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2008.11.27 弄清了赤霉素受体的构造
-使植物的自由生长调节成为可能的“第2次绿色革命”的导火线-
   

本研究成果要点
世界上首次查明了植物荷尔蒙“赤霉素”信号的受体的原子构造
通过受体明确了赤霉素的分子结构及受体的分子进化
通过开发自由控制作物生长高度的技术,有望使粮食增产

       国立大学法人名古屋大学及国立大学法人京都大学首次明确了植物荷尔蒙之一的赤霉素受体的立体构造。名古屋大学生物功能开发利用研究中心的松冈信教授和京都大学研究生院药学研究科的加藤博章教授等,在文部科学省的目标蛋白项目的支援下,与国立大学法人东京大学,独立行政法人理化学研究所的研究组共同研究,利用大型放射线仪器(SPring-8)进行X射线结晶构造分析后取得的成果。
       植物的生长由一种叫做赤霉素的生长荷尔蒙控制。这种赤霉素如果过剩的话就会使植物生长的过高而倒下,如果不足的话植物就过于矮小。赤霉素作用于植物的时候,植物持有的可以感知赤霉素的蛋白质(被称作受体)就会感受到它的作用,并将此信息传递给细胞,就会导致细胞的分裂和拉伸。
       此次研究以水稻为材料证明了赤霉素的受体(将它命名为G1D1)怎样接收赤霉素,怎样将接受物传递到细胞。令人不可思议的是,G1D1与在微生物,动植物等所有生物中广泛存在的叫做脂肪酶的酵素极其相似。但是与脂肪酶相似的G1D1为什么能够识别赤霉素并与之结合完全是个谜。此次研究中,把对脂肪酶来说非常重要的场所(活性基)换成赤霉素结合的场所,由此制作出了赤霉素受体。这种受体起源可以追溯到苔藓出现之后(约4.3亿年前)的蕨类植物出现(约4亿年前)的时代。蕨类植物中的G1D1与进化了的植物水稻中的G1D1相比,在赤霉素的结合能力和识别能力上都很落后。发现了植物在进化的过程中渐渐有了通过改良G1D1来巧妙控制植物生长的功能。
       赤霉素对农业而言是非常重要的荷尔蒙。20世纪后半叶开展的“绿色革命”通过变化赤霉素的数量和感受性,成功的使水稻和小麦的产量倍增。此次研究弄清了水稻的赤霉素受体与赤霉素结合的机制,进而能够做出更容易与赤霉素结合的受体以及不容易与赤霉素结合的受体。这意味着,自由的控制水稻的生长成为可能,可以说这是“第2次绿色革命”的导火线。
       本研究成果发表在《Nature》(2008年11月27日)上。(解禁:11月27日星期四上午3点 日本时间)

2008.11.25 在生物体生存的状态就能够进行细微观测的“水窗”范围的X射线诞生 -可应用到运动生物体“现场观测”的桌面大小的相干软X射线发生源诞生-
   

要点
以从前的100倍以上效率将激光转换为相干X射线
通过超短,高输出功率的红外激光的开发和氖气的分散来实现
开拓在软X射线显微镜的开发,X-FEL中种子用光源等方面的应用

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)确立了通过在红外区域(波长1.55微米:微为10-6)用超短波(时间幅度为40飞秒:飞秒为10-15)的激光照射原子,使这种激光高效率的变换成软X射线激光(波长2-4纳米:纳米为10-9)的方法。结果成功开发出桌面大小的相干的“水窗”范围的X射线光源。此成果为RIKEN基干研究所极限光子研究组高强度软X射线阿托秒研究小组绿川克美组长,高桥荣治研究院等的研究成果。
       研究组利用高次谐波产生的方法,以世界最高瞬间亮度为目标进行了相干X线光源的开发。此次开发了利用红外区域的激励激光和氖气的介质分散的位相整合技术,使有助于“水窗”生物体观测的X线波长区域高效率的产生高次谐波的方法。与从前的方法相比较,激光转换成X射线的效率是以前的100倍,并且得到了高品质的X射线流。并且本方法有保持高变换率不变,增加高次谐波的输出功率能的优点。
       产生的X射线除了拥有时间幅度在10飞秒以下,大小为桌面大小等特点外,它与大型发射线得到的X射线不同,在时间和空间上是完全相干的。以此次开发的高效率的方法为基础,如果能开发出高输出功率的相干X线光源的话,将有望对软X射线显微镜的开发做出重大贡献。光源大小为桌面大小,便于大学研究室拥有光源,能够进一步扩展对X射线光源的利用,使其应用研究大步前进。
       本研究成果预计发表在美国科学杂志《Physical Review Letters》11月26日的网络版上。

2008.11.25 开发出统观动植物等所有生物体的代谢路径的新解析方法 -综合了13C稳定同位体标记,异种核多次元测量,NMR代谢路径全体的粗粒化等-
   

要点
用对动植物无害的稳定同位体13C标记,运用NMR法追踪代谢过程
通过实验动植物拟南芥,蚕的代谢分析,确认了新解析方法的性能
有望应用于对生物体内的代谢平衡,例如健康等生理状态的评估

