NIPS Research http://www.nips.ac.jp/nips_research/ ja Copyright 2026 Thu, 06 Aug 2026 13:36:35 +0900 http://www.sixapart.com/movabletype/ http://www.rssboard.org/rss-specification ひらけ科学のトビラ！Dear WONDER（第42回 自然科学研究機構シンポジウム） 「いきもの以上、いきもの未満　生命の不思議について考えよう！」
日　　時：2026年9月27日（日）
会　　場：港区立みなと科学館
　　　　　シンポジウム会場：プラネタリウムホール
　　　　　機関展示：１階実験室
　　　　　要事前申込：先着９０名
　　　　　オンライン視聴の方は事前申込は不要です。
参 加 費：無料　
ライブ配信：あり（公式サイトでご視聴いただけます）
　　　　　Youtube LIVE・ニコニコ生放送

詳細・事前申し込みはこちらをご覧ください。

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/09/dear_wonder42.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/09/dear_wonder42.html イベント Sun, 27 Sep 2026 13:15:41 +0900 第16回 名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウムを開催いたします
　本シンポジウムは、基礎医学と臨床医学の領域で中核的な役割を担っている名古屋大学医学系研究科と生理学研究所の両機関が研究発表を通じて互いに交流を深めることで、さらなる研究の発展につなげることを目的としています。例年、基礎・臨床を問わず、幅広い分野から100名以上が参加し、今回は4件の招待講演と40題程度のポスター発表を予定しており、異なる研究分野に触れる良い機会となっております。

日時：2026年9月4日（金）13:00- 18:40頃
場所：名古屋大学病院中央診療棟3階講堂　完全オンサイト開催
参加申込みおよび演題申込み：7月 1日（水）～　8月 22日（土）
HP：https://www.med.nagoya-u.ac.jp/numed-nips2026/

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/09/16.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/09/16.html イベント Fri, 04 Sep 2026 13:00:00 +0900 脳が予想外の音を的確に見つける仕組み －統合失調症に関連する聴覚回路障害の発見－ 概要　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　理化学研究所（理研）脳神経科学研究センター神経動態イメージング研究チームの岡部繁男チームディレクター、東京大学大学院医学系研究科神経細胞生物学分野の水谷俊介特任研究員（研究当時）、同研究科精神医学分野の笠井清登教授（東京大学医学部附属病院精神神経科科長、同大学国際高等研究所ニューロインテリジェンス国際研究機構（WPI-IRCN）主任研究者）、兵庫県立大学大学院情報科学研究科の郷康広教授（自然科学研究機構生命創成探究センター教授、同機構生理学研究所教授）らの共同研究グループは、脳が予想外の音[1]を的確に見つけるための神経回路を大脳皮質の中に特定し、その仕組みが統合失調症[2]のモデルマウスでは障害されていることを発見しました。
　本研究成果は、言葉によるコミュニケーションを支える脳機能の理解や、統合失調症などの精神疾患のバイオマーカーの開発、疾患の層別化に貢献すると期待されます。
脳は予想外の音を効率よく検知して行動を制御しています。しかし、この機能は統合失調症では低下することが知られています。本研究では、マウスの大脳皮質の聴覚野[3]の浅層に存在する神経細胞集団が強く結び付いたクラスターを形成し、予想外の音を増幅して脳内に誤差信号を生み出すことを明らかにしました。さらに、統合失調症のモデルマウスではこの神経細胞集団によるクラスター化が弱まり、遺伝子発現やシナプスの障害を伴うことを発見しました。
　本研究は、科学雑誌『Science Advances』オンライン版（8月14日付）に掲載されました。

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背景　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　さまざまな音が聞こえてくる雑踏の中で親しい人に声を掛けられると、私たちはすぐにその声に気付くことができます。一方で、仕事をしながら音楽を聴いていると、次第に音楽は意識されなくなっていきます。このように人は注意すべき音とそうではない音を常に区別して、必要がない音には注意を払わない能力を持っています。
被験者に同じ高さの音を繰り返し聞かせ、その中に時々違う高さの音を挟んでおくと、違う音を聞いたときに特異的な脳波が観察される、という現象はミスマッチ陰性電位[4]と呼ばれます。ミスマッチ陰性電位は被験者が音の違いに気が付かない程度のわずかな高さの差でも電位変化として検出できます。
　精神疾患の一つである統合失調症の患者はミスマッチ陰性電位の反応が減弱していることが知られており、ミスマッチ陰性電位は信頼性の高い統合失調症のバイオマーカーの一つです。
　これまでの研究から、脳は次に聞こえるだろうという音を予想しており、その予想とは違う音が聞こえると、その違いを誤差として検出する脳の領域が存在する、という理論モデルが提案されています注）。この予測音と実際の音との誤差を検出する神経回路がどこにあり、誤差の信号がどのようなものか、という点の詳細はこれまで不明でした。
今回、共同研究グループは、脳はどのようにして予想外の音を他の音の中から見つけ出すのかを調査し、統合失調症の病態の一端を解明することに挑みました。

注）The mismatch negativity: a review of underlying mechanisms, Clin Neurophysiol. 2009 Mar;120(3):453-63. doi:10.1016/j.clinph.2008.11.029. 

研究手法と成果　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　岡部チームディレクターらは、予想外の音を聞かせた際に反応が大きくなる脳の神経細胞の特徴や位置を調べました。さらに、二光子顕微鏡を用いて生きたマウスの脳内の神経細胞の活動を観察する技術を用いて、コントロール（対照群）のマウスと統合失調症モデルマウス[5]の音刺激に対する反応を比較しました。
　脳が予想外の音に気が付く過程を動物のモデルを用いて調べるには、人が予想外の音に気が付く際に脳で確実に起こる反応を流用するのが一番確実です。最もよく知られているのは、繰り返し音を聞いた後で突然まれな音（逸脱音[1]）を聞かせたときに現われるミスマッチ陰性電位という反応です。人の検査で用いられている音のパターンをマウスに聞かせて、逸脱音を聞かせた際に神経細胞の反応が大きくなる脳の場所を見つけることができれば、そこの神経回路の活動が予想外の音の情報を表現していることになります。
　人のミスマッチ陰性電位誘発と同様に、コントロールのマウスと統合失調症モデルマウスに音を提示しました（図1A）。二光子顕微鏡によるカルシウムイメージング[6]により、大脳皮質の聴覚野での神経細胞の活動をカルシウム濃度の変化として画像化し（図1B）、コントロールのマウスと統合失調症モデルマウスを比較しました。大脳皮質において聴覚野は音の情報処理をする主要な部位です。
　その結果、一番強い反応を示すのは高次聴覚野[7]の特に脳表面に近い部位（浅層）に存在する神経細胞であること、コントロールのマウスと統合失調症モデルマウスの間で比較すると、統合失調症モデルマウスの高次聴覚野浅層の神経細胞の強い反応が大きく減弱していることも分かりました（図1C、D）。このイメージングの実験から、逸脱音に特に強く反応する神経回路が聴覚野の特定の場所に存在すること、さらに統合失調症モデルマウスではこの神経回路の逸脱音に対する反応が低下していることが明らかになりました。
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図1 逸脱音のマウスへの提示と聴覚野でのカルシウム反応
 
A.人のミスマッチ陰性電位誘発と同じ音の提示方法。コントロールはランダムな高さの音、繰り返し刺激は同じ高さの音の連続、逸脱音はその前の繰り返し刺激とは異なる高さの音を提示する。
B. コントロールのマウスに、コントロール、繰り返し刺激、逸脱音を提示した際の大脳皮質聴覚野浅層の神経細胞のカルシウム応答。逸脱音に対して特に強い反応が見られる（反応の強さを示す白い部分が多くなっている）。
C.大脳皮質の低次聴覚野と高次聴覚野、浅層と深層の神経細胞それぞれでの逸脱音に対するカルシウム応答の強さをコントロールのマウスと統合失調症モデルマウスの両方で比較した。特に、高次聴覚野の浅層で強い反応がコントロールのマウスで見られる一方、統合失調症モデルマウスではこの反応が特に抑制されている（赤枠）。低次聴覚野の神経細胞ではコントロールのマウスと統合失調症モデルマウスとの間で優位な差はなかった。****はP<0.0001で有意差あり。
D.Cと同様のカルシウム応答を視床から大脳皮質の聴覚野に入り込む軸索（神経細胞から長く伸びた突起）について測定した。コントロールのマウスと統合失調症モデルマウスとの間で有意な差はなかった。

　次に、高次聴覚野の中で逸脱音に反応する神経細胞の位置を確認したところ、逸脱音の検出（逸脱検出）をする細胞はお互いに近接してクラスターを形成していました（図2A）。このようなクラスターは高次聴覚野に特徴的で、低次聴覚野[7]では明確な細胞のクラスターは見つかりませんでした。さらにこの神経細胞のクラスターの活動は周囲の細胞と同期しており、強いシグナルを周囲に送ることができると想定されます（図2B、C）。重要な点として、統合失調症モデルマウスでは逸脱検出をする細胞は数が少なく、クラスター化も弱く、細胞間の活動の同期性も低下していました。
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図2 逸脱検出細胞の分布と機能的結合
 
A.逸脱検出細胞と音反応細胞（全ての音に同じように反応）の高次聴覚野における分布を示す。逸脱検出細胞は高次聴覚野の中心にクラスター化して存在する。これに対して音反応細胞はクラスター化が弱く、さらに統合失調症モデルマウスでもクラスター化は弱い。
B.神経細胞を同期性によって3分類し、それぞれのグループごとに逸脱検出の強さを比較したグラフを示す。特に細胞間の同期性が高い神経細胞で逸脱検出の反応は強く、この関係性は統合失調症モデルマウスには存在しない。**はP < 0.01で有意差あり。
C. Bと同様のプロットを逸脱検出の強さではなく、繰り返し音への順応の強さについて作成した。順応の強さは同期性とは関連しない。ns：「not significant（有意差なし）」の略号。

　逸脱音に反応する神経細胞はその分布と活動の同期性に特徴があることから、この神経細胞群は遺伝子発現や他の細胞との接続にも特徴があると考えられます。この点を確かめるために、コントロールのマウスと統合失調症モデルマウスの大脳皮質の三つの領域（前頭前野[3]、体性感覚野[3]、聴覚野）の細胞を単離して、細胞ごとの遺伝子発現パターンを解析しました。その結果、大脳皮質の浅層に存在する3種類の神経細胞のうち、「Baz1a」という分子マーカーを発現する細胞が逸脱音を検出する細胞集団と重なること、さらにこのBaz1a陽性の細胞の数が統合失調症モデルマウスでは特異的に減少していることも分かりました（図3）。
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図3 　1細胞レベルでの遺伝子発現解析
 
1細胞レベルでの遺伝子発現の解析を行い、特に大脳皮質の浅層の細胞集団に注目して、三つのグループに分類した（上段のマップ：細胞の発現マーカーにより、Adamts2陽性細胞、Agmat陽性細胞、Baz1a陽性細胞の3種類を区別）。さらにコントロールのマウスと統合失調症モデルマウスで、三つのグループごとに細胞数の比率を計算した結果を下段に示す。Baz1a陽性細胞が特異的に統合失調症モデルマウスで減少していた。

　以上の結果は、聴覚野の浅層には分子マーカーの発現で区別できる神経細胞の集団がクラスターをつくっており、これらの細胞はお互いに強く結合して同期的に活動することで、聞こえた予想外の音の情報を増幅して発信していることを示しています。さらにこの細胞集団は統合失調症モデルマウスでは数が減少し、機能も低下していることで、聞こえた音に対する情報処理の障害の原因となっていることが示唆されました。

今後の期待　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　今回の研究で、これまでその実体がよく分かっていなかった、予期していない音を敏感に検出するために働く脳の神経回路が明らかになりました。動物はさまざまな音の中から自分にとって重要な音を選び出すことで環境に適応した行動を取ることができます。本研究は、今までの状況とは異なる、新しい出来事を知らせる感覚入力を検出するために、脳の中に特別な細胞集団が存在しており、その細胞集団の活動がさらに高次の脳領域へ予想と実際の違いを示す「誤差信号」として伝わっていく、という「予測符号化[8]」という考え方を実証する成果です。
　統合失調症の患者が示すミスマッチ陰性電位の変化は、今回の研究で用いた音提示課題とほぼ同様の方法を用いて検出される脳波を用いたバイオマーカーです。人の研究でもミスマッチ陰性電位の変化は、基本的な感覚情報処理の過程での神経回路の障害に対応していると考えられており、今回見つかった高次聴覚野浅層の神経回路の変化が重要な役割を果たしている可能性があります。存在しない音や声が聞こえてしまう幻聴は統合失調症の主要な症状ですが、今回見つかった神経回路障害が幻聴の発生にも関係している可能性もあります。聴いた音を「既に知っている」音なのか、「予期していない」音なのか、を判断するということは、音に意味づけをしていることになります。聞こえている音とその音の意味の関係が破綻することが、幻聴のような聴覚機能の障害と関係している可能性もあり、今回の研究成果は統合失調症の症状の理解、診断・治療に向けた新しい戦略の開発にもつながることと期待されます。

論文情報　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

＜タイトル＞
Strong connections of locally clustered neurons in the upper-layer cortex underlie schizophrenia-related auditory deviance detection
＜著者名＞
Shunsuke Mizutani, Yasuhiro Go, Atsu Aiba, Kiyoto Kasai, Shigeo Okabe
＜雑誌＞
Science Advances
＜DOI＞
10.1126/sciadv.aeb4666
 

補足説明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

[1] 予想外の音、逸脱音
人が生活の中で経験する音と実験環境で動物に聞かせる音の両方をまとめて、「予想外の音」という表現を用いた。「逸脱音」は、「繰り返し音を聞いた後で突然まれな音（逸脱音）を聞かせる」という実験操作に関連しており、動物に対して特定の様式で提示した音についての表現。

[2] 統合失調症
統合失調症は、思考や知覚の働きに障害が生じる精神疾患である。幻覚や妄想などの症状に加え、意欲や感情表現の低下、認知機能の障害が見られる。発症には遺伝的要因と環境要因の双方が関与すると考えられている。

[3] 聴覚野、前頭前野、体性感覚野
聴覚野は音情報の処理、前頭前野は高次認知機能、体性感覚野は身体感覚の処理を担う。それぞれ大脳皮質を構成する主要な領域である。これらの領域は相互に連携し、外界の情報を統合して認知や行動を制御している。

