測定器を一台に統合することで、作業効率の向上、小型軽量化、および製造コスト低減が期待される。

古くて新しいプロバイオティクス

子牛の感染症(下痢症や肺炎など)は成長に悪影響を及ぼし、時には死に至らしめることから生産性を低下させる重要な課題となっています。北海道大学は、「子牛の下痢を予防したりワクチン効果を向上させるプロバイオティクス」の開発に成功しました。

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。

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。

カビ様臭原因物質をプラズマで効果的に除去可能

低圧アルゴン(以下Ar)プラズマおよび大気プラズマを用いて天然コルク中のカビ様臭の原因物質であるトリクロロアニソール(以下TCA)の除去を試みた。前者では最大40分の1程度まで効果的に減少させられることが分かった。

エクソソームのスペクトル計測によるがんの識別方法

・長さが5 μm以下の微粒子（例えばエクソソームなど）の1粒子解析方法、または、微粒子を利用したセンサーのためのスペクトルデータの生産方法を提供する
・微粒子を高感度にスペクトル計測できる基板および計測装置を提供する

生体骨の持つ構造的な特徴と力学的な特性を基に、3Dプリント可能で力学的高機能な新しい多孔質構造体を開発。破壊の進展が抑制可能で、高い吸収エネルギ性が可能。等方的な力学特性も実現可能。樹脂や金属を用いて3Dプリンタにより製造可能。

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。

産学連携研究を通してAI技術の実用化に迫る！

本研究では、画像・映像・音楽・音声を中心とするマルチメディアデータを対象とした人工知能技術の開発を行っています。特に、産学連携研究を中心として、医用画像、社会インフラデータ、材料科学等に関わるデータを研究対象として扱っています。

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。

顕微イメージングソリューション プラットフォーム

共用機器管理センターに設置している”同位体顕微鏡システム”を産学官共用に推進拡大する

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。

高齢者の転倒予防のために

転倒による重篤な怪我を避けるために予兆である“つまずき”の多い場所を普段の生活者の行動から探すシステムを検討した。サンダルに埋め込んだ加速度センサーによりつまずいたことを、天井の赤外線センサーネットワークによってつまずいた場所を特定する。

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。

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。

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。

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．

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。

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。

ルシフェラーゼを内封したリポソームの作成と
イムノアッセイの超高感度標識体としての応用

生物発光反応の触媒である酵素ルシフェラーゼを脂質二分子膜小胞のリポソームに封入し、イムノアッセイの超高感度標識体として応用した。モデル物質として炎症マーカーであるC反応性タンパク質のイムノアッセイを行ったところ、その定量が可能あった。

食と医薬の新たな腸内環境評価系開発

食素材・成分と、寄生体である腸内細菌、宿主のPaneth細胞αディフェンシンの三者が「腸内環境」を決定し、そのクロストークが健康維持と疾病に関与するという新しいパラダイムに基づく腸内環境評価系を構築して、食の機能性を解明し疾病予防に繋げる。

次世代ドラッグデリバリーシステムの開発

免疫細胞にsiRNAを高効率で導入するための試薬（YSK12-MEND）を開発しました。この試薬を用いてsiRNAを免疫細胞に導入すれば免疫抑制遺伝子の発現を高効率で減らせるため免疫機能を利用したがん免疫療法への応用が期待できます。

～生物の骨治癒を利用した、これまで困難であったウェットな材料と骨との安全な高強度接着法の開発～

次世代人工軟骨や軟骨組織再生足場材料として期待される高強度ハイドロゲルを応用する上で課題であった生体内の固定について、骨組織を構成する無機物「ハイドロキシアパタイト」を用いた簡便・無毒・高強度な接着手法を開発した。

非線形ラマン散乱を用いた神経の無染色可視化による新しい内視鏡下手術支援ロボットの眼の開発

ラマン散乱は、無染色に分子種・分子構造に関する知見が得られるが、非常に微弱なためにその利用は限られてきた。超短パルスレーザーを駆使した非線形ラマン散乱現象を利用して、リアルタイムにラマンイメージを観測可能な顕微鏡や内視鏡を開発している。

腫瘍血管新生阻害剤開発のためのcell based screening assay システム

腫瘍血管内皮細胞を用いたcell-based screeningを実現する。現存の血管新生阻害剤における問題点 (副作用・コンパニオン診断薬がない)を克服し、次世代血管新生阻害療法開発につなげる。