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)与独立行政法人科学振兴机构(JST)以动植物为开端,对各种生物体内的代谢路径的全体进行了网罗性的观察,成功的开发出将13C稳定同位体标记技术,异种核多次元NMR测量及代谢路径全体的粗粒化组合的新的解析方法。此成果为RIKEN植物科学研究中心,尖端NMR代谢研究单元的菊地淳单元长,近山英辅技师等研究小组的研究成果。
       生命活动的根干,养育各种生物的一个一个的代谢反应和连接代谢反应的代谢经路,经过半个世纪之久才被人类弄清楚。但是,由于测量解析技术的不足,对于循环的变动的代谢反应这个生命特征的全面的掌握一直没有成功。生物中存在着100种以上的代谢经路。研究小组用核旋转方式不同的13C稳定同位体广泛标记代谢经路中的碳原子,并用核磁力共鸣法追踪到了自然界中稳定存在的氢原子(1H),13C稳定同位体碳以及2个此同位体碳的结合体碳分子(13C-13C)。开发出了把以上结果得到的信息在一个平面内粗粒化并对其进行设计,描画的新方法。研究组将这种方法实际应用于实验植物拟南芥培养细胞和无脊椎动物蚕,成功描画出生物体代谢反应的全部过程。
       此次开发的将13C稳定同位体标记技术,异种核多次元NMR测量及代谢路径全体的粗粒化组合的新的解析方法将适用于生活习惯病的症状群的检测,伴随环境变动的植物生长的异常情况判断等广泛生物(不管动物还是植物)的生理状态的评估。例如,有望应用于对“健康”这个笼统的生理状态的评价。
       本研究成果作为JST战略创造研究推进事业(CREST)的研究领域“有助于生命现象的解析及应用的新测量分析基础技术”中的研究课题“通过磁力共鸣法对生物体内分子动态进行非侵袭测量”(研究代表者:白川昌宏京都大学研究生院工学研究科教授,研究协助者:菊地淳)的一部分,发表在美国的科学杂志《PLoS ONE》11月25日的网络版上。

2008.11.23 科学解释象棋棋手的“直观思考”,练习形成新的直观线路
-成功测定职业棋手的直观线路,解开经过练习的直观思考之谜-
   

要点
把职业棋手和业余棋手的脑活动进行比较,发现职业棋手的固有的脑活动
观测到职业棋手用0.1秒区分棋子布局的棋谱型和随意型的脑波活动
棋手在大脑背顶叶部位读取象棋盘面,在大脑基底节选择下一着

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)和富士通株式会社及株式会社富士通研究所得到社团法人日本象棋连盟的协助,在2007年4月开始开展的共同研究项目“象棋中脑内活动的探索研究”中,在世界上首次证明了职业棋手的优秀直观能够形成直观线路。
        象棋棋手长年重复特别化思维的练习,从预测选择棋子的走法,或者长时间的思考及其中的瞬间的灵光的闪现中看到的独特的思考过程中,隐藏着揭开大脑思考构造之谜的关键。此项目旨在弄清与象棋棋手对局中的直观状况判断,棋步的决定过程相关的大脑神经回路的信息处理机制及人类特有的直观思考的构造。
       由于得到职业棋手与志愿者的业余棋手的协力,象棋课题的开发及通过fMRI测定,脑波测定得到的脑活动的解析才得以进行。结果,在职业棋手的脑瞬时活动,也就是读取盘面布局及选择下一步时,通过测定脑活动,表明了在职业棋手和业余棋手存在着不同的大脑思考回路。下一步棋的选择显示了大脑基底节的一部分尾状核头部的活动。负责行动选择的此部位的活动就是储存习惯性行动的语言中没有显现的记忆,这暗示了棋手修炼出在无意识中选择下一步的能力。
       此项研究仍在继续,可以说即将揭开直观思考的路线。象棋中的直观思考的阐明作为解开文化中成长起来的人类所固有的智慧的突破口,希望其成果作为国内乃至世界的教育及信息技术广泛应用。

2008.11.21 最近两年RIKEN与中方科研机构签署的新协议
   

       与RIKEN签署全面合作协议的科研机构有中科院化学研究所、北京大学、上海交通大学。与RIKEN签署合作研究合约的有南京林业大学、南京大学超传导电子研究所、南京大学医学部、上海巴斯德研究所。与RIKEN签署RIEKN国际研究生共同培养计划(IPA)的科研机构有北京大学物理学院、西安交通大学、兰州大学化学与化学工程学院、南京大学医学部。
       RIKEN期望与更多的中国科研机构加强合作。

2008.11.19 国际癌症基因组联合会启动8种癌症基因组项目 -RIKEN,国立癌症中心,医药基础研究所等8个国家的11个机构着手解析-
   

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN),国立癌症中心以及独立行政法人医药基础研究所参加,为制作主要癌症的基因组变异(异常)目录而启动的国际共同工程“国际癌症基因组联合会”(International Cancer Genome Consortium:ICGC)称,2008年11月18日(星期二)上午8点(日本时间同日下午10点),参加机构中8国的11个机构对ICGC研究的最初课题肝炎病毒相关肝癌等8种癌症的基因组变异开始做总括的高精度的解析。
        癌症患者数,不管是发达国家还是发展中国家,在世界上快速增加,癌症患病的早期发现及癌症患者死亡人数的减少对人类社会来说是一个紧要的课题。癌症在以前被认为是只有一个种类的疾病,但是现在癌症被证实由很多病状构成。但是几乎所有的癌症都有一个共同的特点,那就是遗传基因的设计图基因组发生异常(变异),正常的分子路径被破坏,导致无秩序的细胞增殖。而且,证实了特定的癌症中会产生有特征的基因组变异。因此,如果可以网罗各种癌症发病时基因组的异常,使其目录化,那么此举将很有可能成为开发新型预防,诊断,治疗法的基础,倍受人们期待。
       在这种情况下,2008年4月,由各国选定临床上重要的癌症,并通过国际合作明确这些癌症的基因组变异,这样在国际共同项目下ICGC诞生了。ICGC的各个成员按照ICGC规定的数据收集及解析的共同标准,对与特定的癌症相关的各种基因组变异进行总括的高精度的解析。
       2008年11月15日到17日,在美国华盛顿近郊的美国国立卫生研究所(NIH)召开ICGC研究会,ICGC决定开始肝炎病毒相关肝癌(日本),胃癌(中国),胰藏癌(加拿大)等最初的癌症基因组项目。
       希望ICGC的项目产生的癌症基因组变异的目录,对于想要开发新型有效的癌症预防,诊断,治疗方法的所有研究者来说,能够成为极其重要的信息源。ICGC预计将得到的高精度的基因组变异数据迅速的且无偿的提供给世界各地的研究者。

