バイオメディカル教育研究センターでは、（1）ライフサイエンス分野の産業応用を目指した昆虫工学研究、および (2）ヒト疾患の進化医学的理解を目指した発生工学的研究をおこなっています。研究材料として、遺伝学的操作によるタンパク質の大量合成が可能なカイコや、胚操作やゲノム編集が可能なマウスなどを用いています。これらの研究は医工学や再生医療分野への貢献、さらにヒト先天性疾患の病態解明や治療薬開発の基盤提供につながることが期待されます。

研究・教育

【昆虫工学分野（小谷英治）】
近年、バイオテクノロジーの進歩により、産業における昆虫機能の利用法は大きく様変わりしてきました。昆虫工学研究分野では、カイコにかかる昆虫ウイルスや、カイコの生体機能を利用したバイオテクノロジーに関する教育・研究に取り組んでおり、また、昆虫を用いた産業に貢献していくことを目的としています。その一環として、昆虫ウイルスの封入体タンパク質である多角体タンパク質の構造解析を行い、多角体の結晶化と解離の仕組みや、多角 体へのタンパク質固定化の仕組みを明らかにしてきました。この多角体に関する知見に基づき、増殖因子を固定化した多角体を用いた哺乳類細胞の分化・増殖のコントロール技術の開発を行い、再生医療分野に貢献することを目指しています。加えてカイコ個体の染色体遺伝子を人為的に組換えるトランスジェニック技術 を開発し、新しい有用性を付加した絹繊維の開発やタンパク質の生産性に優れたカイコ個体の開発を目指しております。
 

【発生工学分野（野村真）】（バイオメディカル学）
私たちの体を構成するすべての細胞は１つの受精卵に由来します。発生の過程における細胞の増殖と分化のコントロールは、多様な組織や器官の構造と機能的成熟に不可欠であり、発生過程の破綻はさまざまな先天性疾患や難治疾患の原因となります。研究室では、哺乳類やヒト特異的な解剖学的構造の発生とその破綻のメカニズムを発生工学的技術によって明らかにしていきます。哺乳類全胚培養法、マウス子宮内電気穿孔法による遺伝子導入、空間的遺伝子発現解析、さらにさまざまな脊椎動物胚を用いたゲノム編集個体の作出により、医工学連携によるヒト疾患の病態理解を目指します。

研究課題

【昆虫工学分野】

1. 細胞増殖因子を固定化したサイポウイルス多角体による細胞増殖制御
2. 殺虫タンパク質固定化多角体を用いた昆虫防除法の開発
3. 細胞増殖因子活性を持つ絹糸を生産するカイコの開発と利用
4. 遺伝子組換え技術を応用した繭糸成分の人為制御

【発生工学分野】（バイオメディカル学）

1. 哺乳類大脳皮質の発生における神経前駆細胞の増殖・分化、神経細胞移動の解析
2. 比較発生学的解析による大脳皮質の進化機構の解明
3. 発生工学的手法によるヒト解剖学的特徴の進化学的解析
4. 進化的・構成的アプローチによるヒト先天性疾患の病態解明

業績

【昆虫工学分野】

1. Lye, PY., Kotani, E., Liew, MWO. Progress and challenges in production of recombinant Newcastle disease virus hemagglutinin-neuraminidase subunit vaccine. Process Biochemistry 132, 263-277 (2023).
2. Sonoda, T., Shimada N., Takaki, K., Kotani, E. Development of silkworm virus-derived, multi-layered microcrystals encapsulating two different proteins in the different layers. The Journal of Silk Science and Technology of Japan 30, 63-73 (2022).
3. Umehara, H., Lian, AA., Funahashi, Y., Takaki, K., Maruta, R., Ohmaru, Y., Okahisa, Y., Aoki, H., Kotani, E. Proliferation of mouse embryonic stem cells on substrate coated with silkworm sericin. Journal of the Textile Institute 113, 2342-2351 (2022).
4. Ibuki, T., Iwasawa, S., Lian AA., Lye, PY., Maruta, R., Asano, SI., Kotani, E., Mori, H. Development of a cypovirus protein microcrystal-encapsulated Bacillius thuringiensis UV-tolerant and mosquitocidal δ-endotoxin. Biology open 11, bio059363 (2022).
5. Lian, AA., Yamaji, Y., Kajiwara, K., Takaki K., Mori, H., Liew, MWO., Kotani E., Maruta R. A bioengineering approach for the development of fibroblast growth factor-7-functionalized sericin biomaterial applicable for the cultivation of keratinocytes. International Journal of Molecular Sciences 23, 9953 (2022).

【発生工学分野】（バイオメディカル学）

1. A., Agata., S. Ohtsuka., R. Noji., H. Gotoh., K. Ono., T. Nomura. A Neanderthal/Denisovan Gli3 variants contribute to anatomical variations in mice. Frontiers in Cell and Developmental Biology 11, 1247361 (2023)
2. T. Nomura., K. Nagao., R. Shirai., H. Gotoh., M. Umeda., K. Ono. Temperature sensitivity of Notch signaling underlies species-specific developmental plasticity and robustness in amniote brains. Nature Communications 13, 96 (2022)
3. T. Nomura., C. Ohtaka-Maruyama., H. Kiyonari., H. Gotoh., K. Ono. Changes in Wnt-dependent neuronal morphology underlie the anatomical diversification of neocortical homologues in amniotes. Cell Reports 31, 107592 (2020).
4. W. Yamashita., T. Takahashi., T. Kikkawa., H. Gotoh., N. Osumi., K. Ono., T. Nomura. Conserved and divergent functions of Pax6 undelie species-specific neurogenic patterns in the developing amniote brains. Development 145 (2018) dev159764 doi:10.1242/dev.159764.
5. T. Nomura., W. Yamashita., H. Gotoh., K. Ono. Species-specific mechanisms of neuron subtype specification reveal evolutionary plasticity of amniote brain development. Cell Reports 22, 3142-3152 (2018).

研究室