[4] ミスマッチ陰性電位
繰り返し提示される音の中に予想外の音が現れた際に生じる脳活動である。注意を向けていなくても誘発されるため、脳の自動的な変化検知機能を反映する指標と考えられている。

[5] 統合失調症モデルマウス
人の22番染色体の微小欠失を再現するマウスモデル。22番染色体の微小欠失は、22q11.2領域の一部が欠失する遺伝子異常である。心疾患や免疫異常、発達障害などを伴うことが多く、統合失調症の発症リスクを著しく高めることが知られている。

[6] 二光子顕微鏡によるカルシウムイメージング
神経細胞内のカルシウム濃度変化を蛍光で可視化し、生きた脳内で多数の神経細胞の活動を観察する手法である。深部組織を高い解像度で観察できるため、神経回路の動作原理の解明に広く用いられている。

[7] 高次聴覚野、低次聴覚野
低次聴覚野は音の高さや大きさなどの基本的な特徴を解析する領域であり、高次聴覚野はその情報を基により高次の情報を処理する領域である。両者が連携することで、脳は周囲の音環境を効率よく検出している。

[8] 予測符号化
予測符号化は、脳が外界からの情報を受け取る前にその内容を予測し、実際の入力との違いを検出することで情報処理を行う仕組みである。この予測と現実のずれ（予測誤差）が学習や意思決定の基盤になると考えられている。
 

共同研究グループ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

理化学研究所　脳神経科学研究センター
　神経動態イメージング研究チーム
　チームディレクター　　    岡部繁男（オカベ・シゲオ）

東京大学　大学院医学系研究科
　神経細胞生物学分野
特任研究員（研究当時）    水谷俊介（ミズタニ・シュンスケ）
精神医学分野
　　教授            笠井清登（カサイ・キヨト）
（東京大学　医学部附属病院　精神神経科　科長、
東京大学　国際高等研究所　ニューロインテリジェンス国際研究機構（WPI-IRCN）　主任研究者）
附属疾患生命工学センター
教授            饗場　篤（アイバ・アツ）

兵庫県立大学　大学院情報科学研究科
　　教授            郷　康広（ゴウ・ヤスヒロ）
（自然科学研究機構　生命創成探究センター　教授、同機構　生理学研究所　教授）

研究支援　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　本研究は、日本医療研究開発機構（AMED）脳神経科学統合プログラム「脳データ統合プラットフォームの開発と活用による脳機能と疾患病態の解明（研究代表者：岡部繁男、研究分担者：笠井清登、JP23wm0625001）」、同革新的先端研究開発支援事業AMED-CREST「神経発達障害の病態解明を目指した革新的イメージングプラットフォーム（研究代表者：岡部繁男、JP19gm1310003）」、同戦略的国際共同研究プログラムSICORP「ALS-FTDにおけるシナプス病理（研究代表者：岡部繁男、JP22jm0210097）」、同革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト（研究分担者：笠井清登、JP19dm0207069）、日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業基盤研究（A）「シナプスナノ形態解析による神経回路形成・制御機構の理解（研究代表者：岡部繁男、JP20H00481）」「高効率・高再現・高解像イメージングによるシナプス病態の解明（研究代表者：岡部繁男、JP25H01038）」、同学術変革領域研究（A）「グリア・神経ネットワークの統合デコーディング（研究代表者：岡部繁男、JP20H05895）」による助成を受けて行われました。

発表者・機関窓口　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

＜発表者＞　※研究内容については発表者にお問い合わせください。
理化学研究所　脳神経科学研究センター　神経動態イメージング研究チーム
　チームディレクター        岡部繁男（オカベ・シゲオ）

東京大学　大学院医学系研究科　
神経細胞生物学分野
特任研究員（研究当時）    水谷俊介（ミズタニ・シュンスケ）
精神医学分野
　　教授　            笠井清登（カサイ・キヨト）
（東京大学　医学部附属病院　精神神経科　科長、
東京大学　国際高等研究所　ニューロインテリジェンス国際研究機構（WPI-IRCN）　主任研究員）

兵庫県立大学　大学院情報科学研究科
教授　            郷　康広（ゴウ・ヤスヒロ）
（自然科学研究機構　生命創成探究センター　教授、同機構　生理学研究所　教授）

＜発表者のコメント＞
統合失調症などの精神疾患は、脳の機能障害と考えられてきました。認知症などの神経変性疾患が病理像として神経細胞死という明らかな変化を示すのに対して、精神疾患ではそのような明瞭な変化が見つからないためです。精神疾患での脳神経回路の変化がどのような物質的な基盤を持っているのか、という点についてはなかなか研究が進んでいないのが現状です。今回、臨床現場でバイオマーカーとして使われているミスマッチ陰性電位という指標をマウスを用いた実験に適用することで、統合失調症に関連する聴覚の情報処理を行う局所神経回路の物質的な特徴を突き止めることができました。基礎研究と臨床研究とを橋渡しする今回の成果が、さらに病態の本質の研究へとつながることを期待しています。（岡部繁男）
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お問い合わせ先

＜機関窓口＞
理化学研究所　広報部　報道担当
Email: ex-press@ml.riken.jp

東京大学　大学院医学系研究科　総務チーム 
Email: ishomu@m.u-tokyo.ac.jp

東京大学　医学部附属病院　パブリック・リレーションセンター
担当: 渡部、小岩井
Email: pr@adm.h.u-tokyo.ac.jp

東京大学　国際高等研究所　ニューロインテリジェンス国際研究機構（WPI-IRCN）
広報担当
Email: pr.ircn@gs.mail.u-tokyo.ac.jp

兵庫県立大学　神戸情報科学キャンパス　経営部
担当: 横田晴佳
Email: p-office@gsis.u-hyogo.ac.jp

自然科学研究機構　生命創成探究センター（ExCELLS）　研究力強化戦略室
Email: press@excells.orion.ac.jp

自然科学研究機構　生理学研究所　研究力強化推進室（広報）
Email: pub-adm@nips.ac.jp

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_585.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_585.html プレスリリース Wed, 19 Aug 2026 14:00:00 +0900 波長可変光源を統合した世界最高クラスの空間分解能を誇る 「超解像二光子顕微鏡」を開発 〜二光子STED顕微鏡法における蛍光色素の選択肢を拡大〜 　本研究成果は、国際科学雑誌 Biomedical Optics Express（日本時間2026年7月16日付）に掲載されました。
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図. HeLa細胞における微小管のナノイメージング

発表のポイント

  1. 広い波長範囲の光を利用できるスーパーコンティニューム（SC）光源*1を統合し、蛍光色素に合わせて蛍光抑制波長を選択できる二光子STED顕微鏡を開発しました。
  2. 4種類の蛍光色素について蛍光抑制効率を波長ごとに測定し、それぞれの色素に最適な蛍光抑制波長を見出しました。
  3. 最適な蛍光抑制波長を使用することで、HeLa細胞*2において50 nmを下回るナノスケールの微小管構造を可視化しました。
  4. 従来の装置では使いにくかった蛍光色素にも対応できる可能性を示し、今後の深部・多色の超解像バイオイメージングへの応用が期待されます。

背景

　生命科学研究では、細胞や組織の中で起こる微細な変化を観察することが重要です。二光子励起（2PE）顕微鏡法*3は、生体組織の深部まで到達できる近赤外光を利用することで、生きた組織を比較的低侵襲で深くまで観察できるという利点があります。一方で、対物レンズや励起波長によって規定される「回折限界*4」により、300–400 nm程度の分解能しか得られません。そのため、通常の二光子励起顕微鏡法では、シナプス可塑性*5による樹状突起スパインの形態変化などのナノスケールの詳細な現象を捉えるには不十分な場合があります。この限界を超えるための技術は超解像顕微鏡法と呼ばれ、この技術のうちの一つである誘導放出抑制（STED）顕微鏡法*4は二光子励起顕微鏡法と組み合わせて使用されてきました（2PE-STED顕微鏡）。STED顕微鏡法では、蛍光を発する領域の周辺部をドーナツ状の特殊な光（STED光）で抑制することで、数十nmスケールのナノイメージングを実現します。しかしながら、このSTED光の波長（蛍光抑制波長）は従来のシステムでは特定波長に固定されていることが多く、これが原因で蛍光標識に使用できる色素の選択肢が制約を受けていました。

本研究の内容

　本研究では、STED顕微鏡法における波長の制約を克服するために、広範囲の波長を選択できるスーパーコンティニューム光源を統合した、新しい二光子励起STED顕微鏡（2PE-scSTED顕微鏡）を開発しました。このシステムでは、1064 nmの半導体レーザーベースのパルス光源*6を励起光源として、640 nmから800 nmの範囲で蛍光抑制波長を変えることができ、蛍光色素ごとに最適な観察条件を調べることができます。開発したシステムを用いて、Nile red、Alexa Fluor (AF) 568、AF546、AF532の4種類の蛍光色素について、最も効率よく蛍光を抑制できる波長を調べたところ、AF532では640 nm、Nile redおよびAF546では660 nm、AF568では700 nmで蛍光抑制効率が最大になることがわかりました（図1赤矢印）。
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図1. 波長ごとの蛍光抑制効率の測定結果

特にAF568は、従来の固定波長のシステムでは蛍光抑制光による直接励起*7が問題となり、二光子STED観察には使いにくい蛍光色素でしたが、2PE-scSTED顕微鏡を使用することで、この問題を避けられることを示しました。さらに、蛍光色素ごとの最適波長を使用することで、HeLa細胞内の微小管を100 nmを下回る空間分解能で超解像観察に成功しました。中でも、AF546で標識した微小管では、45 nmの構造の可視化を達成し、これは二光子励起STED顕微鏡では世界最高クラスの空間分解能を誇ります（図2）。
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図2. HeLa細胞に置ける微小管のナノ構造の可視化

本研究の意義と展望

　本研究の意義は、二光子励起STED顕微鏡で使用可能な蛍光色素の選択肢を広げた点にあります。従来のシステムでは、装置に搭載された蛍光抑制光の波長に合わせて蛍光色素を選ぶ必要がありましたが、開発したシステムでは、蛍光色素に合わせて蛍光抑制波長を最適化できます。また、新しく開発された蛍光色素がSTED顕微鏡に適しているかを評価するための技術としても有用です。将来的には、長波長の蛍光抑制光の利用による深部超解像イメージングや、複数波長の蛍光抑制光の利用などによる超解像イメージングの多色化にも応用可能です。現時点では、二光子励起波長が固定されていることや、スーパーコンティニューム光源の光強度に改善の余地がありますが、これらの課題を解決することで、さらなる汎用性や空間分解能の向上が期待できます。本研究では、固定細胞の観察にとどまっていますが、現状の課題を一つ一つクリアし、生命現象のありのままを映し出す「生体ナノイメージング」を目指して、技術を進歩させていきたいと考えています。
　なお、本研究で開発した2PE-scSTED 顕微鏡は、⾃然科学研究機構 ⽣命創成探究センターの共同利⽤研究（https://www.excells.orion.ac.jp/equipments-for-cooperative-studies#eq10）や先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）（https://www.nibb.ac.jp/abis/equipments/）を介して利用可能です。知る限り、⽇本で⼆光⼦励起 STED 顕微鏡を開発・運⽤している研究機関は当センターのみであり、幅広く利用者を募集しています。我々はナノイメージングを始めとした先端的なイメージング技術により、生命医科学研究のさらなる発展に貢献したいと考えております。

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図3. 2PE-scSTED顕微鏡の外観

用語解説

*1 スーパーコンティニューム光源
通常、レーザーは単一の色（波長）しか出せないが、パルスレーザー光を専用の光ファイバーに入射することで、可視域から近赤外域まで幅広い波長の光を生成することができる光源。本研究では、光の波長（色に対応）を自由に選択して取り出すことのできる可変フィルターにより、640–800 nmの範囲で連続的に光を取り出すことができるようにシステムを構築している。

*2 HeLa細胞
ヒト由来の細胞株で、世界中の医学・生物学研究で標準的に使用されている。

*3 二光子励起（2PE）顕微鏡法
蛍光分子が、2つの光の粒子を同時に吸収する現象（二光子励起）を利用した蛍光顕微鏡法の一種。透過性の高い近赤外光を使用するため、可視光を利用する従来の蛍光顕微鏡法と比べて生体組織による光の減衰を受けにくく、より深部をダメージを抑えて（低侵襲）観察できる。

*4 光の回折限界、誘導放出抑制（STED）顕微鏡法
光の性質により「レンズによってこれ以上光のスポットを小さくできない」という限界（光の回折限界）で制限される蛍光顕微鏡の空間分解能の限界を突破した、超解像顕微鏡法の一種。励起光を取り囲むようにドーナツ型に整形した別の波長の光（STED光）でドーナツの穴の部分以外の蛍光を抑制し、ナノイメージングを実現する。
*5 シナプス可塑性
記憶の形成や学習に関わる仕組みの一つで、神経細胞のつなぎ目であるシナプスを介した情報の伝達効率が変化すること。シナプス後部（情報を受け取る側）を形成する樹状突起スパインの形態が変化することが知られている。

*6 半導体レーザーベースのパルス光源
一定の周期でレーザー光を周期的に発振する半導体レーザーを基にした光源。本研究では、独自開発の二光子励起光源とカスタムメイドのスーパーコンティニューム光源の2種類の半導体レーザーベースのパルス光源を採用することで、それぞれのパルスタイミングをピコ秒（1兆分の1秒）精度で同期（制御）している。

*7 直接励起
本来は蛍光を抑制する役割を持つSTED光が、蛍光分子を励起してしまうこと。STED顕微鏡法による観察時にSTED光による直接励起が起きると、通常の二光子励起による蛍光を増強してしまうため、超解像観察を行うことができない。

掲載論文

論文名: Wavelength-tunable depletion expands fluorophore compatibility in two-photon STED nanoscopy
雑誌名: Biomedical Optics Express
著者: Joe Sakamoto, Hirokazu Ishii, Kohei Otomo, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato, Hiroyuki Yokoyama, and Tomomi Nemoto
DOI: 10.1364/BOE.603553
掲載URL: https://doi.org/10.1364/BOE.603553