2008.11.19 将光速的40%的高速RI束流减速冷却到光速的一亿分之一
-“最终的原子核模型”的构造中起关键作用的原子核的新型精密测定最终实现-
   

要点
开发出“高周波离子导向法”,将RI束流极低速化,实现精密激光核分光
证实了RIBF计划中基础设备“超低速RI束流生成装置”的心脏部功能
向包括中子晕等异常的原子核像的“最终原子核模型”的构筑迈出第一步

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)仁科加速器研究中心在RIBF计划中,开发出预定配备的基础实验设备“超低速RI束流生成装置(SLOWRI)”的重要部分“高周波离子导向法”,在世界上首次成功的实现了高速的不稳定原子核(RI)的精密激光核分光。此成果为RIKEN基干研究所山崎原子物理研究室的和田道治专任研究员(兼职仁科加速器研究中心实验装置开发组低速RI束流生成装置开发小组,副小组长)等的研究成果。
       自然界中只存在256种稳定的原子核,理论上来说宇宙中约存在10000种原子核,其中约有3000种原子核作为放射性同位体(RI)被人工的生成并发现。为了使寿命较短的RI的生成更有效率,使用了将稳定的原子核加速到光速的70%,使之与目标原子核碰撞后破碎,将产生的高速飞行的碎片RI分离并收集成束的方法。生成的RI以光速的40%的速度高速飞行,停止或者低速RI就能发挥真正的价值。过去通过激光核分光来实现原子核的电的磁的大小的高信赖度测定和质量的高精度测定在技术上是不可能的。
       “高周波离子导向法”是将高速飞行的RI在氦气中减速,并冷却至室温,利用高周波电场将其超低速束流取出的技术。从1997年开始计划以来,RIKEN现存的加速器设施的入射核破碎片分离器(RIPS)中安装了标准装置,进行了开发研究。2008年3月,将光速的43%飞行的7Be(铍的不稳定同位体)减速到光速的一亿分之一并冷却(绝对温度0.01开氏),使用激光核分光成功的以相对精度的200万分之一测定了7Be的超微细结构。通过此项研究,首次实现了用加速器减速并冷却人工生成的高速的不稳定原子核(RI),不必假定原子核的构造,利用电磁相互作用对静电磁特性进行精密测定,这在以前被认为是不可能实现的。
       随着近年加速器技术的发展,发现了从来的“原子核模型”所不能解释的中子晕等异常的原子核及新的幻术。总括这些异常的原子核构造的“最终原子核模型”的构筑,成为世界原子核物理学的主要课题之一。
       “高周波离子导向法”的开发及利用这种方法的激光核分光的成功,意味着解析未知世界的新“标准”的开发成功,我国是率先进行“最终原子核模型”构筑的国家。
       本研究成果发表在11月21日号的美国的科学杂志《Physical Review Letters》上。

2008.11.19 RIKEN与北京大学加强合作
   

       RIKEN与北京大学在今年2月协商同意RIKEN接收北京大学核物理、化学、生命科学专业的博士生共计20名。11月19日RIKEN北京事务所寺冈所长与北京大学崔教授会面,获悉北京大学方面将由崔教授作为联系人。围绕拟定明年RIKEN接收2名北京大学生命科学专业的博士生等问题进行相关洽谈。派遣研究生所需经费将由双方各负担一半,每月为学生提供生活费15万日元,并免费提供住宿,这对于被派遣的研究生来说是非常有利的。

2008.11.18 第四次X射线自由电子激光研讨会“引起世界关注的日本技术,小型X射线激光”召开
   

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)及财团法人高亮度光科学研究中心(JASRI)将与文部科学省一同于2008年12月12日(星期五)上午10点在东京国际交流馆(东京都江东区青海2-79)召开“第四次X射线自由电子激光研讨会”。
       X射线自由电子激光(XFEL:X-ray Free-Electron Laser)是第3期科学技术基本计划中5个国家基干技术之一,RIKEN和JASRI共同组织了XFEL计划联合促进总部,以2011年开始共同使用为目标进行开发。XFEL设施邻接大型放射线设施SPring-8,现在建设正顺利进行。
       XFEL计划通过作出比SPring-8的X射线明亮10亿倍,是SPring-8的千分之一的极短的脉冲,百分之百相位的最短波长为0.06纳米的X射线,展示飞秒领域的原子的世界。因此,希望从基础研究到对产业及国民的生活有用的应用研究开发,创造出领先诸国的创新性的成果。具体来说,预计在癌症,艾滋等疑难病症的特效药开发,可持续发展中必要的新能源系统研究,生命科学和纳米技术等广阔领域得到发展。
       座谈会对什么是X射线自由电子激光,X射线自由电子激光计划的现状和现在正在实施的利用促进研究的成果及今后的展望,期待进行的研究,利用领域等作了报告。同时,第一线的研究者也参加了研讨会,对X射线自由电子激光的未来进行了讨论。

2008.11.18 发现右脑与左脑的构造区别
-与管理记忆的海马不同-
   

       关于人的右脑和左脑在功能上的区别,正像人们所知道的,例如左脑擅长语言,右脑擅长空间认知。但是,关于神经的连接方式在右脑和左脑有何不同的研究还没有人做过。此次,作为JST基础研究事业的一部分,自然科学研究机构生理学研究所的筱原良章研究员(现RIKEN)在重本隆一教授的带领下,在管理记忆形成的部位(海马)发现右脑和左脑的神经突触(神经与神经的连接点)的形状和大小都不同。希望此成果能够弄清右脑和左脑的工作机制的不同。此研究是与RIKEN共同研究得出的成果,发表在11月17日(美国东部时间)的“美国科学学会纪要(PNAS)”(电子版)上。
       研究小组一直以来在从事在突触中谷氨酸的受体(神经间接受信号的蛋白质)的数量上左右脑的差别的研究。这回首次发现左右脑的海马区域突触的形状和大小有差别。并且通过突触的形状和大小,可以判断谷氨酸受体的量和种类的不同。而这种谷氨酸受体的量和种类被认为在形成记忆上起着重要的作用。也有学说称“右脑和左脑的突触是相同的”,但是通过此次研究我们知道事实并不是那样。
       重本教授提出“作为记忆原理得到关注的‘长期增强(LTP)’现象,因为受到突触的谷氨酸受体的量和种类的影响,所以比起左脑,右脑可能更容易发生这种现象。以这个研究为契机,将能够从科学的角度说明右脑和左脑功能不同的理由”。