水素結合制御によりペプチド環化効率を飛躍的に向上

溶媒の水素結合ネットワーク形成に着目した反応系を活用することによりペプチド環化反応の効率化と難溶性ペプチドの溶解度向上を高次元で両立することに成功した。創薬や分子ツール設計に応用可能である。

食品ペプチドによる消化管内分泌系への作用を介した血糖制御

化管で栄養素を感知する内分泌細胞から分泌されるホルモンは、食後即座に様々な生理応答を調節します。このメカニズムを研究する中で、食品ペプチドが消化管ホルモンGLP-1の分泌を促進し、血糖上昇を抑制できることを動物試験で明らかにしました。

代謝MRIにより腫瘍内の遺伝子変異を非侵襲的に可視化

癌治療の成果は、癌細胞の持つ遺伝子変異の種類に大きく左右される。遺伝子変異がもたらす特徴的な代謝変化を指標に、最新の代謝MRIを用いて非侵襲的に変異遺伝子を特定する分子イメージング技術を開発している。

ミトコンドリアに薬物・タンパク質・核酸を導入する技術

ミトコンドリアは疾患治療、美容・健康維持、ライフサイエンスの発展に貢献するオルガネラとして注目されています。私たちはミトコンドリア標的型ナノカプセル(MITO-Porter)の開発に成功しており、本ナノカプセルの実用化を目指しています。

対話の活性度を用いた社会空間認識システムおよび複数ロボットによる注意誘導システム

人同士の対話の活性度を計算することにより、ロボットはその対話空間の「強度」を認識することができ、文脈に適応した行動をとることができる。さらに、このメカニズムを複数ロボットの動作に応用することにより、ユーザの注意誘導が可能となる。

画像や映像などのデータを有機的に連携することで、検索者に気づきを与え発想を支援する情報検索システム

発想支援型マルチメディア検索システムは、画像、音楽、映像等の非構造化データを有機的に連携し、内在する類似性の抽出、およびその効果的な提示によって、検索者に気づきを与え、発想を支援する情報検索を実現します。

生体における光伝搬数理モデルの構築

バイオメディカル光イメージングの発展には、高精度かつ計算効率に優れた光伝播モデルが必要です。本研究では、光伝播を高精度に記述する輻射輸送方程式の高速解法を構築することに成功しました。提案手法による光診断・治療の高度化に取り組んでいます。

エレクトロクロミズムから多重応答へ(蛍光、旋光性）

色調の制御が容易なカチオン性有機色素を基本として、蛍光、旋光性（円二色性）などの多重応答が可能な物質群を提供します。本技術では還元種の分解過程が抑制される工夫が施され、また酸化種と還元種を混合しても交換が起こらないという双安定性を持ちます。

高分子の「かたち」に依存した新奇安定化法

本研究は環状ポリエチレングリコールを用いた金属ナノ粒子の新奇分散安定化手法の開発です。これまでに当研究グループは、環状高分子から成る分子集合体が優れた安定性を有することを見出しました。この現象を応用してナノ粒子の高分散安定化を行うものです。

電池で駆動する超軽量・超コンパクトな化学分析装置

独自テクノロジーにより液体クロマトグラフの主要要素であるポンプ、カラム、および検出器を小型化し、Ｂ５サイズ・2 ｋｇというコンパクトで軽量かつポータブルな液体クロマトグラフを実現。これにより分析結果をその場で迅速に得ることが可能になります。

柔靱な複合材料

ガラス繊維と自己修復ゲルを複合化することによって、カーボン繊維強化プラスチック(CFRP)よりも丈夫なゲルを実現した。ゲルを母材とするため、曲げに対してはゴムのようにしなやかであるが、引裂きに対してはCFRPよりも靱性が高く、壊れにくい。

放射線検出器用大発光量シンチレータの開発

シンチレータは放射線により発光する物質で医療診断装置、石油探査などで使用されます。Gd₂Si₂O₇ (GPS)シンチレータは、高発光量、高エネルギー分解能、非潮解性等の優れた特長をもち、単結晶とセラミクスプレート・粉体が作れます。

キットにサンプルを添加するだけで病原菌を測定可能

測定キットにサンプル（下水、廃水、食品抽出液、飲料水）を0.1mL添加し、装置に設置するだけで、早ければ1時間、遅くても12時間以内に大腸菌、大腸菌群、腸球菌の濃度を測定できる技術を開発しました。