著者情報

坂本 丞特任助教（研究当時：生命創成探究センター/生理学研究所、現: 浜松医科大学　助教）、石井 宏和助教（生命創成探究センター/生理学研究所）、大友 康平准教授（順天堂大学医学部、生命創成探究センター/生理学研究所(兼任）)、根本 知己教授（生命創成探究センター/生理学研究所）、横山 弘之名誉教授（東北大学）、佐藤 俊一名誉教授（東北大学 多元物質科学研究所）、小澤 祐市教授（東北大学 多元物質科学研究所）

研究サポート

本研究は、AMED革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト/脳神経科学統合プログラム（JP19dm0207078, JP24wm0625105 根本知己）、JST CREST/FOREST（JPMJCR20E4, JPMJFR230R 大友康平）、科学研究費助成事業（JP20H05669, JP25H01025, JP22H04926 “Advanced Bioimaging Support”, JP22K21353 根本知己; JP18K14659, JP25K10607石井宏和; JP21K19346, JP22H02756, JP25K02402 大友康平; JP20H05891, JP26K17749, 坂本丞）、物質・デバイス領域共同研究拠点（20251096, 20251139, 20261165, 20261191 坂本丞/石井宏和）、堀科学芸術振興財団および豊秋奨学会（石井宏和）、ExCELLS若手奨励研究（24-Y9, 24-Y12, 25-Y12, 25-Y14 坂本丞/石井宏和）、 ExCELLSプロジェクト研究研究（23EXC601）、ExCELLS課題研究（24EXC204, 25EXC201 石井宏和/小澤祐市/根本知己）、先端光科学研究分野プロジェクト（01212504 坂本丞）等の支援を受けて実施されました。

お問い合わせ先

＜研究に関するお問い合わせ＞
⾃然科学研究機構 ⽣命創成探究センター/⽣理学研究所
教授 根本 知⼰
E-mail: tn_at_nips.ac.jp

＜広報に関するお問い合わせ＞
⾃然科学研究機構 ⽣命創成探究センター（ExCELLS） 研究力強化戦略室
E-mail: press_at_excells.orion.ac.jp

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_at_nips.ac.jp

東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
E-mail: press.tagen_at_grp.tohoku.ac.jp

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]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/_sted.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/_sted.html プレスリリース Wed, 19 Aug 2026 10:00:00 +0900 シナプスのナノ構造から精神疾患の特徴を読み取る －統合失調症と自閉スペクトラム症のシナプスに違い－ 概要 　理化学研究所（理研）脳神経科学研究センター神経動態イメージング研究チームの岡部繁男チームディレクター、兵庫県立大学大学院情報科学研究科の郷康広教授（自然科学研究機構生命創成探究センター教授、同機構生理学研究所教授）、東京農業大学生命科学部バイオサイエンス学科の中澤敬信教授らの共同研究グループは、神経細胞同士がお互いにつながるシナプス[1]のナノメートル（nm、1nmは10億分の1メートル）レベルでの構造を顕微鏡により検出し、この技術を精神疾患のリスク遺伝子に変異を持つマウスに応用することで、シナプスの形態が疾患分類に役立つ情報を持っていることを示しました。
本研究成果は、統合失調症[2]や自閉スペクトラム症[3]などの精神疾患における神経回路レベルでの病態の理解や創薬スクリーニングに貢献することが期待されます。
　脳の情報処理において、神経細胞同士がお互いにつながって情報のやりとりをする場であるシナプスは重要な役割を果たします。一方でシナプスの機能が障害されることは、さまざまな脳疾患の病態とも関連しています。特に精神疾患では神経回路の機能の障害によっていろいろな症状が現れてくるため、シナプスの構造や機能の変化を捉える技術の開発は重要な課題となっています。
　本研究では、超解像顕微鏡[4]と呼ばれる、ナノメートルレベルで形を見ることができる光学顕微鏡を用いて、多数のシナプスの形をイメージングし、集団としてのシナプスのナノスケールの変化を抽出しました。また多数の精神疾患のリスク遺伝子の変異マウスを解析することで、統合失調症と自閉スペクトラム症という、二つの臨床的に区別される疾患のリスクとなる遺伝子変異を持つマウスでは、それぞれ異なったシナプスのナノ構造の変化があることが分かりました。
　本研究は、科学雑誌『eLIFE』オンライン版（8月11日付）に掲載されました。
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本研究の概要
 

背景　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　脳が情報処理を適切に行うには、多数の神経細胞が相互につながって神経回路を形成する必要があります。神経細胞がお互いにつながる際には、情報を送る側の神経細胞が軸索[5]と呼ばれる長い突起を伸ばし、情報を受け取る細胞が持つ枝分かれの多い突起（樹状突起[5]）と接触してシナプスという構造をつくります。情報を受け取る樹状突起は軸索と接触する場所にスパイン（樹状突起スパイン）[1]と呼ばれる微小な突起を形成します。スパインはその大きさが1マイクロメートル（µm、1μmは100万分の1メートル）程度と小さく、光学顕微鏡では細かい構造を観察することができませんでした。
近年、従来の光学顕微鏡より解像度が高い（細かい所までよく見える）超解像顕微鏡が開発され、シナプスやスパインの構造を観察することにも使われ始めています。ただ、この方法を用いて脳の病気に関するシナプスの変化を見つける研究はまだ進んでいません。
精神疾患や発達障害[3]といった脳の障害では、脳内の神経細胞が死んでしまう認知症や血管障害とは異なり、神経細胞がつながってつくられる神経回路の機能的な変化により起こっていると考えられています。神経回路の機能が変化する際には、シナプスやスパインの構造が変化をすることがこれまでの研究注1）で分かってきました。精神疾患や発達障害に関連したモデル動物のシナプスやスパインの微細構造の変化を捉える技術は、これらの疾患の病態の理解において重要です。

注1）Caitlin E Moyer et al. Cortical dendritic spine development and plasticity: insights from in vivo imaging. Curr Opin Neurobiol. 2018 Dec:53:76-82. doi: 10.1016/j.conb.2018.06.002.

研究手法と成果　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　今回の研究ではスパインの形態の微細な変化を定量的に解析するために、マウスの海馬[6]の神経細胞を培養してシナプスをつくらせ、その形態を超解像顕微鏡によりイメージングしました。得られた画像の処理を自動化して、数値データとして蓄積することで、1,000個以上のスパインの形態を集団として比較することが可能になりました（図1）。
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図1 スパインの超解像顕微鏡でのイメージングと自動化した形態解析
 
A. 精神疾患のマウスモデルから海馬の神経細胞を取り出して培養皿の中で分化させ、樹状突起を超解像顕微鏡でイメージングした画像。
B. 画像から樹状突起の形を抽出し（上の画像）、個々のスパインを切り出し（中の画像）、スパインを白色、樹状突起のシャフト（軸）を青色で重ね合わせた（下の画像）。
C. 個々のスパインの基部から先端までを色付けした画像（青が基部、黄色が先端）。番号はBの中の画像の番号と対応している。

　この技術を用いて、8種類の精神疾患と発達障害のマウスモデルのスパイン形態の比較を行いました。8種類のマウスモデルのうち、4種類は統合失調症に関連するリスク遺伝子の変異や染色体の欠失・重複を持っており、残りの4種類は自閉スペクトラム症に関連するリスク遺伝子や染色体の欠失・重複を持っています。これらのマウスモデルの比較をすることで、疾患の分類とスパインの形態の特徴の間の関係を知ることができます。
　スパイン集団の特徴を解析するためには、疾患のマウスモデルとコントロール（対照群）のマウスの違いを分かりやすく可視化する必要があります。このために、スパインを形の違いに応じて2次元の平面上にマッピングし、サンプルの密度を色で表したマップ（密度マップ）をつくることにしました。さらに疾患モデルとコントロールの二つのマップの差（差分マップ）を取ると、どのような形のスパインが疾患モデルで増えたり減ったりしているのかを確認することができます（図2A）。
　作成した差分マップは、それぞれのマウスモデルごとに違うパターンを示していますが、中にはよく似たパターンのものもありました。そこで差分マップの間がどれくらい似ているのかを数値化して、近いものはそばに来るような図を作成しました。この図の上で、統合失調症と自閉スペクトラム症に関連するマウスモデルの関係を調べてみると、この二つの疾患群がきれいに分かれました（図2B）。特に統合失調症に関連するマウスモデルのスパインの差分マップはよく似ており、シナプスの集団としての性質が近いと考えられました。差分マップをよく見ると、増えているスパインは細く小さいという特徴がありました（図2C）。
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図2 スパインの形の集団としての特徴から疾患マウスモデルを分類
 
A. 個々のスパインを切り出した画像（左）について、形の特徴を元にして2次元の座標の上に配置した密度マップを作成した（右）。スパインの画像が集中してプロットされた場所は黄色になるように疑似カラーで表示している。一番下は疾患マウスモデルの密度マップからコントロールマウスの密度マップを引いた差分マップ。PC1、PC2はそれぞれ第1主成分、第2主成分を表す。
B. 差分マップがどの程度似ているのかを疾患マウスモデルの間で比較した表。黄色のマス目は二つのマウスモデルのパターンがよく似ているケースに対応する。黄色が強い領域が二つ存在し、特に統合失調症のマウスモデルの間はよく似ていた。
C. 統合失調症のマウスモデルで特に増えているスパインの形を確認すると、細く小さいスパインだった。

　では、統合失調症に関連するマウスモデルの場合に、どのようなメカニズムでスパインの形が変化するのでしょうか。関連する遺伝子を探索するために、八つのマウスモデル由来の培養海馬神経細胞の遺伝子発現パターンを調べました。四つの統合失調症に関連するマウスモデルの中で三つ以上のモデルで共通に発現が上昇している遺伝子で、かつ自閉スペクトラム症に関連するマウスモデルでは発現上昇が見られない遺伝子候補が三つ見つかりました（図3A）。この三つの遺伝子はいずれも神経細胞の突起の形成や情報伝達に関連することが報告されているものです注2）。特にEcrg4[7]は神経細胞から分泌されるペプチド（アミノ酸が2個以上結合したもの）をつくる遺伝子で、実際にペプチドの分布を確認すると、軸索や樹状突起の中に存在するだけでなく、細胞外にも放出されていることが分かりました（図3B）。Ecrg4の発現は統合失調症に関連するマウスモデルで上昇しているので、遺伝子発現を抑制する操作をすると、スパインの形が変化し、正常化することも確認できました（図3C）。
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図3 スパイン形態の変化に関連するEcrg4遺伝子
 
A. 複数のマウスモデルで共通に発現が上昇している遺伝子を探索し、統合失調症に関連するマウスモデルで特異的に変化している遺伝子候補として、三つの遺伝子を同定した。
B. 特にその中で、Ecrg4は神経細胞の情報伝達に関連するペプチドをつくり、実際に神経細胞から放出されている。矢印は樹状突起内、矢尻は軸索内、アステリスクは細胞外のEcrg4を示す。
C. Ecrg4の発現を抑制した場合、統合失調症に関連するマウスモデルのスパインの形態は正常化した。

　以上の結果は、神経細胞を機能的に接続するシナプスの重要な要素であるスパインの構造を精密に記録し、集団としてのシナプスの特徴を解析すると、元々のマウスモデルが統合失調症と自閉スペクトラム症のどちらに関連するのかを推定できることを示しています。

注2）Xin Qin et al. ECRG4: a new potential target in precision medicine. Front Med. 2019 Oct;13(5):540-546. doi: 10.1007/s11684-018-0637-9.

今後の期待　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　今回の研究で、これまで関連性が推測されつつも、その明確な証拠がなかった、精神疾患・発達障害に関連するリスク遺伝子とシナプスの形態との関係性が明らかになりました。特に統合失調症に関連するリスク遺伝子や染色体に変異を持つマウスでは、スパインの集団としての性質がお互いに似通っていて、特に細くて小さいスパインが増えているという発見は新しい事実です。このような変化の分子基盤として、Ecrg4という分泌されるペプチドが関連している点も病態の理解という点では重要な情報といえます。
　精神疾患・発達障害においてどのようなシナプスの変化が生じているのか、という疑問に答えることを目的として、これまでは死後脳の研究[8]が主に行われてきました。死後脳の研究からは、統合失調症ではスパインの密度が低下しており、一方で自閉スペクトラム症ではスパインの密度が上昇している、ということが報告されています。今回の研究はマウスの海馬神経細胞を用いた研究であるため、直接の比較はできませんが、統合失調症に関連したマウスモデルでは特に細く小さなスパインが増加しており、このようなスパインは幼弱なシナプスに特徴的に存在しています。培養細胞を用いた実験は脳の早期発達の過程を反映しているので、このような幼弱なシナプスが維持されずに失われることで、成人後のスパイン密度の低下につながると考えられます。
　開発されたスパイン解析技術は自動化されており、数千個のシナプスを効率よく調べることが可能です。超解像顕微鏡の技術の進歩により、精密なシナプスのイメージングをさまざまな条件で培養した神経細胞に対して行うことも可能になりつつあります。候補となる化合物をこのシステムを用いてスクリーニングし、シナプスの変化を元に戻す作用があるものを同定できれば、従来の治療薬とは全く異なる作用機序を持つ薬物の発見にもつながることが期待されます。

論文情報　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

＜タイトル＞
Spine nanostructure profiling of cultured neurons from mouse models reveals a schizophrenia-linked role for Ecrg4
＜著者名＞
Yutaro Kashiwagi, Qingrui Liu, Yasuhiro Go, Ryo Saito, Atsu Aiba, Takanobu Nakazawa, and Shigeo Okabe
＜雑誌＞
eLIFE
＜DOI＞
10.7554/eLife.109083.4


補足説明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

[1] シナプス、スパイン（樹状突起スパイン）
シナプスは、神経細胞同士が情報をやりとりする接合部。多くの興奮性シナプス（次の細胞を興奮させるシナプス）は、樹状突起（[5]参照）の表面に存在する小さな突起である「スパイン（樹状突起スパイン）」上に形成される場合が多い。スパインは神経回路の形成や学習・記憶に伴って形や数が変化し、脳の可塑性を支える重要な構造である。

[2] 統合失調症
思考や知覚の働きに障害が生じる精神疾患。幻覚や妄想などの症状に加え、意欲や感情表現の低下、認知機能の障害が見られる。発症には遺伝的要因と環境要因の双方が関与すると考えられている。