2008.11.18 阐明导致基因组变化的新DNA重组的抑制结构
-对导致进化的遗传信息的多样化和现状维持间的分歧的控制-
   

要点
测定抑制DNA重组的新DNA裂解酶“MutS2”,解析其结构和功能
重组反应的初期,通过切断中间体来抑制DNA重组
掌握生命进化和疾病风险回避等生命重要选择的关键

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)利用85℃下生育,接近进化起源的高度好热菌Thermus thermophilus,测定了喜好DNA重组反应(生命现象的根本)初期的中间结构并将其切断的酶,明确了新DNA重组的抑制结构。这个结构有助于基因组信息(遗传信息)的安定,能够控制进化和危险回避等生命的重要选择。此成果为RIKEN放射线科学综合研究中心放射线系统生物学研究组的福井健二研究员,北村吉章研究助理,仓光成纪小组长等在“整株高度好热菌项目”中得到的研究成果。
       生命的遗传信息被写入DNA,遗传信息的重写是进化的原动力,另一方面也伴随着细胞死亡和癌化。遗传信息重写的主要原因之一就是一组DNA与另一组DNA进行信息交换,即“DNA重组反应”。研究组阐明了Thermus thermophilus的未知功能蛋白质“MutS2”能够在细胞内抑制DNA重组反应的机制,并用大型放射光装置Spring-8查明了其立体构造。经过分子功能解析发现,MutS2蛋白质能够通过切断重组反应初期生成的中间体来抑制DNA重组反应。是探索遗传信息更新进化的可能性,还是维持现状,研究者认为MutS2蛋白质能够控制对生命而言的重要选择。
       本研究成果发表在美国的科学杂志《Journal of Biological Chemistry》(11月28日号)之前,发表在11月21日的网络版上。

2008.11.18 RIKEN与北京科技大学间就双方合作进行讨论
   

       11月18日北京事务所寺冈所长访问北京科技大学国际合作处,就两机构间构建合作关系等交换了意见,并就北京科技大学利用邀请诺贝尔奖得主及外国著名学者项目,邀请野依理事长的提案进行了讨论。今后双方将进行进一步讨论,如果意见达成一致,拟定于09年3月野依教授在北京科技大学进行特别演讲。

2008.11.18 中国科学院向RIKEN提交派遣青年科研人员申请书
   

       RIKEN与中科院间签署有关于派遣中科院的青年科研人员(40岁以下)赴RIKEN三个月至一年的合作协议。11月18日中科院国际合作局亚非处向RIKEN北京事务所提交了三名青年科研人员的申请书。RIKEN将对这三名科研人员的接收进行讨论。

2008.11.17 发现过敏性哮喘等引起呼吸道过敏的坏细胞
-过敏,炎症性疾病的根治方面取得重大进展-
   

要点
已确定IL-17RB阳性NKT细胞是引起呼吸道过敏症发病的细胞
通过抗IL-17RB抗体,控制了小鼠的过敏性呼吸道炎症
IL-25,IL-17RB成为开发抗过敏抗炎症性疾病药物的目标

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)发现在呼吸道过敏症发病中起中心作用的细胞是IL-17RB阳性NKT细胞,并阐明其分子机制。此成果为RIKEN免疫过敏科学综合研究中心免疫控制研究组的谷口克组长及渡会浩志高级研究员等的研究成果。
       过敏疾病是约占日本人三成的国民性疾病。花粉症,食物过敏等,症状有很多表现,其中患过敏性哮喘的患者约达300万人,每年的死亡人数达到3000人。大多数过敏性哮喘是由螨虫,屋尘,花粉等变应原及感冒病毒,压力,香烟烟雾,香水的强烈香味等外界刺激诱发的,过敏反应使呼吸道过敏症恶化,导致发作性哮喘,咳嗽等症状。但是这个诱因是如何被引向导致疾病的方向的,在此之前没有弄清它的具体机制。
       研究小组发现在NKT细胞的一部分中被称为IL-17RB的受体出现异常,这个细胞通过IL-17RB,与IL-17RB的配合基,叫做IL-25的细胞因子发生反应,并明确这个细胞就是引起呼吸道过敏症的坏细胞。在利用患过敏症小鼠进行实验的过程中,确定了含有IL-17RB的NKT细胞与呼吸道过敏症的发病有关。并发现通过给小鼠体内投入抗IL-17RB抗体,可以抑制过敏性呼吸道炎症的发病。
       通过人为抑制发现IL-17RB的NKT细胞的功能,可以抑制呼吸道过敏症的恶化,社会强烈要求的过敏性哮喘的克服成为可能。
       本研究成果发表在美国科学杂志《Journal of Experimental Medicine》网络版(11月17日号∶日本时间11月17日)上。

2008.11.17 RIKEN接收14名中国研究生
   

       RIKEN自身没有研究生院,但目前接收有千余名来自日本国内大学的研究生,他们为取得学位在RIKEN进行必要的研究,学位由其所在大学授与。现在RIKEN接收有32名海外研究生,其中的14名来自中国。他们分别是北京大学5名,西安交通大学2名,清华大学、南京大学、大连理工大学、北京科技大学、湖南大学、兰州大学等各1名。

2008.11.14 成功捕捉到吸着分子的电场应答现象
-“纳米分子器件”的制作方面取得进展-
   

要点
弄清注入隧道电子使吸着分子运动(跳跃运动)的现象
控制“静电引力”和“静电斥力”,自由操作吸着分子的运动方向
活用电场应答现象,成功设计并构筑分子纳米集合体

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)在单分子水平捕捉到金属表面吸着的有机分子的电场应答现象,并弄清其机制,成功的自由移动一个吸着分子。这在世界尚属首例。此成果为RIKEN基干研究所川合表面化学研究室的小原通昭特邀研究员,金有洙专职研究员,川合真纪主任研究员等的研究成果。
       一般来说,带有正电荷的物体一靠近带有负电荷的物体时,就会互相吸引。这个力叫做“静电引力”。与其相反,都持有正电荷的物体或都持有负电荷的物体相互靠近时就会互相排斥,这个力叫做“静电斥力(斥力)”。这种“静电引力”和“静电斥力”在“一个分子”这样极小的空间里能够捕捉到吗?对这个疑问明确的回答就是,不能。如果精密观测这个分子对外部电场的反应,正确捕捉这种力的话,就有可能以极高的精度对分子进行操作。如果这个操作能够实现的话,就能够作出任何人都没有成功的分子“纳米开关(只由分子构成,纳米(10亿分之一)级开关)”和有独特功能的“分子纳米构造体(纳米级的分子的集合体)”。因此,世界各国展开激烈的竞争来捕捉到“单分子对外部电场的应答现象”。但是,现状是这种现象没有在实验中被捕捉的例子,也没有理论上的预测,甚至连关于这种现象的间接的研究报告也没有。
       研究小组,在单分子层次上将板表面的分子的电场应答现象可视化,在世界上首次成功弄清其机制。同时研究小组指出,无论分子属于什么种类,对任何分子都会产生电场应答现象。通过此研究,我们在分子纳米开关和被称为功能性分子纳米构造体的“分子纳米器件”的制作以及其方法论的开拓方面迈出了重要的一步。
       本研究成果为文部科学省科学研究经费补助及特定领域研究“纳米环分子的电传导”的一部分,发表在美国科学杂志《Physical Review B》(11月15日号)上。并且本论文被编辑和读者最感兴趣,十分重要并且平明易解的论文“Editors' Suggestion”所选取。

2008.11.14 RIKEN植物科学研究中心与南京林业大学加强合作
   

       11月4日RIKEN北京事务所寺冈所长与RIKEN植物科学研究中心篠崎主任,就推动加强与南京林业大学在杨树基因育种方面的研究交换意见。日中双方将共同负担研究经费,进一步就加强合作研究进行讨论。

2008.11.14 建立植物二次代谢产物的串联型质量分析光谱库
-在实验植物拟南芥中收集1万以上的光谱-
   

要点
构筑捕捉植物有用成分的多样性的代谢组分析系统
活用代谢库,有可能弄清破坏基因的功能及预测破坏遗传基因的预测
发现新的有用成分和与代谢相关的遗传基因,有望使人类必不可少的成分得到确保

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)在世界上首次构筑实验植物拟南芥的二次代谢产物的串联型质量分析光谱(MS/MS光谱)库。此成果为RIKEN植物科学研究中心代谢组基础研究组代谢组解析研究小组的松田史生研究员等的研究成果。
       植物不仅能提供食料生产生物质能,还能生产出对医药和健康辅助等方面有用处的各种有用成分。这些成分是从二次代谢植物特有的代谢功能而来,所以被叫做二次代谢产物。在二次代谢产物的组成方面,每种植物都富于多样性,人类从其中找到有用的成分并利用。为了更有效的利用二次代谢产物功能,对什么样的植物含有多少什么样的二次代谢产物进行调查是十分必要的。调查代谢产物的总体,也被成为代谢组分析,关于代谢组分析的技术开发在世界上很活跃。
       研究组构筑了利用液体色普-串联型质量分析仪器(LC-MS/MS)的代谢组分析系统,网罗了实验植物拟南芥中所含有的二次代谢产物的MS/MS光谱。在世界上首次构筑了由合计一万以上的光谱组成的代谢产物库。此光谱库是了解通过代谢组分析检测出二次代谢产物的构造的基础。从光谱库的信息中了解到,拟南芥的花朵中含有很多以前不知道的二次代谢产物。该中心对保存的遗传基因遭到破坏的拟南芥进行了代谢组分析,调查哪种二次代谢产物增加,哪种减少,并参照光谱库成功的预测出容易被破坏的遗传基因的功能。
       今后如果用更多的植物种作成同样的光谱库的话,就会发现新的有用成分及与其代谢相关的遗传基因,并预测其功能。这样通过植物就可以有效的取得能被医疗,食品,工业材料等利用的,人类不可缺少的有用成分。
       此研究成果发表在英国的科学杂志《The Plant Journal》网络版11月11日号上。

2008.11.14 观测到10兆分之一秒分子变形的每个瞬间的构造
-开拓解析化学反应变化状态的构造之路-
   

要点
用100兆分之一秒的光脉冲瞬间振动分子,捕捉到分子振动的变化
实时跟踪到异构反应过程中二苯乙烯分子的连续的构造变化
研究接近了化学反应的关键--变化状态的瞬间构造