[3] 自閉スペクトラム症、発達障害
発達障害は、生まれつきの脳機能の発達特性により、コミュニケーション、学習、行動の調整などに困難が生じる状態の総称。自閉スペクトラム症（ASD）や注意欠如・多動症（ADHD）などが含まれ、その特性や程度は個人によって大きく異なる。

[4] 超解像顕微鏡
従来の光学顕微鏡の限界を超えて、細胞内の極めて小さな構造を観察できる技術。神経細胞のシナプスやタンパク質の分布を高精度に可視化できるため、脳の働きや疾患の仕組みを解明する強力な研究手法となっている。

[5] 軸索、樹状突起
軸索と樹状突起は、神経細胞から伸びる突起。樹状突起は他の神経細胞から情報を受け取る役割を担い、軸索はある神経細胞で生じた情報を別の細胞へ伝える役割を担う。神経回路は、軸索と樹状突起がシナプスを介して接続することで形成される。

[6] 海馬
　脳の中で、記憶や学習をつかさどる領域。解剖学的には大脳新皮質の内側に位置し、タツノオトシゴに似た形をしていることから「海馬」（タツノオトシゴの別名）と呼ばれる。

[7] Ecrg4
分泌性ペプチド前駆体をコードする遺伝子であり、細胞間情報伝達や組織の恒常性維持に関与すると考えられている。脳にも発現しており、神経細胞やグリア細胞の機能調節への関与が示唆されているが、その生理的役割の全容はまだ明らかになっていない。Ecrg4はEsophageal Cancer-Related Gene 4の略。

[8] 死後脳の研究
亡くなった方から提供された脳組織を解析し、脳の構造や機能異常を調べる研究。アルツハイマー病や統合失調症、自閉スペクトラム症などの疾患で脳内にどのような変化が起こるのかを明らかにするための重要な研究手法である。

共同研究グループ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

理化学研究所　脳神経科学研究センター　神経動態イメージング研究チーム
チームディレクター　　岡部繁男　（オカベ・シゲオ）

東京大学　大学院医学系研究科
神経細胞生物学分野
助教（研究当時）　　　柏木有太郎（カシワギ・ユウタロウ）
大学院生（研究当時）　劉　慶瑞　（リウ・チンルイ）
附属疾患生命工学センター
教授　　饗場　篤　（アイバ・アツ）
助教　　齋藤　遼　（サイトウ・リョウ）

兵庫県立大学　大学院情報科学研究科
教授　　郷　康広　（ゴウ・ヤスヒロ）
（自然科学研究機構　生命創成探究センター　教授、　同機構　生理学研究所　教授）

東京農業大学　生命科学部　バイオサイエンス学科
教授　　中澤敬信　（ナカザワ・タカノブ）

研究支援　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　本研究は、日本医療研究開発機構（AMED）脳神経科学統合プログラム「脳データ統合プラットフォームの開発と活用による脳機能と疾患病態の解明（研究代表者：岡部繁男、JP23wm0625001）」、同革新的先端研究開発支援事業AMED-CREST「神経発達障害の病態解明を目指した革新的イメージングプラットフォーム（研究代表者：岡部繁男、研究分担者：郷康広、中澤敬信、JP19gm1310003）」、同戦略的国際共同研究プログラムSICORP「ALS-FTDにおけるシナプス病理（研究代表者：岡部繁男、JP22jm0210097）」、日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業基盤研究（A）「シナプスナノ形態解析による神経回路形成・制御機構の理解（研究代表者：岡部繁男、JP20H00481）」「高効率・高再現・高解像イメージングによるシナプス病態の解明（研究代表者：岡部繁男、JP25H01038）」、同学術変革領域研究（A）「グリア・神経ネットワークの統合デコーディング（研究代表者：岡部繁男、JP20H05895）」による助成を受けて行われました。

発表者・機関窓口　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

＜発表者＞　※研究内容については発表者にお問い合わせください。
理化学研究所　脳神経科学研究センター　神経動態イメージング研究チーム
　チームディレクター　　岡部繁男　（オカベ・シゲオ）

兵庫県立大学　大学院情報科学研究科
教授　　郷　康広　（ゴウ・ヤスヒロ）
（自然科学研究機構　生命創成探究センター　教授、同機構　生理学研究所　教授）

東京農業大学　生命科学部　バイオサイエンス学科
教授　　中澤敬信　（ナカザワ・タカノブ）

＜発表者のコメント＞
精神疾患では特に物質的な変化が表に出ずに、機能的な障害が症状として現れてくるので、その物質的な基盤を探索する研究には困難が伴います。統合失調症や自閉スペクトラム症のリスク遺伝子にはシナプスに関連するものが多く含まれていることから、病態の基盤にシナプスの障害があるのでは、ということは以前から指摘されてきました。今回の研究でスパインの形態というこれまでは正確な測定が難しかった構造の読み出しにチャレンジすることで、精神疾患とシナプスの関連性を明らかにする新しい技術の開発が実現しました。今回の成果が精神疾患に効果のある薬物のスクリーニングなどに応用されることを期待しています。（岡部繁男）
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お問い合わせ先

＜機関窓口＞
理化学研究所　広報部　報道担当
Email: ex-press@ml.riken.jp

兵庫県立大学　神戸情報科学キャンパス経営部
Email: p-office@gsis.u-hyogo.ac.jp

自然科学研究機構　生命創成探究センター（ExCELLS）　研究力強化戦略室
Email: press@excells.orion.ac.jp

自然科学研究機構　生理学研究所　研究力強化推進室（広報）
Email: pub-adm@nips.ac.jp

東京農業大学　学長室　企画広報課
Email: info@nodai.ac.jp

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_586.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_586.html プレスリリース Tue, 18 Aug 2026 14:00:00 +0900 人工冬眠が明らかにする、長く刻まれる「記憶」のメカニズム  記憶の仕組みに関する長年の通説に疑問を投げ掛け、長期記憶の保持にエングラム構造が重要な役割を果たすことを明らかにしました。
　私たちは遠い過去をどのようにして思い出すのでしょうか。これまで数十年にわたり、研究者たちは「シナプス増強」、つまり、脳の細胞同士のつながりが変化して強くなる現象こそが、記憶を保つ鍵だと考えてきました。この度、科学誌『Science』に掲載された沖縄科学技術大学院大学(OIST)、筑波大学、自然科学研究機構 生命創成探究センター/生理学研究所らの研究は、この通説に疑問を投げ掛け、長期記憶を保つうえでは脳細胞間の特定のつながり方が重要である可能性を示しました。

　OIST記憶研究ユニットを率いる田中和正准教授は次のように述べています。「これまで、記憶の想起にはシナプスの強化が重要であり、樹状突起スパインが大きく、より強いシナプスこそが長期記憶の保持に不可欠だと考えられてきました。しかし今回の研究では、すべてのシナプスが重要だというわけではなく、記憶痕跡を担うエングラムシナプスの配置パターンが極めて重要であることが明らかになりました。冬眠から覚めた動物が過去のことを正確に思い出せるのは、エングラム同士をつなぐシナプスの小さなまとまりが保たれているためであることを示しました。」

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左側に示されているのは典型的なシナプスの構造。ここでは、ある神経細胞が別の神経細胞とつながっている（片方の軸索が、もう一方の細胞の樹状突起に接続している）。それぞれの樹状突起は、「樹状突起スパイン」と呼ばれる微小な突起を多数持っており、そこには神経伝達物質（細胞間で信号をやりとりする化学伝達物質）を受け取る受容体がある。軸索を伝わる電気信号は、シナプスを介してこれらの神経伝達物質の放出を引き起こす。 特定のシナプスにおける情報のやりとりが活発になると、神経伝達物質の放出量が増えたり、受容体の密度が高まったより大きな樹状突起スパインが形成されたりするなどの形の変化が生じる。 逆に、あるつながりの活動が長期間少ない状態が続くと、神経伝達物質の放出量が減少し、樹状突起スパインが縮小したり、最終的には消失することもある。© ロウチュウ・ヤン

 

記憶の物理的なかたち

　コンピュータの記憶装置と同じように、私たちの脳でも記憶は物理的な形として保存される必要があります。この物理的な痕跡は「エングラム」と呼ばれ、神経細胞同士が出会う接合部であるシナプスに生じる変化を通じて、特定の神経細胞ネットワークに刻み込まれます。つながった神経細胞がくり返し強く活動すると、シナプスは強化され、神経伝達物質の放出量が増加します。また、細胞同士の接触面が広がるなど構造的な変化も起り、樹状突起スパインが大きくなります。一方で、特定のつながりの活動が低い場合には、細胞間のシナプス結合は弱まり、やがて消失してしまうこともあります。

　より大きく安定した樹状突起スパインを持つシナプスは、従来、記憶にとって重要なものだと考えられてきました。こうした神経のつながりは、記憶が形成または維持されている間、一定に保たれると考えられがちですが、近年の研究により、特定のエングラムに関わる細胞の構造や数が時間とともに変化しても、記憶の想起には影響しないことが明らかになっています。では、私たちが記憶を思い出すことを可能にしているエングラムの本質とは、いったい何なのでしょうか。

研究手法としての「人工冬眠」

　この疑問を解くため、研究チームは冬眠に注目しました。冬眠中の動物は、代謝を低下させることで、食料の乏しい過酷な冬を生き延びます。同時に、脳の活動も大きく低下します。

　2020年、今回の研究の共著者でもある筑波大学医学医療系／筑波大学高等研究院（TIAR）国際統合睡眠医科学研究機構（WPI-IIIS）の櫻井武教授の研究チームは、マウスに人工的な冬眠を誘導することに世界で初めて成功しました。この研究により、冬眠状態を誘導する脳回路が解明され、神経科学研究に新たな手法がもたらされました。その後、同チームは共同研究のためOISTの田中准教授に協力を持ちかけ、OISTとの研究がスタートしました。「私たちの脳は信じられないほど複雑です。もし冬眠によって脳の活動や構造が簡素化されるのであれば、この複雑なシステムの理解が少しは容易になるかもしれません。そう考えて、人工冬眠技術を使って記憶を研究したいと思ったのです」と田中准教授は話します。

　人工冬眠の前後および最中にマウスの脳をイメージングした結果、研究チームは、冬眠中に海馬のシナプスの半数以上が失われ、脳活動の指標であるニューロンの発火頻度が約70％減少することを明らかにしました。また、シナプスの消失は樹状突起スパインの大きさとは関係がなく、大きなスパインを持つシナプスも小さなスパインを持つシナプスも、同じ程度の確率で失われることが分かりました。

　意外な結果が表れたのは、人工冬眠後の行動実験でした。マウスの記憶を思い出す能力は低下するどころか、同程度に保たれており、場合によってはむしろ向上していることさえありました。

　本論文の筆頭著者のユージュ・リン博士は、「予想外の結果でした。従来考えられてきたように、もしすべてのエングラムシナプスが記憶保持に不可欠であるならば、記憶は著しく低下しているはずだからです」と述べています。

脳の構造に迫る

　記憶の保持が損なわれなかった、あるいは向上した理由を探るため、研究チームは光電子相関顕微鏡法（CLEM）を用いました。技術員の髙橋愛さんは、その仕組みを次のように説明します。「CLEMは、光学顕微鏡と高解像度の電子顕微鏡を組み合わせた手法です。試料に蛍光標識を付けることで、細胞や生物の異なる部分を色分けして観察できます。これにより、例えば重要なタンパク質の位置を特定する手掛かりとなります。
その後、電子顕微鏡で同じ領域を拡大し、より詳しい構造を調べることができます。」

　本研究は、CLEMを用いてエングラムを観察した初めての例です。エングラムシナプスは極めて小さく、まばらに分布しているため、これは大きな成果と言えます。田中准教授は次のように振り返ります。「エングラムを可視化するために、光学顕微鏡と電子顕微鏡によるデータを正確に対応づけることは、技術的に非常に難しい挑戦でした。この手法の開発に対する私たちの貢献が、将来、他の重要な神経科学の課題を研究するための新たな基盤となることを願っています。」

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技術員の髙橋愛さんは、CLEMを用いてエングラムの観察に成功し、顕微鏡技術に新たな進展をもたらした。電子顕微鏡では、生きた脳の変化を追跡することはできず、ある特定の時点の脳の構造しか観察できない。そのため、記憶に関与する特定の細胞やシナプスのネットワークであるエングラムを特定することは、大きな課題であった。研究チームは、エングラムに蛍光標識を付与し、光学顕微鏡で脳サンプルを観察することで関連するシナプスを特定し、その後、電子顕微鏡を用いて同じ領域をより詳しく解析した。光学顕微鏡と電子顕微鏡のデータを綿密に対応づけることで、エングラムのシナプスを特定し画像化することに世界で初めて成功した。© アンドリュー・スコット（OIST）



　研究チームは、特定の記憶痕跡に関与するとみられるシナプスに蛍光標識を施し、人工冬眠の前後でこれらを観察しました。その結果、シナプスの数が大きく減少することが確認されました。一方で、一部のシナプス群は失われずに残っていることも確認されました。

　「これは、長期記憶の保持には特定のシナプス群のみが重要であり、それ以外は必ずしも必要ではない可能性を示唆しています。さらに興味深いことに、初期の記憶形成時に増大するとされている樹状突起スパインのサイズは、記憶の保持にはあまり関与していないようです。」　と田中准教授は考察します。

　リン博士は次のように付け加えます。「シナプス群と記憶保持の間には興味深い相関が観察されましたが、まだ因果関係は証明されていません。今後、技術がさらに発展すれば、これらのシナプス群をより詳しく解析できるようになり、残された疑問に迫れるかもしれません。」

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この図は、本研究で見いだされた二つの特徴的なパターンを示している。左側には、一つのシナプス前終末が異なる細胞上の複数の樹状突起スパインに結合する多シナプス性ブートン（MSB）が見られる。研究チームは、冬眠後もMSBが保存される可能性が高いことを見いだし、これが記憶保持におけるMSBの重要な役割を示唆している。右側には、クラスター化したエングラムパターンが示されている。互いに近接しながらも、脳の異なる領域にあるニューロンのさまざまな軸索につながる樹状突起スパインが、同一のエングラム内で活性化している。研究チームは、こうしたクラスター化したエングラムシナプスが人工冬眠後に優先的に保持されることも見いだした。このことは、記憶の保持においてこれらの構造が重要であることを示唆している。© ロウチュウ・ヤン　