       独立行政法人理化学研究所(RIKEN)用最先进的光谱计测法弄清了分子在碳原子间的二重结合位置弯曲的“异构化反应”中,分子在10兆分之一秒的时间内连续变化的样子。此成果为RIKEN基干研究所田原分子光谱研究室竹内佐年专职研究员和田原太平主任研究员与国立大学法人北海道大学的武次彻也教授等共同研究的成果。
       分子的异构化是,被称为异构体的物质间相互交换关联的化学种间物质的基本的化学反应。在我们看东西的时候,最初由光引起,并在视网膜中吸收光的蛋白质中会发生这个反应,它是很多重要的生化学过程的关键。因此,在异构化反应中,弄清分子实际上是如何变形的是一个非常重要的课题。在此之前的研究中,虽然能够查出化学反应前后的分子构造,但是要观测到反应变化的过程中分子慢慢变形的样子是十分困难的。
       研究组用紫外线光照射二苯乙烯的分子,使它发生异构化反应,用新型拉曼光谱法“时间分解飞秒拉曼光谱法”观测到了分子从顺异构型变为反异构型的样子。具体的做法是,在反应进行的过程中用100兆分之一的光脉冲照射正在变形的二苯乙烯分子,二苯乙烯分子瞬间振动,并精密的确定其振动数。结果发现随着异构化反应的进行,振动数降低10%。此实验结果用最先进的量子化学计算并详细分析后得出,不是二苯乙烯的苯基的运动而是质量较小的氢原子引起了分子的变形。通过此研究明确了反应中各个原子的运动情况,实现了化学反应中,对分子使其构造连续变化的过程的追踪。
       此研究成果有望在弄清化学反应进行过程中起决定作用的被称为“过渡状态”的瞬间状态构造方面作出贡献。本成果发表在美国的学术杂志《Science》(11月14日号)上。

2008.11.14 弄清维持白蚁的强力木质分解能的惊人的肠内共生构造
-家白蚁的原生生物与细菌的多重共生机制被阐明-
   

要点
对家白蚁肠内原生生物的细胞内共生细菌的基因组进行了完全解读
占肠内细菌群的7成的共生细菌,吸收空气中的氮并供给营养成分
对木质生物质能资源利用及防除害虫等应用研究的基础构筑作出贡献

       独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长)对木材的世界性害虫家白蚁的肠内原生生物的细胞内共生细菌的基因组进行了完全解读,这在世界上属首次成功。此成果为RIKEN基干研究所(玉尾皓平所长)环境分子分解科学研究小组的前田生物工程学研究室的本乡裕一合作研究员,大熊盛也副主任研究员及RIKEN基因组科学综合研究中心(现在的生命信息基础研究部门)基因组基础设施序列技术小组的丰田敦上级研究员(现在的国立遗传学研究所特任副教授),服部正平特邀主管研究员(东京大学教授),系统基本信息解析研究小组(现基干研究所苯环取代系统研究组)的Vineet K. Sharma研究助理等研究组的成果。
       家白蚁是日本,中国,美国等世界各地木造建筑物的害虫,导致严重的经济损失。从纤维素这样的不与人的食料构成竞争的原料开发出下一代生物燃料的观点,白蚁的强悍的木材分解能力,在世界上引起人们的关注。但是,提供这种能力的肠内共生微生物的大部分不能通过成功的培养而得到,共生机制的具体内容不详。
       研究中,小组从以前确立的不能培养的细菌种中,运用基因组完全取得法,完全解读了家白蚁肠内负责分解纤维素的原生生物的细胞中细菌的基因组序列。通过此实验得出,这种细菌把原生生物木质分解的产物的一部分作为能量从空气中吸收氮,进而分解原生生物的氮废弃物,并作为氮的供给源这样一个循环过程。白蚁的饵料木材中几乎不含有氮。因此占肠内细菌群的7成的共生细菌从空气中吸收氮,合成必须的氨基酸和维他命,通过氮废弃物的在循环,家白蚁和原生生物不再缺乏氮,发挥出惊人的木材分解能力和增殖能力。
       此次,完全解读了家白蚁的增殖过程中所必须的共生细菌的基因组序列。通过完全解读,有望开发出新的木质生物质能的利用法和害虫的防除方法。
       本研究成果刊登再美国科学杂志《Science》(11月14日号)上。

2008.11.11 国际药理遗传学研究连盟,开始对哮喘等进行新的共同研究
-为了定制医疗的实现,确立适合没个人的开药法-
   

       独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长)基因组医科学研究中心(CGM,中村祐辅中心长)与美国国立卫生研究所(NIH,艾瑞斯德浩尼所长)药理遗传学研究网络(PGRN,斯考特怀斯议长),NIH所属的3个研究机构(国立一般医学研究所∶NIGMS,国立癌症研究所∶NCI,国立心脏·肺·血液研究所∶NHLBI)为了阐明药剂的有效性和副作用与个人的遗传因子间的关系,在2008年4月设立的国际药理遗传学研究连盟(Global Alliance for Pharmacogenomics:GAP)进行研究。此研究于2008年11月开始,加上以前的共同研究,此次一共开始5项共同研究。
       RIKEN遗传基因多项研究中心(SRC)从2008年4月1日起,更名为RIKENCGM。一直以来SRC研究通过遗传基因的水平来把握个人体质的不同,致力于以符合个人特点的诊断,医疗,预防,开药这种定制医疗的实现为目的的研究。而CGM将继续强化并推进这种研究。
       美国NIH研究组连盟PGRN,得到NIH所属的NIGMS,NCI,NHLBI的协助,展开了体内药剂作用和药物动态与不同的个人遗传基因间的关系的研究。
       GAP有效利用CGM和PGRN双方的研究能力和资源,开展了共同研究及举办论坛等合作。2008年4月创立时期,作为共同研究的第一步,开始了遗传因子对乳腺癌治疗药物的影响的研究等5项共同研究。此次又开始了遗传因子与哮喘治疗药物的应对性之间的关系等研究等共5项共同研究。
       通过这些共同研究的进展,加速查明了与药剂的有效性和副作用相关的遗传因子,如果将这种想法活用于临床药物治疗的话,那么通过向各个患者开出最适合他们体质的药剂,有望实现国际水平的保健医疗。

2008.11.11 举办“将象棋棋手的‘直观思考’科学化”讨论会
-象棋研究课题方面的首次成果发表-
   

要点
RIKEN,富士通,日本象棋连盟以“象棋中的脑内活动的探索研究”为题举办讨论会
职业棋手与脑科学研究的最前线的研究者直接对话
网罗世界绝无仅有的“直观思考”研究的最前线