記憶保持のメカニズム

　今後、研究チームは、これらの中核的なクラスターがどのように保護されるのか、その仕組みの解明に向けて、記憶に関する研究をさらに進めていく考えです。

　「私たちは、記憶保持に必要な脳内の構造について、いくつかの知見を明らかにしました。しかし、解明すべき疑問は依然として多く残されています。脳はどのようにしてこの構造を長期間維持しているのでしょうか。また、異なる記憶同士はどのように相互作用しているのでしょうか。まだ学ぶべきことはたくさんあります。」と田中准教授は話します。

　研究チームは今後、人工冬眠の他の側面についても研究を進める予定です。田中准教授は次のように期待を寄せています。「今回の研究はマウスを対象としたものですが、冬眠に関わる神経回路は、人間を含む多くの哺乳類で共通して保存されています。そのため、人工冬眠の研究を通じて、人の健康や神経科学に応用可能な新たな知見や手法を発見できるかもしれません。」

論文情報

  • タイトル: Artificial hibernation reveals synaptic engram architecture associated with memory retention.
  • ジャーナル: Science
  • 著者: YJ Lin, A Takahashi-Nakazato, K Tsutsumi, T Takahashi, D Mercier, H Ashitomi, MC Chiang, M Haberl, M Uytiepo, A Maximov, Y Makino, T Nemoto, R Enoki, A Hirano, K Soga, S Looprasertkul, N Ohno, Y Kubota, T Sakurai and KZ Tanaka
  • DOI: 10.1126/science.aee7004

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kohositu@un.tsukuba.ac.jp

自然科学研究機構　生命創成探究センター（ExCELLS） 研究力強化戦略室
press@excells.orion.ac.jp

自然科学研究機構　生理学研究所　研究力強化戦略室　
pub-adm@nips.ac.jp

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_584.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_584.html プレスリリース Fri, 14 Aug 2026 03:00:00 +0900 女性ホルモンが、免疫細胞の働きに関わる「THIK-1チャネル」を阻害する仕組みを解明 概要
研究チームは、脳内のミクログリアや全身のマクロファージといった免疫細胞に発現するカリウムチャネルであるTHIK-1チャネルが、女性ホルモンの一種である17βエストラジオールによって強く抑制（40 ％）されることを明らかにしました。また、ヒトTHIK-1チャネルの多様体（遺伝的なタイプの違い）によっては、体内に存在する程度のわずかな濃度のエストラジオールであっても、一定の抑制効果（約12%）を受けるタイプが存在することも発見しました。

研究成果

THIK-1チャネルは、ミクログリアやマクロファージに発現し、細胞機能の制御に関与するカリウムチャネルです。これまで、ステロイドである17βエストラジオール、コレステロール、プロゲステロンが、それぞれ異なるカリウムチャネルの機能を制御するという報告がなされていますが、ステロイドによるTHIK-1チャネルへの影響は分かっていませんでした。研究グループは「ステロイドがTHIK-1チャネルの機能を制御しているのではないか」という仮説のもと、その可能性について検討しました。 
 
7種のステロイド（10 μM）についてマウスTHIK-1チャネルに対する作用を調べたところ、エストラジオールが最も強い（約40％）電流抑制作用を示すことがわかりました。また、THIK-1チャネルの活性制御（開閉）に重要な部位のアミノ酸を、別のアミノ酸（アラニン）に置き換えると、抑制作用が消失しました。これらの結果から、エストラジオールはTHIK-1チャネルの活性制御機構に作用することで、その働きを抑制していると考えられます。
 
一方、実験で使用した濃度（10μM）は、エストラジオールの生理的濃度の数万倍も濃いため、この阻害作用は、通常のTHIK-1チャネルでは働いていないと思われます。しかし、ヒトの遺伝子のタイプの違いによって、THIK-1チャネルにも違い（多様体：variant）が見られます。そこで研究グループは、体内に存在する程度の濃度（生理的濃度）でも抑制を受けるタイプが存在するかどうか調べました。その結果、ヒトTHIK-1チャネルの多様体と同じようにアミノ酸残基を変化させたチャネルの一つ（T237S）の働きが、生理的濃度のエストラジオールにより、12％ほど抑制されることが明らかとなりました。この結果により、多様体においては、エストラジオールが何らかの役割を持つ可能性が示されました。また、多様体によりステロイドの作用が大きく異なるという知見は、他のチャネルに対する薬剤等の効果を考える上でも重要であると思われます。
 
 
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科研費や補助金、助成金など

科研費基盤（C）21K06793（立山）
 

論文情報

Title: 　Inhibitory effect of 17β-estradiol on the THIK-1 channel
Authors: Michihiro Tateyama, Yoshihiro Kubo
Journal: PLOS ONE
Date:　July 17, 2026
URL:　https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0353757
DOI： 10.1371/journal.pone.0353757
 
 
 
]]> http://www.nips.ac.jp/nips_research/2026/08/thik-1.html http://www.nips.ac.jp/nips_research/2026/08/thik-1.html 研究報告 Thu, 06 Aug 2026 13:36:35 +0900 令和8年熊本地震で被災された研究機関・研究者の皆様へ このたびの熊本県を中心とする地震により被災された皆様、ならびにそのご家族・関係者の皆様に、心よりお見舞い申し上げますとともに、皆様の安全と、被災地の一日も早い復旧・復興をお祈り申し上げます。

生理学研究所では、このたびの震災により研究・教育活動に大きな支障が生じている大学・研究機関等の研究者および大学院生等の皆様を対象に、研究活動の継続・再開に向けた緊急支援を実施いたします。

研究環境の確保や実験の継続でお困りのことがございましたら、下記の問い合わせ先まで、遠慮なくご相談ください。

問い合わせ先：
生理学研究所 共同利用研究推進室
TEL：0564-55-7722

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]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/8_2.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/8_2.html お知らせ Tue, 04 Aug 2026 14:16:57 +0900 ヒトノロウイルスも「姿」を切り替えていた？ ― クライオ電子顕微鏡が捉えた感染を左右する構造変化 ― 概要 　大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 生命創成探究センター/生理学研究所の村田 和義特任教授の研究グループは、北里大学、韓国・釜山大学などとの共同研究により、ヒトノロウイルスGII.3型のウイルス様粒子（VLP）※1が、固定的な構造ではなく、先にマウスノロウイルスで報告されているような2種類の異なる立体構造を取り得ることを明らかにしました。研究チームは、このVLPを作製しクライオ電子顕微鏡法※2によって原子レベルで観察した結果、ウイルス表面に突き出た領域「Pドメイン」にはウイルスの殻「Sドメイン」の表面に密着した状態（resting状態）と、持ち上がった状態（rising状態）の2種類が存在することを発見しました。さらに、この構造変化に伴って、隣接するタンパク質同士の結合ネットワークが大きく組み替わることも明らかになりました。 
　この成果は、ノロウイルスの感染成立や免疫回避の仕組みを理解する新たな基盤となり、将来的なワクチンや抗ウイルス薬の開発に重要な知見を提供します。 

　本研究成果は、日本時間 2026年7月24日に、国際科学雑誌「International Journal of Molecular Sciences」にオンライン公開されました。

発表のポイント
  1.  世界中で急性胃腸炎を引き起こすヒトノロウイルスカプシド※3の立体構造をクライオ電子顕微鏡で解析しました。
  2.  同じウイルスカプシドが2種類の異なる構造状態（resting状態とrising状態）をとることを世界で初めて明らかにしました。
  3. 本成果は、ヒトノロウイルスが宿主細胞への感染や免疫回避をどのように制御しているかを理解する重要な手掛かりとなり、新しいワクチンや抗ウイルス薬の開発につながることが期待されます

研究の背景

　ヒトノロウイルスは世界で年間約6～7億人が感染すると推定される急性胃腸炎の主要な原因ウイルスですが、現在でも有効な抗ウイルス薬は存在していません。感染の仕組みを理解するためには、ウイルス粒子の立体構造を詳細に知ることが不可欠です。しかし、ヒトノロウイルスは実験容器の中で培養細胞に感染させて大量に収集することができないため、研究が進んでいませんでした。
　一方、実験容器の中で大量に収集できるマウスノロウイルスでは、環境条件によってカプシド構造が変化することが報告されていましたが、ヒトノロウイルスでも同様の現象が起こるかどうかは分かっていませんでした。

研究の成果

　研究グループは、これまでに地域内で深刻な大流行を度々引き起こしているヒトノロウイルスGII.3株のウイルス様粒子（VLP）の作製に成功し、最新のクライオ電子顕微鏡を用いてその構造解析を実施しました。すると、一つの試料中に、Pドメインの位置が異なる2種類のVLP（resting状態とrising状態）が共存していることを発見しました（図1）。
　解析の結果、（1）resting状態では、PドメインはSドメインの近くに位置し、さらに先端のP2領域を介した広範な結合ネットワークを形成していました。一方、（2）rising状態では、Pドメインが約1 nm※4持ち上がり約55度回転するとともに、結合ネットワークがP1領域へと切り替わっていました（図2）。さらに、rising状態ではPドメインがより柔軟な構造をとることも明らかになりました。


20260804murata-1.jpg図1. ヒトノロウイルスVLPの2種類の構造　
ヒトノロウイルスは直径約40 nmの正二十面体ウイルスで、VLPは殻のSドメインとそこから伸びる突起のPドメインからなる。resting状態ではPドメインが約1 nm持ち上がる（赤の矢印）。色スケールは粒子の半径（Å※4）を示す。


20260804murata-2.jpg図2. ヒトノロウイルスVLPの2種類の構造変化　
resting状態のPドメインは、P2と呼ばれる先端領域どうしの分子間相互作用（＊）によって固定されている。rising状態のPドメインでは、これが回転して持ち上がり、あらたにP1と呼ばれる根元の領域どうしの分子間相互作用（＊）で固定化されることがわかった。

成果の意義と今後の展開

　本研究は、「ヒトノロウイルスのカプシドもマウスノロウイルスと同様に、固定された殻ではなく、状況に応じて構造を変化させる動的な分子機械である」ことが初めて示唆されました。Pドメインには宿主細胞への結合部位や抗体が認識する領域が集中しています。そのため、この構造変化は、細胞への感染効率、宿主受容体との結合、抗体から逃れる免疫回避、などに深く関与している可能性があります。
　今後は、どのような環境変化（pH、金属イオン、体内の酸など）がこの構造変化を引き起こすのか、感染性ウイルスでも同じ現象が起こるのか、この構造変化を阻害する抗体や低分子化合物を開発できるか、を明らかにすることで、新しい抗ノロウイルス治療法や次世代ワクチンの開発につながることが期待されます。

用語解説

※1：ウイルス様粒子（VLP）
ウイルスの外殻タンパク質の自己集合能を利用して形成されるウイルスに似た粒子。遺伝子を含まないため感染性はなく、ワクチンや薬剤送達、構造解析などに広く利用される。
※2：クライオ電子顕微鏡法
生物試料を低温（約-170℃）で観察することができる電子顕微鏡。生物試料を水溶液環境中で凍結させて、そのまま観察することができる。
※3：ウイルスカプシド
ウイルスの遺伝子（DNAまたはRNA）を包み保護するタンパク質の殻。宿主細胞への感染や粒子の安定性を担い、ウイルスの基本構造を形成する。
※4：Å（オングストローム）、nm（ナノメートル）
　長さの単位。1 Åは0.1 nmで水素原子1個の大きさに相当。1 nmは0.000001 mm。
 

論文情報

1.    論文タイトル：Conformational Plasticity of the Human Norovirus GII.3 Capsid Reveals Alternative P Domain Interaction Networks
2.    著者：Chihong Song, Motohiro Miki, Reiko Takai-Todaka, Kosuke Murakami, Kazuhiko Katayama*, Kazuyoshi Murata*（*責任著者）
3.    掲載誌：International Journal of Molecular Sciences
4.    DOI: 10.3390/ijms27156586
5.    掲載URL：https://www.mdpi.com/1422-0067/27/15/6586
6.    論文公開日：2026年7月24日

責任著者情報

村田 和義（生命創成探究センター/生理学研究所）、片山 和彦（北里大学）

研究サポート

本研究は、AMED研究費（JP24fk0108667, JP25fk0108667, JP24fk0108669, JP25fk0108669, JP24ama121005, JP25ama121005）、韓国研究財団（RS-2024-00440289, RS-2026-25476185）、釜山大学校、生理学研究所共同研究（25NIPS135, 24NIPS118）等の支援を受けて行われました。

お問い合わせ

＜研究に関するお問い合わせ＞
自然科学研究機構 生命創成探究センター/生理学研究所
特任教授　村田 和義
E-mail：kazum_at_nips.ac.jp

＜広報に関するお問い合わせ＞
自然科学研究機構　生命創成探究センター（ExCELLS）研究力強化戦略室
E-mail：press_at_excells.orion.ac.jp

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_at_nips.ac.jp

※_at_を@に変換してください。

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_583.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/post_583.html プレスリリース Tue, 04 Aug 2026 14:00:00 +0900 IUPS Beacon Symposium 2026の開催のお知らせ 国際生理科学連合 (IUPS)主催、生理研共催の、IUPS Beacon Symposium 2026 のご案内 テーマ：Physiology Ahead：Orchestration of Multiple Systems
日程：2026年9月15日〜16日
会場：岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
主催：国際生理科学連合 (IUPS)
共催：自然科学研究機構 生理学研究所
Chairperson：中村和弘教授（名古屋大学）

詳細はこちらをご覧ください。
]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/iups_beacon_symposium_2026.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/08/iups_beacon_symposium_2026.html イベント Sat, 01 Aug 2026 10:00:00 +0900 幹細胞の"増えすぎ"を防ぐ仕組みを解明 ―くっつけるだけではない、細胞接着分子の新たな働き― 　動物の多くの組織では、幹細胞が増殖して新しい細胞を供給することで、古くなった細胞や傷んだ細胞を補っています。一方で、幹細胞が必要以上に増えると腫瘍の形成など組織の異常につながるため、その数は適切にコントロールされています。しかし、その仕組みには未解明な点が多く残されています。今回、自然科学研究機構生理学研究所の泉裕士准教授と古瀬幹夫教授の研究グループは、ショウジョウバエの腸を用いた研究により、幹細胞から生まれて成熟していく途中の細胞（前駆細胞）が、細胞同士をつなぐ接着分子を介して幹細胞の“増えすぎ”を防ぐ仕組みを解明しました。本研究結果は、Journal of Cell Biology誌2026年9月7日号に掲載されます（先行オンライン公開 : 2026年7月7日）。

背景

　動物の多くの組織では、古くなった細胞や傷んだ細胞を補うために、幹細胞が増殖して新しい細胞を生み出しています。しかし、幹細胞が必要以上に増えてしまうと、腫瘍の形成など組織の異常につながるため、その増殖は適切にコントロールされています。

　これまでの研究で、研究グループは、ショウジョウバエの腸で、細胞と細胞を接着させるために必要なタンパク質（sSJ構成タンパク質注１）が失われると、幹細胞が過剰に増殖し、腫瘍が形成されることを見出していました。しかし、sSJ構成タンパク質がどのような仕組みで幹細胞の増殖に関わっているのかは明らかになっていませんでした。

本研究の発見

　今回、研究グループは、幹細胞から生まれて成熟していく途中の細胞（前駆細胞注２）に着目し、sSJ構成タンパク質と幹細胞増殖との関係を調べました。
　正常な腸において、前駆細胞が成熟していく過程を観察したところ、頂端部にsSJ構成タンパク質が集まるにつれて、aPKC注３と呼ばれる、細胞増殖に関わる酵素が減少することを見出しました（図1上, 図2）。
一方、sSJ構成タンパク質を失った腸では、頂端部にaPKCが残ったままの前駆細胞が多く観察されました（図1下, 図3）。
　これらの結果から、前駆細胞の頂端部において、sSJ構成タンパク質がaPKCを排除することで、幹細胞の異常な増殖を防いでいることが示唆されました。
　そこで、実験的にaPKCを前駆細胞の頂端部に発現させたところ、実際に幹細胞の増殖が誘導されることも明らかになりました。これらの結果は、前駆細胞の頂端部に残ったaPKCが、幹細胞の異常増殖を促進するシグナルの発生に関与していると考えられます。

　さらに詳しく調べた結果、前駆細胞の頂端部に残ったaPKCが、細胞増殖を調節する因子Kibra注４の機能を阻害していることが分かりました。Kibraは、細胞増殖を抑える働きを持つため、aPKCによってその働きが弱められることで、細胞増殖を促進するシグナルが活性化されると考えられます（図４）。

　以上の結果から、分化中の前駆細胞では、細胞接着構造を構成するsSJ構成タンパク質がaPKCを頂端部から排除し、Kibraの機能を維持することで、幹細胞の増殖を適切に調節していることが明らかになりました。

　泉准教授は「今回の研究では、分化の途中にある前駆細胞が、細胞間接着分子を介して幹細胞の増殖を調節する新たな仕組みを明らかにしました。これは、細胞間接着分子のこれまで知られていなかった役割を示す発見であり、組織の恒常性が維持される仕組みの理解を深める成果です。本成果はショウジョウバエをモデルとして得られたものですが、将来的にはヒトにおける組織の維持や、がんの発生機構の理解にも貢献することが期待されます。」と話しています。

＜助成金など＞
本研究は文部科学省科学研究費補助金（課題番号19K06650, 22K06229, 25K09638）の補助を受けて行われました。

 今回の発見

  1. ショウジョウバエの腸では、細胞接着に重要なタンパク質（sSJ構成タンパク質）を失うと、前駆細胞の頂端部にaPKCが異常に蓄積することで、幹細胞の過剰増殖が起こることを明らかにしました。
  2. 分化過程にある前駆細胞では、sSJ構成タンパク質がaPKCを頂端部から排除することが、腸幹細胞の正常な増殖制御に重要であることを明らかにしました。
  3. 分化過程にある前駆細胞において、sSJ構成タンパク質―aPKC―Kibra経路を介して幹細胞の増殖が調節される新たな分子機構を明らかにしました。

用語解説

注1）sSJ構成タンパク質： ショウジョウバエの腸で、細胞同士をつなぐ細胞間接着構造「スムースセプテートジャンクション（sSJ）」を構成し、腸のバリア機能の維持に重要な役割を果たすタンパク質。
注2）前駆細胞：幹細胞から生み出され、成熟した細胞へと分化する途中段階の細胞。
注3）aPKC (atypical protein kinase C)：種をこえて保存されている細胞の極性形成に関わるタンパク質リン酸化酵素。ショウジョウバエ、哺乳類を問わず様々な組織において細胞増殖に関わる。
注4）Kibra：細胞の増殖や組織の大きさを適切に保つシグナル伝達経路「Hippo経路」の働きを促進し、細胞の過剰な増殖を抑える調節因子。
 

図１　sSJ構成タンパク質を失うと、前駆細胞の頂端部にaPKCが残存し、幹細胞が異常増殖する。

20260728izumi-1.png
正常な腸では、前駆細胞の頂端部においてsSJ構成タンパク質の局在が増加するのに伴い、aPKCは減少しました。一方、sSJ構成タンパク質を失った腸では、分化後期に達した前駆細胞においても、頂端部にaPKCが残存する細胞が多数観察されました。これらの結果から、前駆細胞の分化後期において、sSJ構成タンパク質はaPKCを頂端部から排除する役割を担うことが示唆されました。

図２　正常な腸では、分化過程の前駆細胞の頂端部にsSJ構成タンパク質が集まるのに伴い、aPKCが減少する。

 20260728izumi-2.png
前駆細胞の分化の初期段階では、頂端部にaPKCとsSJ構成タンパク質の両方が局在していましたが、後期段階では、sSJ構成タンパク質の頂端部への局在が増加するのに伴い、aPKCの局在は減少しました。（矢印は前駆細胞の頂端部を指しています。）
 

図３　sSJ構成タンパク質を失った腸では、分化後期にもかかわらず頂端部にaPKCが残ったままの前駆細胞が多く観察される。

20260728izumi-3.png

sSJ構成タンパク質を失った腸では、分化初期のみならず、分化後期に達した前駆細胞においても、aPKCが頂端部に残存していました（矢印は頂端部に局在するaPKC、点線は細胞の輪郭を示しています）。
 

図４　sSJ構成タンパク質を失った腸で、幹細胞が異常増殖するメカニズム

20260728izumi-4.png
頂端部に残存したaPKCはHippo経路の調節因子Kibraの機能を阻害し、その結果、幹細胞増殖シグナルを活性化すると考えられます。

 この研究の社会的意義

　本研究は、組織の恒常性維持に重要な幹細胞の増殖を調節する新たな分子メカニズムを明らかにしたものであり、将来的には幹細胞異常による組織疾患や、がんの発症機構の理解につながることが期待されます。


 

論文情報

aPKC exclusion from the apical cortex in enteroblasts maintains stem cell homeostasis in Drosophila
Yasushi Izumi & Mikio Furuse.
Journal of Cell Biology. September 7th, 2026
 (Online release date: July 7th, 2026)
Vol. 225 no. 9. DOI: 10.1083/jcb.202509240
 

 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　細胞構造研究部門
総合研究大学院大学　生理科学コース
准教授　泉 裕士　（イズミ ヤスシ）
email: yizumi@nips.ac.jp

＜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
email: pub-adm@nips.ac.jp
]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/07/post_582.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/07/post_582.html プレスリリース Tue, 28 Jul 2026 14:00:00 +0900 総合研究大学院大学　生理科学コース 博士論文発表会 標記の会を下記の通り各日程で開催します。奮ってご参加下さい。
 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　記

７月１７日（金）July 17
■（課程博士）　西嶋　櫻（Nishijima, Sakura）
１０：００～　
明大寺地区生理研１階大会議室(Conference Room, 1st floor of NIPS, Myodaiji)
『Modulation of Brain-Gut Coupling via Transcutaneous Auricular Vagus Nerve Stimulation: A Simultaneous Electroencephalographic and Electrointestinographic Study』


７月２８日（火）July 28
■（課程博士）　TANG, Xiaokang
１６：１０～　
山手地区３号館２階共通セミナー室(Seminar Room, 2nd floor of Building 3, Yamate)
『Reciprocal Regulation Between Hypoxia-Induced Sulfides Catabolism and Electrophilic Stress in Ischemic Heart Disease』



※発表終了後は審査に入る為、ご退席願います。
Please leave the room after the presentation, because the evaluation committee will start.


 
国際研究協力課大学院係
]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/07/post_581.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/07/post_581.html お知らせ Thu, 02 Jul 2026 11:45:27 +0900 脳が全身の脂肪消費をコントロールする仕組みを解明 ― 生活習慣病の予防につながる新たな代謝制御メカニズムを発見 ― 概要 　私たちの体は、食事で得た糖や体に蓄えた脂肪を状況に応じて使い分けています。脳がエネルギー消費量を調節することは知られていましたが、「糖を使うのか、脂肪を使うのか」というエネルギー源の選択をどのように制御しているのかは十分に分かっていませんでした。
　今回の研究で、脳が全身に指令を送り、脂肪をエネルギーとして使う仕組みを調整していることが明らかになりました。本研究成果は、食事や生活リズムと健康の関係を理解する新たな手がかりとなり、将来的には肥満症や糖尿病などの生活習慣病に対する新たな予防・治療法の開発につながることが期待されます。
　なお、本研究成果は2026年6月29日付で国際学術誌「Nature Communications」にてオンライン公開されています。

本研究成果のポイント

  •  脳の視床下部室傍核にあるNos1ニューロンが、単にエネルギー消費を増やすのではなく、全身の脂肪消費を選択的に高めることを発見しました。
  •  Nos1ニューロンは、自律神経の一つである交感神経を通じて、脂肪組織や筋肉などの代謝を調節していました。
  •  Nos1ニューロンは、マウスの休息期である昼間に脂肪消費を高めるリズムをつくっていました。
  • Nos1ニューロンによる脂肪消費は、マウスが体重を維持するために必要でした。

背景

　私たちの体は、食事・活動・睡眠・寒さ・ストレスなど、さまざまな環境の変化に対応しながら、体内の状態を一定の範囲に保っています。この仕組みは「恒常性」と呼ばれ、エネルギー代謝の恒常性が乱れると、肥満や糖尿病などの発症につながります。
　従来、エネルギー代謝は「どれだけ食べ、どれだけ消費するか」という量の問題として語られることが多くありました。しかし実際には、体がエネルギー源として炭水化物を使うのか、脂肪（脂質）を使うのかという「エネルギー燃料（基質）の選び方」も非常に重要です。例えば絶食時には、体は食事由来の炭水化物から、体内に蓄えた脂肪へとエネルギー基質を切り替えます。また、多くの動物では、活動期には炭水化物の利用が高まり、休息期には脂質の利用が高まることが知られています。このようなエネルギー基質の切り替えがうまくいかないと、高血糖、脂質異常、脂肪肝などの異所性脂肪蓄積につながる可能性があります。
　恒常性を一定に保つためには、筋肉、脂肪、肝臓などのさまざまな臓器や組織が、ばらばらに働くのではなく、互いに協調して働く必要があります。その調整役、いわば「司令塔」として働くのが脳です。脳と全身の組織は自律神経系(*1)という神経のネットワークでつながっており、脳はこの経路を通じて各組織に指令を送り、エネルギーの使い方を調節しています。しかし、脳がどのように全身の組織へ指令を出し、炭水化物と脂質の使い分けを調節しているのかは、わかっていませんでした。

研究成果の内容

1. 脳視床下部から脂肪組織・筋肉へ向かう神経回路をたどった
視床下部は、食欲、体温、ホルモン分泌など、生命維持に関わる機能を調節する脳の重要な領域です。研究グループは、神経回路を逆行的にたどることができる仮性狂犬病ウイルス(*2)を用いて、脂肪組織や骨格筋などの末梢組織とつながる視床下部の神経細胞を調べました。その結果、視床下部の中の室傍核(*3)と呼ばれる領域に存在する、Nos1(*4)と呼ばれる遺伝子を発現する神経細胞（Nos1ニューロン）が、骨格筋や脂肪組織など、エネルギー代謝に関わる末梢組織と自律神経系を介してつながっていることがわかりました（図１）。
202606minokoshi-1.png
2. Nos1ニューロンを活性化すると、体は脂肪を使いやすくなった
次に、マウスのNos1ニューロンの活動を人工的に高め、その後の代謝を調べました。すると、全身の脂肪消費が6時間以上にわたって大きく増加しました。一方で、炭水化物の消費は低下しました。重要なのは、この変化が総エネルギー消費量の増加がなくなった後でも続いており、「消費エネルギー全体が増えたから脂肪も多く使われた」という単純な現象ではなかった点です。Nos1ニューロンは、体内のエネルギー基質を、炭水化物から脂肪へと切り替える方向に働いていました。さらに、Nos1ニューロンは交感神経を介して脂肪組織での脂肪分解を促して脂肪酸を供給し、筋肉などでの脂肪酸の利用を高めることが示されました。つまり、Nos1ニューロンが、交感神経を通じて全身の脂質代謝を協調的に動かしていることがわかりました（図２）。
202606minokoshi-2.png
3. Nos1ニューロンは、休息期に脂肪を使うリズムをつくっていた
脂質と炭水化物の利用には、1日の中で変化するリズムがあります。夜行性のマウスでは、活動期である夜間には炭水化物の利用が高まり、休息期である昼間には脂肪の利用が高まります。研究グループがNos1ニューロンの働きを抑えたマウスを調べると、この脂肪利用のリズムが失われ、脂質消費は常に低い状態になりました。一方で、夜間に活動量や摂食量が増えるという基本的な1日のリズムは保たれていました。さらに、Nos1ニューロン自身の活動は昼間に高まっていました。これらの結果から、Nos1ニューロンは、休息期に脂肪を使いやすくするための脳内スイッチとして働いていると考えられます（図３）。
4. 寒さやストレス時の脂肪利用、体重増加にも関わっていた
202606minokoshi-3.pngNos1ニューロンの働きを抑えたマウスでは、寒い環境で体温を維持する能力や、ストレスに応じて脂肪消費を高める反応が低下していました。また、Nos1ニューロンが働かない状態で長期間飼育すると、通常のマウスと同じ量のエサを食べていても体重が増加しました。この傾向は脂肪の多い食事でより顕著で、複数の末梢組織に脂肪が蓄積しました。このことは、Nos1ニューロンによる脂肪消費の制御が、長期的な体重維持や健康にも関わることを示しています（図３）。