       独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长,以下RIKEN)与富士通有限公司(野副州旦社长,以下为富士通)以及有限公司富士通研究所(村野和雄社长)得到社团法人日本象棋连盟(米长邦雄会长,以下日本象棋连盟)的协助,于2007年4月开始 “象棋中的脑内活动探索研究”的课题研究。为便于一般人能够容易的理解此项研究的最新成果,决定于2008年11月23日(星期日)举办讨论会。此研究是以阐明象棋棋手在对局中的直观的情况判断和与棋步的决定过程相关的脑的神经回路的信息处理机制,了解人类特有的直观思考结构为目的的研究。
       这个研究项目得到了象棋棋手的协助,利用以MRI为首的从脑外测测量的最先进的测量仪,将职业棋手和业余棋手的脑活动进行比较和分析。在讨论会上,将通过分析得到的关于直观构成的最新成果简单易懂的介绍给一般听众。
       在这次讨论会上,通过RIKEN的野依良治理事长,富士通的间塚道义董事长,日本象棋连盟的米长邦雄会长的致辞和RIKEN脑科学综合研究中心的年轻研究者们的成果发表,接触到了世界绝无仅有的“直观思考”研究的最前线。
       本次讨论会是作为独立行政法人科学技术振兴机构(北泽宏一理事长)于2008年11月22日(星期六)到24日(星期一)在国际研究交流大学村(东京-ODAIBA)举办的“科学广场2008~地球的未来 日本的提案~”的一部分而进行的。

2008.11.10 将甲烷氧化反应生成的分子的散乱状态可视化,观测复数的反应路径 -甲烷与氧原子的反应,是“插入反应”还是“脱去反应”-
   

要点
平流层中氧原子与甲烷的化学反应在实验室再现
甲烷氧化反应生成的分子轨迹通过离子化来区分
“插入”,“脱去”两个反应的存在通过屏幕投影得到确认

       独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长),就平流层的最基本反应之一活性氧原子(O*)与甲烷分子(CH4)的反应,区分了生成分子甲基(CH3)的振动和旋转状态,成功的使其散乱分布可视化,这在世界尚属首例。并首次通过实验证明了一直以来引起争论的O*的“插入反应”和“脱去反应”这两个反应路径是共同存在的。此成果为RIKEN基干研究所(玉尾晄平所长)铃木化学反应研究室的高口博志专职研究员(现任广岛大学副教授),小城吉宽基础科学特别研究员,铃木俊法主任研究员的研究成果。
       在引起关注的臭氧空洞的平流层,活性氧原子(O*)是各种化学反应进行的重要物质。臭氧(O3)被太阳的紫外线分解生成的(O*)具有非常高的反应性,与甲烷分子(CH4),一氧化氮,水等周围的分子进行高速的化学反应。其中代表性的例子就是O*与CH4发生的反应中生成羟基(OH)和甲基(CH3)。众多研究结果表明,以微观的视角来看这个反应的话,O*插入到C-H的原子结合间,形成甲醇(CH3OH)的反应中间体使反应进行下去,这被认为是插入反应。但是另一方面,O*从C-H结合键的外侧脱去氢原子,不形成中间体而使反应进行,因此认为它是脱去反应。但是,无论哪种反应路径结果都生成了相同的分子,区分开来观察是很困难的,在此之前没有解释清楚。研究组让O*和CH4在真空中碰撞,区别化学反应生成的CH3的振动旋转状态,计算测量它以多大的速度和怎样的角度射出,通过散乱的样态观测到了两条反应路径的共同存在。并且通过理论计算测定了“脱出反应”的反应壁垒的高度为5.6kcal/mol。要想解释这种复杂的化学反应,就应该突破从前的研究方法,创新实验手段。今后这种方法将成为能对更多的化学反应作出前所未有的详细研究的重要手段。
       本研究成果刊登在英国化学会科学杂志《Physical Chemistry Chemical Physics》的网络版(11月7日∶日本时间11月8日)上。

2008.11.07 将新的活动时间机制导入行动所必须的脑的功能层
-对复杂多样的行动进行无障碍学习的脑型机器人的新的开发之路-
   

要点
关于脑产生行为的过程,以前的空间层机制被新模式代替
实现神经系统的功能层,对一般原理的理解作出贡献
用装置了神经活动的多时间尺度模型的人形机器人确认具体数据

       独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长)关于动物在行动的时候,脑内发现的功能层特性,提出神经活动的时间尺度机制,代替了以前的空间层机制,并通过实际操作证明采用这种机制的机器人可以学习复杂的动作模式,作出动作。此成果为RIKEN脑科学综合研究中心(田中启治中心长代行)动作认知行动研究小组的谷淳小组长,山下祐一技术员等的研究成果。
       动物复杂多样的行动和运动是通过各种场合下重复使用的运动最小单位的动作(运动初始动作)及其灵活的组合这种功能层来实现的。在此以前的研究认为,这个阶层是由相当于初始运动的低级系数和相当于初始运动组合的高级系数这个空间层组成(局部表现模式)。但是,从解剖学角度来看,在脑的运动皮质中,没有发现与这个局部表现模式相对应的明确的空间层构造,对于产生行为的功能层是通过怎样的神经机制产生的还不明了。
       研究小组提出了多时间尺度模型这个新的神经线路模式代替了局部表现模式。这个模式假设了活动的时间尺度存在差异的神经细胞(神经元)群的存在。在实验中使用了通过多时间尺度模型来控制运动的小型人形机器人。结果,机器人学习了将手伸向物体,抓住物体,将物体上下移动等原始的动作以及包含这些动作组合的复数的行动样式,成功的作出了动作。并且,通过灵活变化已学习的动作部件的组合,机器人成功的以新的行动样式作出了动作。通过对模式化神经回路的分析,证实了不同的神经活动的时间尺度起着自己组织原始运动以及组合原始运动的作用这个阶层性的功能分化的实现。
       这个研究结果有望对脑的行为生成神经机制的理解作出贡献。而且,提出的多时间尺度模式使这次实验的机器人与以往的相比学习了更加多样的动作,并将原始的动作灵活的组合在一起。通过发展这种模型,看护机器人将会在活跃于社会,为开发更高层次的机器人作出贡献。
       此研究成果发表在科学杂志《PLoS Computational Biology》(11月7日的网络版)上。同时,机器人实验得到了索尼公司的协助。部分研究成果的实施得到了文部科学省特定领域研究的科学研究经费的扶助。