今後の展開・意義

　本研究は、脳が全身の消費エネルギー量だけでなく、「炭水化物を使うか、脂肪を使うか」というエネルギー基質の選択を調節していることを示しました。特に、視床下部室傍核のNos1ニューロンが、交感神経を介して脂肪消費を高める仕組みを明らかにした点が大きな成果です。
　今後、この神経回路の詳しい働きが明らかになれば、脂肪の蓄積を抑える新しい方法や、肥満症・糖尿病などの生活習慣病に対する新たな予防・治療戦略につながる可能性があります。また、脂肪の消費は睡眠・休息の時間帯に高まりやすいことから、食事の時間帯と健康の関係を理解するうえでも重要な手がかりになります。本研究を足がかりとして、「何を食べるか」だけでなく、「いつ食べるか」が代謝に与える影響の理解がさらに進むことが期待されます。


用語解説

*1 自律神経系
脳からの指令を受けて、全身の末梢組織にシグナルを伝達する神経回路。主に「交感神経」と「副交感神経」の2つで構成され、呼吸、心拍、体温調節、消化など、生命維持に欠かせない生理機能を調節する。

*2仮性狂犬病ウイルス
神経回路の中では、神経細胞はシナプス結合を介して、隣の神経細胞に情報を伝えている。仮性狂犬病ウイルスは神経細胞に感染したのち、シナプス結合を介して特異的に他の神経細胞へ輸送される性質を持つ。特に、本研究で用いた仮性狂犬病ウイルスBartha株は情報の流れと逆方向にのみ移動するため、ウイルスを感染させた末梢組織に情報を伝える脳の神経細胞に感染する。この特性を用いて、脳や脊髄の神経ネットワーク（神経回路）をマッピングするためのツールとして、脳科学や神経生物学の分野で広く利用されている。

*3 視床下部室傍核
視床下部前方の背側、第三脳室壁の近くにある脳領域。さまざまなホルモンの分泌のコントロールを行う神経細胞や、自律神経系を制御する神経細胞が存在することが知られている。

*4 Nos1 (Nitric Oxide Synthase 1)
主に脳や神経系で一酸化窒素（NO）を合成する酵素、およびそれをコードする遺伝子。神経細胞内で産生されるNOは、神経伝達の調節、学習、記憶などに関与する。ただし、今回の実験ではNos1タンパク質の発現を阻害しても脂質代謝には影響がなかった。このことから、NOではなくNosニューロンの神経活動が今回見つけた現象に関わる可能性がある。

論文情報

●題目：Nos1 neurons in the paraventricular hypothalamic area modulate lipid metabolism via the sympathetic nervous system in male mice
●著者：近藤邦生1,2,*、橋内咲実3,4、稲葉有香3,4、井上啓3,4、山田芹華5、宮道和成5、吉村祐貴2、中島健一朗1,6、檜山武史2、箕越靖彦1,7,*
1 自然科学研究機構　生理学研究所　生殖・内分泌系発達機構研究部門
2 鳥取大学　医学部　統合生理学分野
3 金沢大学　大学院医薬保健学総合研究科
4 金沢大学　新学術創成研究機構
5 理化学研究所生命機能科学研究センター　比較コネクトミクス研究チーム 
6 名古屋大学大学院生命農学研究科
7 椙山女学園大学 生活科学部 管理栄養学科
* 責任著者
●掲載誌：Nature Communications
●DOI：10.1038/s41467-026-74362-9

研究支援

　本研究は、日本学術振興会科学研究費助成事業（科研費）（18K08494; 20H03736; 21H03387; 23H02965; 25K03065）、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業（さきがけ）（JPMJPR1784; JPMJPR21S5）、日本肥満学会およびノボ・ノルディスクファーマ株式会社、ノバルティス科学振興財団、小野医学研究財団、武田科学振興財団、堀科学芸術振興財団、稲盛財団からの研究助成金の支援を受けて実施されました。

お問い合わせ先

＜研究に関すること＞
鳥取大学医学部統合生理学分野　准教授
近藤邦生
E-mail: kkondoh@tottori-u.ac.jp

椙山女学園大学　生活科学部管理栄養学科　教授
自然科学研究機構　生理学研究所　名誉教授
箕越靖彦 
E-mail: minokosh@sugiyama-u.ac.jp

＜取材担当＞
鳥取大学米子地区事務部総務課広報係
E-mail: me-kouhou@ml.adm.tottori-u.ac.jp

名古屋大学 総務部広報課
E-mail：nu_research@t.mail.nagoya-u.ac.jp

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/07/post_580.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/07/post_580.html プレスリリース Wed, 01 Jul 2026 11:00:00 +0900 国内最大級のスマートクラウドラボ「iLIS」を岡崎に整備 ～全国の研究者が時間や場所を超えて最先端実験にアクセスできる研究環境へ～ ※1』をデジタル時代に合わせて抜本的に強化するものです。文部科学省の令和8年度「共同利用・共同研究システム形成事業〜大規模集積研究システム形成先導プログラム〜※2」に採択され、令和8〜11年度の4年間、総事業費約95億円で実施予定です。総面積約1万1,600平方メートルにおよぶ国内最大級※3の共同利用型スマートクラウドラボ※4として、令和8〜9年度に施設・装置・データ基盤を整備し、令和10年度から全国の研究者への本格供用を開始する予定です。利用方法や公募時期、データ・知財の取扱いは、整備状況に応じて順次公表します。

※1　大学共同利用機関
個別の大学では整備・維持が困難な大型の研究施設や設備、膨大な学術データなどを、全国の国公私立大学の研究者が共同で利用するために設置された、日本独自の研究基盤システム。本事業では、このシステムをさらに強化し、時間や場所の制約を超えて最先端の実験環境にアクセスできる「スマートクラウドラボ」を構築することで、日本の「科学の再興」を貢献する次世代型の研究環境を提供。
※2　共同利用・共同研究システム形成事業　～大規模集積研究システム形成先導プログラム～
全国の意欲ある研究者が時間・場所を問わず高度な研究環境にアクセスできるよう、AI for Science を活用した研究システムの抜本的改革を目指すプログラム。令和8年度から4年間の事業として開始。研究設備の自動化・自律化・遠隔化により、高品質な研究データを大量生成し、日本の「科学の再興」を実現することを目標とする。具体的には、①オートメーション/クラウドラボの構築、②研究データの創出・活用基盤の構築、③人材育成、を実施する。
※3　国内最大級
本事業は、総面積約1万1,600平方メートルの敷地の中に、自動合成、液体ハンドリング、MRI、放射光、クライオ電子顕微鏡、次世代シーケンサー、質量分析装置などを分野横断的にネットワーク化する共同利用型スマートクラウドラボとして研究基盤が整備されるという、「国内最大級」の規模のプラットフォームとなります。
※4　スマートクラウドラボ
自動化・遠隔化された実験装置、ロボット、データ基盤、AI解析環境をネットワークで統合し、研究者が場所や時間に制約されずに実験や解析を行える研究施設。 
 

発表のポイント

●    文部科学省の令和8年度「大規模集積研究システム形成先導プログラム」に採択。令和8〜11年度の4年間、総事業費約95億円で、国内最大級のスマートクラウドラボ「iLIS」を岡崎に整備する。
●    自然科学研究機構岡崎地区（愛知県岡崎市、山手キャンパス・明大寺キャンパス）を中心に令和8〜9年度に整備を進め、令和10年度から全国の研究者への本格的な供用を開始する。
●    自動有機・無機合成システム、液体ハンドリングロボット、MRI、放射光施設、クライオ電子顕微鏡、次世代シーケンサー、質量分析装置などをネットワーク化し、化学・材料科学・生命科学のデータ標準化を推進する。

事業規模とスケジュール

事業期間：令和8〜11年度（4年間）　／　総事業費：約95億円（うち令和8年度予算 43.6億円）
時期 主な取組
令和8〜9年度（2026〜2027） 整備期間。コアファシリティへの自動合成・分注装置等の集中整備、各機関の中核研究装置の高速ネットワーク接続、AI-ready データ※5基盤の構築・試験運用を進める。
令和10年度（2028）〜 全国の研究者への本格的な供用・遠隔利用の提供を開始。自律的研究サイクルの運用とデータ蓄積を本格化する。

事業名・計画名称・ラボ名称

事業名：共同利用・共同研究システム形成事業～大規模集積研究システム形成先導プログラム～
計画名称：⼤規模スマートクラウドラボを基盤とするケミ・マテリアル・ライフサイエンスの変革
ラボ名称：「革新的科学のためのインテグレーテッドスマートクラウドラボ／Integrated smart cloud Laboratory for Innovative Science（iLIS）」

20260615daikibo-1.png
図1.　 革新的科学のためのインテグレーテッドスマートクラウドラボ「iLIS」

概要

　近年、世界ではAIを科学研究に活用する「AI for Science（AIfS）※6」が急速に進展しています。実験の自動化、データの大規模取得、AIによる解析・予測・設計を組み合わせることで、従来の研究者個人の経験や試行錯誤に大きく依存していた研究プロセスは、大きな転換点を迎えています。一方で、日本の科学研究は、研究時間の減少、研究開発費の伸び悩み、若手研究者数の停滞など、構造的課題に直面しています。こうした状況を打開し、日本が基礎研究における国際的優位性を再び確立するためには、AI・ロボティクス・データ基盤を一体化した次世代型の研究環境を整備し、高品質なデータを継続的に創出・活用する体制が不可欠です。
　本事業では、こうした課題に対応するため、自然科学研究機構、情報・システム研究機構、高エネルギー加速器研究機構、東京科学大学、総合研究大学院大学、日本電気株式会社などが連携し、自動化・遠隔化に対応した分野横断型の大規模スマートクラウドラボを整備します。ケミカルサイエンス、マテリアルサイエンス、ライフサイエンスを中核領域とし、電子状態から分子、細胞、組織、個体レベルに至る多階層のデータを統合的に扱うことで、これまで個別分野では到達が難しかった新たな科学的発見を目指します。

背景

　日本は、化学、材料科学、生命科学の各分野において、長年にわたり世界的に高い研究水準を維持してきました。しかし、近年は研究現場における人的・時間的制約が増大し、研究者が創造的な思考や挑戦的研究に充てられる時間が減少しています。同時に、世界では英国のMaterials Innovation Factoryや米国のEmerald Cloud Labに代表される、自動化・自律化・遠隔化された研究プラットフォームの整備が進んでいます。AIが実験条件を提案し、ロボットが実験を実行し、得られたデータを再びAIが学習する「自律的研究サイクル」といったAIfSは、科学研究の進め方を根本から変えつつあります。こうした世界的潮流の中で、大学共同利用機関という日本独自の研究基盤システムを強化し、日本発のAIfS研究環境基盤の形成が喫緊の課題となっています。

大規模スマートクラウドラボの特徴

　iLISは、自動実験装置を集中的に整備する中核施設「スマートコア」と、各機関が保有する高機能研究装置群を高速ネットワークで接続した研究基盤で構成されます。

  1.   自動化・自律化・遠隔化に対応した大規模スマートクラウドラボ
    自動有機合成ユニット、自動無機合成ユニット、液体ハンドリングロボットなどをスマートコアに集中整備し、「つくる」「はかる」「わかる」「つなぐ」という研究プロセスをワンフロアで一気通貫に実行できる実験環境を構築。あわせて、各機関が保有する強磁場MRI装置、磁気共鳴装置群、放射光施設、クライオ電子顕微鏡、各種顕微鏡、次世代シーケンサー、質量分析装置などの高機能中核研究装置を高速ネットワークで接続し、遠隔利用やデータ連携に対応した統合研究環境として運用する。利用申込から実験の実行・データ取得までを束ねるポータルおよびオーケストレーションシステムを通じて、全国の研究者が遠隔から一連の研究プロセスを実行できる環境を提供する。
  2. 　AI-readyなマルチモーダルデータ※7基盤の構築
    AIによる科学的発見を支えるため、実験データそのものだけでなく、サンプルの由来、測定条件、解析条件、実験プロセスなどを含むメタデータを体系的に収集・管理。分野横断的に統一されたIDをサンプルに付与し、実験、測定、解析の全過程を追跡可能とすることにより、化学構造、物性、イメージング、生体機能、遺伝情報などの異種データを、同一サンプルを軸に統合し、AIが学習可能な高品質マルチモーダルデータとして蓄積。
  3.   AIとロボティクスによる自律的研究サイクル
    実験プロセスの自動化・ハイスループット化により、従来の手作業に比べて実験効率を大幅に向上させることを目指す。AIが実験条件を最適化し、ロボットが実験を実行し、得られたデータをAIが解析し、次の実験設計へ反映する「自律的研究サイクル」の構築を推進する。このシステムにより、研究者は膨大な探索空間の中から有望な条件を効率的に見いだすことが可能となり、例えば、有機・無機触媒によるグリーンケミストリー、データ駆動型材料開発、バイオセンサーチップ開発、生体プローブ分子の設計、疾病治療薬のリポジショニング※8など、社会的要請の高い研究テーマの推進が期待される。
  4.   全国の研究者に開かれたインクルーシブサイエンス※9
    特定の機関に閉じた実験施設ではなく、全国の研究者がクラウドを通じて高度な研究環境にアクセスできる共用基盤として運用。これにより、大型装置を自機関で保有していない大学・高専の研究者、地方の研究者、中小企業やスタートアップの研究者も、最先端の実験設備とデータ基盤を活用できるようになり、また、子育てや介護などにより長時間研究室に滞在することが難しい研究者に対しても、遠隔から研究に参加できる環境を提供。さらに、理論科学者や情報科学者が、実験分野の専門的設備を遠隔で利用できる環境を整えることで、異分野融合研究への参入障壁を低減。
  5.   日本発のオープンでベンダーフリーな研究機器エコシステム
    日本分析機器工業会（JAIMA）との協力を通じて、分析機器のデータ、制御、運用の標準化と相互運用性の向上を推進。具体的には、分析・実験データの機械可読化に対応するMaiML※10や、分析機器・ロボット制御のためのLADS OPC-UA※11などの標準技術を活用し、メーカー横断・ベンダーフリーな実験環境の実現を目指す。これにより、特定ベンダーに過度に依存しないオープンな研究機器エコシステムを構築し、国内外の装置・ソフトウェアを柔軟に連携できる環境を目指す。なお、本事業に協力機関として参画するアマゾン・ウェブ・サービスジャパン合同会社は、クラウド活用に関する技術的な助言を行う。