2008.11.07 召开2008年日中糖组学研讨会
   

       11月7日在上海交通大学文选楼内,RIKEN与上海交通大学共同举办2008日中糖组学研讨会。此次研讨会的主题是生物学意义及在转化医学中的应用。RIKEN方面由系统糖生物学研究部门主任谷口直之等7名研究人员参加,与会者约100名。

2008.11.06 从人类胚胎干细胞成功制成拥有层构造的大脑皮质组织
-开拓第二代干细胞医学应用的组织形成技术-
   

要点
利用干细胞,大脑皮质组织在试管内产生,效率高达70%
世界首次产生与生物体相似拥有立体构造和特有神经活动的大脑皮质组织
开发对不同大脑皮质区域选择性的分化诱导技术

        独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长)从小鼠及人的ES细胞造出控制脑的高级机能的大脑皮质组织。此大脑皮质组织拥有与生物体相似的立体构造,并再现了部分特有神经活动。这在世界上尚属首例。此成果是以RIKEN生长再生科学综合研究中心(竹市雅俊中心长)细胞分化器官生长研究小组的笹井芳树负责人,永乐元次研究员为中心的研究组的研究成果。
       在此之前,研究组一直在做使从小鼠和人类ES细胞提取的多样的中枢神经系的神经细胞等在试管内分化的研究。但是,在此前的研究中,主要研究如何控制各个神经细胞的分化,大多数神经细胞都整齐的集合在一起,很难形成有机能的“神经组织”。
       此次,研究组重新开发了研究方法,此研究方法是由利用ES细胞进行大脑分化的无血清浮游培养法(SFEB法)改良而来的“SFEBq法”,以原来效率的一倍以上,高达70%的效率对大脑皮质前驱细胞进行了分化诱导。对大脑皮质前驱细胞继续进行立体的浮游培养,成功的形成了大脑皮质特有的层构造立体组织。值得一提的是,利用人体ES细胞的分化物造出了与人类胎儿的大脑皮质相似的4层组织构造(成人的皮质为6层)。并且利用这种方法形成的大脑皮质组织能够形成一定的神经网络,能自发的进行大脑特有的同期神经活动,诱导的大脑皮质组织能够显示部分与生物体组织相似的神经活动。通过添加不同的诱导因子,成功的对拥有大脑皮质中的运动区周边领域,视觉区周边领域,中转嗅觉的嗅脑,管理记忆的海马周边区域这四个特征的神经组织进行有选择的分化诱导。
       希望这个研究成果能为使用组织进行研究的第二代再生医疗以及药物研究做出贡献。另外还清楚了试管内神经组织可以进行自我组织,这也具有十分重大的意义。
       本研究成果,一部分将作为文部科学省“再生医疗的可行化项目”的一个环节被实行,预计刊登在美国科学杂志《Cell Stem Cell》网络版(11月6日号)上。另外,《Cell Stem Cell》将在11月号杂志的封面上刊载用SFEBq方法由人的ES细胞进行自我组织化形成的大脑皮质组织。

2008.11.06 RIKEN接收汶川地震中受灾的研究生
   

       11月6日RIKEN基本决定接收汶川地震中受灾的11名研究生来RIKEN研修3个月,已通知了中方相关机构与大学。11名研究生分别来自中科院5名,四川大学与西南交通大学各3名。拟定接收期间为2009年1月6日至3月27日。在此期间研究生将被派往RIKEN相关研究室,在先进的科研条件下,进行先端基础研究实习。RIKEN理事长,诺贝尔奖获得者野依良治教授将接见11名研究生。此次接收活动的相关旅费及滞留费等全部由RIKEN方面承担。

2008.11.04 从冷冻保存16年的死亡小鼠作出克隆个体
-开发使灭绝动物复活的新技术-
   

要点
从冻结死亡的细胞内,成功取出完整的细胞核
证实了以脑细胞为首,几乎全部的组织和血液细胞都可以进行核移植
通过独立核移植法,成功的从死亡细胞的核中克隆出个体

       独立行政法人理化学研究所(野依良治理事长)用小鼠做实验,首次成功实现从冻结死亡生物体克隆个体,而这在以前被认为是不能的。此成果为RIKEN生长再生科学综合研究中心(竹市雅俊中心长)基因组重组研究小组的若山照彦组长,若山清香研究员等的研究成果。
        以前虽然有用克隆技术使西伯利亚的永久冻土中发现的长毛象等灭绝动物复活的想法,但是挖掘出来的组织的细胞已经死亡,对于当时的只能用活细胞进行核移植的技术来说这种想法是不能实现的。即使核移植能够实现,细胞核被长时间冻结,不确定这种完全被破坏的细胞核是否正常。
       研究小组,在接近永久冻土的条件下(零下20度)利用保存16年的小鼠,开发了新的核移植技术,从冻结死亡生物体成功克隆出正常小鼠。此次造出克隆小鼠的最有效率的细胞,竟然是最难造出克隆个体的脑由来细胞,并发现从其他脏器及血液由来的细胞也可以造出克隆个体。研究小组还发现,从克隆胚建立胚胎干细胞,并将其再次进行核移植会改善克隆个体的成功率。
       此研究证实了即使是冻死的完全破坏的细胞,细胞核也能够维持正常,如果利用细胞核即使是从死去的细胞也能创造生命。如果利用这个方法,今后就能使从永久冻土中挖掘出的灭绝动物复原。
       本研究成果刊登在美国科学学会纪要《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America: PNAS》11月3日网络版上。

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