期待される効果と主な目標

  1.   研究生産性の飛躍的向上
    実験・解析自動化パイプラインの整備 5件以上、本事業の設備・データ基盤を活用した関連論文数 150報
  2.   AI駆動型研究（AI for Science）の加速
    本事業における共同利用課題数 累計300件、蓄積・共有データ量 4.0 PB
  3.   インクルーシブサイエンスの推進
    外部利用者数 年間300名
  4.   次世代ハイブリッド人材の育成
    分野横断型専門人材（AI×専門分野）の輩出数 累計50名、教育プログラム参加人数 累計1,000名
  5.   産業界への波及と国際競争力強化
    標準化規格の実装機器数 20台以上、新しい標準化規格に向けた参画企業数 4社以上

参画機関

中核機関 分子科学研究所（自然科学研究機構）
連携機関 生理学研究所、基礎生物学研究所、生命創成探究センター（以上 自然科学研究機構）、国立情報学研究所、国立遺伝学研究所、統計数理研究所（以上 情報・システム研究機構）、物質構造科学研究所（高エネルギー加速器研究機構）、東京科学大学（ロボット未来創造センター）、総合研究大学院大学、日本電気株式会社 [クラウドラボのポータル・オーケストレーションシステムの開発]
協力機関 北海道大学（創薬科学研究教育センター）、筑波大学、豊橋技術科学大学、名古屋大学、岐阜大学、名古屋工業大学、名古屋市立大学、藤田医科大学、中部大学、三重大学、立命館大学、奈良先端科学技術大学院大学、豊田工業高等専門学校、大阪大学（蛋白質研究所）、理化学研究所（生命機能科学研究センター）、九州工業大学、日本分析機器工業会、アマゾン・ウェブ・サービスジャパン合同会社

用語解説

※5　AI-readyデータ
AIが学習・解析に利用しやすいよう、形式、メタデータ、測定条件、サンプルIDなどが整理されたデータ。
※6　AI for Science（AIfS）
AIを科学研究の設計、実験、解析、予測、仮説生成などに活用する取り組み。膨大なデータとAIを組み合わせることで、従来よりも高速かつ高精度な科学的発見を目指す。
※7　マルチモーダルデータ
化学構造、物性、画像、遺伝情報、生体機能など、異なる種類・形式のデータ。
※8  リポジショニング
すでに承認されている薬や、開発途中で別の用途では成功しなかった薬について、新たな疾患への有効性を見出して開発・実用化する手法。
※9　インクルーシブサイエンス
所属機関、地域、ライフステージ、研究分野にかかわらず、意欲ある研究者が先端的な研究環境を利用できる科学のあり方。
※10　MaiML
分析機器が出力するデータを、メーカーに依存しない共通形式で記述・交換するための標準規格。データの機械可読化と再利用を可能にする。
※11　LADS OPC-UA
ラボの分析機器やロボットを、メーカーを問わず共通の通信規格で制御・連携するための標準仕様。

報道関係の皆様へ

・本事業に関する取材は、研究内容を説明できる担当者へ広報担当よりお取り次ぎいたします。
・報道用の写真・図版（施設イメージ、装置写真、概念図等）をご用意しています。ご希望の際は下記広報担当までご連絡ください。

お問い合わせ先

＜本事業に関するお問い合わせ先＞
大学共同利用機関法人 自然科学研究機構（NINS)　事務局 研究協力課 課長　石橋 和哉
E-mail：nins-kenkyu@nins.ac.jp
＜広報に関するお問い合わせ先＞
大学共同利用機関法人 自然科学研究機構（NINS)　共創戦略統括本部（広報）　日下部 展彦
 E-mail：nins-pr@nins.ac.jp 

関係者コメント

kawai.jpg自然科学研究機構 機構長 川合眞紀： 
大規模集積研究システム形成先導プログラムに採択されたことは，大学共同利用機関法人がその本来のミッションに応える上で大きな力となります．先鋭的な自動化システムや人工知能のシステムを導入することで，共同利用共同研究の質と量をさらに強化し，国内外の学際研究の発展に貢献してまいります。
 


中核機関

watanabe.jpg自然科学研究機構 分子科学研究所　所長　渡辺芳人：
本プロジェクトの中核機関として、分子科学研究所はAIを活用する有機分子の自動合成から単離・構造決定、無機薄膜の作製や自動計測による構造や物性評価、UVSORにおける自動計測技術の開発など物質開発に関連する研究の自動化、自律化を目指して参ります。




連携機関

isa.png自然科学研究機構
生理学研究所　所長　伊佐 正：
生理学研究所としては、今回のプログラムによる基盤整備を通じて、電子顕微鏡やMRIなどの共同利用研究の自動化と 取得されたデータの利活用のハイスループット化を促進し、日本のどこにいても我々のリソースにアクセスできる体制を構築してAI時代のライフサイエンスを先導します。
 		 kato.png自然科学研究機構
生命創成探究センター　センター長　加藤晃一：
本先導プログラムにおいて生命創成探究センターは、ロボティクスを基軸としたラボオートメーションを高度化し、高品質な生命科学データの創出を通じてAI時代の生命科学研究基盤の構築に貢献します。
 
miura.png自然科学研究機構
基礎生物学研究所　所長　三浦 正幸：
本先導プログラムにおいて基礎生物学研究所は、自動化による高品質データの蓄積・共有と、AIを用いた高効率解析によって、生物の多様で魅力的な現象の解明をインクルーシブに進める環境を構築していきます。
 		 kurohashi.png情報・システム研究機構　国立情報学研究所
所長　黒橋 禎夫：
国立情報学研究所（NII）では、国内の大学や研究機関に、広く共通の情報基盤を提供するとともに、最先端のAI研究開発・利活用を強力に推進しています。自然科学研究機構が構築するiLISをNIIの基盤と連携させるための、先端的な研究基盤を開発し、国内のAIfSをけん引する環境の構築を目指します。
kondo.png情報・システム研究機構　国立遺伝学研究所
所長　近藤　滋：
国立遺伝学研究所は本先導プログラムにおいて、塩基配列データの標準化から登録、メタデータ整備、公開までを一貫して支える研究データ基盤を構築し、マルチモーダルデータ統合やAPI整備を通じて、AIを活用した仮説生成型研究を先導します。
 		 nagata.png総合研究大学院大学　
学長　永田 敬：
総合研究大学院大学SOKENDAIは、本プログラムの連携機関として、大学共同利用機関を基盤とする大学院教育を通じて分野専門性とAIスキルを併せもつ次世代の高度専門人材の育成に貢献します。
yamashita.png情報・システム研究機構　統計数理研究所　
所長　山下 智志：
統計数理研究所マテリアルズインフォマティクス研究推進センターは、独自の材料データベース、材料・化学分野向けAI基盤モデル、機械学習ソフトウェア、人材育成プログラムの提供を通じて、スマートラボの構築・運営に貢献します。		 nakayama.png東京科学大学　ロボット未来創造センター
センター長　中山 敬一：
AI・ロボットによる科学研究の自動化は、日本の強みを最大限に生かし、我が国が再び世界トップレベルの科学力を取り戻すために不可欠です。本学は、その実現に向けて責任を持って技術開発に邁進します。

 
funamori.png高エネルギー加速器研究機構　物質構造科学研究所
所長　船守 展正：
物質構造科学研究所は、分子科学研究所等と進めてきた放射光マルチビーム研究を更に発展させ、AI時代に相応しい量子ビーム設備の開発運用と人材育成を進めて参ります。この取り組みが、量子マルチビーム共創拠点の実現に向けた大きな一歩になることを期待しています。		 hirose.png日本電気株式会社　コンピュート統括部
統括部長　廣瀬　剛司：
日本電気株式会社は、本先導プログラムにおけるクラウドラボのポータル・オーケストレーションシステムの開発を通じ、AIと実験・データを統合した次世代研究環境の実現に貢献してまいります。あわせて研究プロセスの高度化を支え、新たな科学的成果の創出に寄与してまいります。

 

]]> https://www.nips.ac.jp/release/2026/06/ilis.html https://www.nips.ac.jp/release/2026/06/ilis.html プレスリリース Mon, 15 Jun 2026 13:00:00 +0900 非麻痺手への刺激が明らかにした脊髄損傷後の脳の再構築--手の運動回復との関連を発見 概要
本研究では、脊髄損傷後の回復過程における感覚運動システム再構築の重要な特徴を明らかにしました。脊髄の片側に損傷を受けたサルを対象に、把握運動の変化を評価するとともに、脳全体の活動および領域間の結合性を計測できる機能的MRIを用いて、長期間にわたり脳機能の変化を追跡しました。その結果、非麻痺手への刺激に対する脳応答の変化が回復過程における感覚運動システムの再構築を反映することを明らかにしました。本研究成果は、国際学術誌「Scientific Reports」に掲載されました。

研究成果

脳は両手からの感覚入力を処理しています。しかし、脊髄の片側が損傷された場合、この情報処理の過程の変化は十分明らかにされておらず、手の運動回復に寄与するのかどうか分かっていませんでした。
 
本研究では、片側性脊髄損傷を受けた５頭のサルを対象に把握運動の回復過程を調べるとともに、長期間・高頻度で機能的MRIを用いて脳活動と結合性の変化を追跡しました。
その結果、把握運動が良好に回復した４頭では、麻痺側の手を刺激しても感覚運動野の手の領域の応答に大きな変化は認められませんでした。一方で、非麻痺手への刺激に対して、損傷後２〜５週間にかけて両側の感覚運動野の応答が増強し、その後徐々に減弱する動的な変化が観察されました。この変化は運動前野と補足運動野を含む脳全体にわたる運動ネットワークの再編を伴っていました。さらに、損傷と同じ側の感覚運動野の応答変化のパターンは、把握運動の変化と逆相関を示しました。つまり、強い応答と回復が十分でない状態に関連性が認められました。実際、回復不良の個体では、非麻痺手への刺激に対して広範囲の脳応答が持続しパフォーマンスの低下と関連していました。
これらの結果から、損傷後初期に見られる脳活動の増強は抑制コントロールの低下（脱抑制）を反映しており、これは運動ネットワークの大規模な再編に関与すると考えられます。その後、この脱抑制が減弱すると長期に渡って回復が見込める可能性が示されました。
 
本研究は、これまで主に麻痺側の手の脳活動に焦点を当ててきた従来研究とは異なり、非麻痺手への刺激応答という新たな視点から、脊髄損傷後の脳の適応メカニズムを明らかにしました。これにより、部分的脊髄損傷後の脳の再編様式に関する新しい理解が得られるとともに、将来的なリハビリテーション戦略の改善にもつながる可能性があります。
 
Fig_JPN_no_cha.jpg
これらの図は、損傷前（健常）、回復初期、回復後期における手の触覚刺激に対する脳応答および運動ネットワークの変化を示します。健常時には、感覚運動野（水色と緑の球）が反対の手から感覚入力を受け、運動出力（黒矢印で片側表示）を送っています。片側脊髄損傷（赤い三角）後、回復初期には損傷側の手が麻痺します（斜線付きの手）。この時期、非麻痺手への刺激に対して両側の感覚運動野の応答が増強します（水色の上向き矢印）。この増強は、運動前野（小さい双円錐）および補足運動野（大きい双円錐）を含む脳全体にわたる運動ネットワークの関与を伴います（同色でペアを表示）。また、感覚運動野の応答増強は把握運動タスクのパフォーマンスの低下と関連しています（黒い下向き矢印）。回復後期では、これらの増加した応答は運動機能の回復とともに減弱し、運動ネットワークの関与も変化します（上向きと下向きの矢印で表示）。

研究者・共同研究者情報

當山峰道（生理学研究所 生体機能情報解析室、藤田医科大学医学部 リハビリテーション医学講座）
山口玲欧奈（京都大学 高等研究院 ヒト生物学高等研究拠点、京都大学 大学院医学研究科 神経生物学分野）
郷田直一（生理学研究所 生体機能情報解析室、自然科学研究機構 岡崎連携プラットフォーム スピン生命科学コア、総合研究大学院大学 先端学術院 生理学コース）
山本哲也（生理学研究所 生体機能情報解析室、自然科学研究機構 岡崎連携プラットフォーム スピン生命科学コア、立命館大学 総合科学技術研究機構）
定藤規弘（自然科学研究機構 岡崎連携プラットフォーム スピン生命科学コア、立命館大学 総合科学技術研究機構、生理学研究所 学術研究支援室）
伊佐正（京都大学 高等研究院 ヒト生物学高等研究拠点、京都大学 大学院医学研究科 神経生物学分野、自然科学研究機構 岡崎連携プラットフォーム スピン生命科学コア、生理学研究所 先端プロジェクト推進室）
福永雅喜（生理学研究所 生体機能情報解析室、自然科学研究機構 岡崎連携プラットフォーム スピン生命科学コア、総合研究大学院大学 先端学術院 生理学コース）

科研費や補助金、助成金など

国立研究開発法人日本医療研究開発機構・脳科学研究戦略推進プログラム（JP17dm0107118）（福永雅喜）
国立研究開発法人日本医療研究開発機構・脳神経科学統合プログラム（JP24wm0625001）（福永雅喜）
国立研究開発法人日本医療研究開発機構・戦略的国際脳科学研究推進プログラム（JP18dm0307005）（定藤規弘）
国立研究開発法人日本医療研究開発機構・戦略的国際脳科学研究推進プログラム（JP18dm0307005）（伊佐正）
科学研究費助成事業・挑戦的研究（萌芽）（JP19K22985）（福永雅喜）
科学研究費助成事業・基盤研究（B）（JP23K25200）（福永雅喜）
科学研究費助成事業・若手研究（JP22K15624）（當山峰道）
科学研究費助成事業・基盤研究（S）（JP22H04992）（伊佐正）

論文情報

Title: Enhanced sensorimotor cortex responsiveness to nonplegic hand stimulation and motor network assembly during recovery after spinal cord injury in primates
Authors: Takamichi Tohyama, Reona Yamaguchi, Naokazu Goda, Tetsuya Yamamoto, Norihiro Sadato, Tadashi Isa and Masaki Fukunaga
Journal: Scientific Reports
Date: 27 May 2026
 
 
]]> http://www.nips.ac.jp/nips_research/2026/06/--_1.html http://www.nips.ac.jp/nips_research/2026/06/--_1.html 研究報告 Fri, 05 Jun 2026 11:44:55 +0900