高速でき裂が完治する自己治癒セラミックスを開発 ～骨の治癒がヒントに！フライト中にヒビを治す航空機エンジン用部材の実現へ大きな一歩～ 物質・材料研究機構と横浜国立大学の研究グループは、自己治癒セラミックスが、骨の治癒と同じく炎症・修復・改変期という３つの過程で治癒することを発見しました。さらに骨の治癒の仕組みをヒントに、セラミックスの治癒を促進する物質を結晶の境目に配置することで、航空機エンジンが作動する１０００℃において、最速１分で、き裂を完治できる自己治癒セラミックスの開発に成功しました。 自己治癒セラミックスは１９９５年に横浜国立大学の研究グループにより発見されて以来、航空機エンジンタービン用の軽量耐熱材料として世界的に注目されてきました。しかし治癒の仕組みが未解明であり、また１２００～１３００℃の限られた温度領域でしかき裂を完治することが出来ないため、治癒機構を解明し、様々な温度域

ポイント ヘッドホン型ワイヤレス脳波センサを新たに開発し、予め準備した曲に対するユーザの脳波反応に基づいて、自動で作曲を行う人工知能を開発した。 従来の自動作曲では、曲の特徴を細かく指定する必要があったが、本センサと人工知能により曲と脳波の関係を機械学習することが可能になり、指定なしで作曲が可能になった。 今後、音楽刺激を用いて個人のメンタル状態を活性化させ、潜在能力を常に発揮可能なシステムの開発に期待。 大阪大学 Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ（ＣＯＩ）拠点は、ＪＳＴ（国立研究開発法人 科学技術振興機構）のセンター・オブ・イノベーション（ＣＯＩ）プログラムによる支援のもと、脳マネジメントにより潜在力を発揮するスーパー日本人の実現を目指し、医脳理工・産学連携のプロジェクトを進めています。 このたび、沼尾 正行（大阪大学 産業科学研究所　教授）、大谷 紀子（東京都市大学 メディア情

ポイント ４０億年にもおよぶ生物進化の中で、光合成の代謝系がどのように誕生したのか、またその進化的な原点は何だったのかということは、これまで不明でした。 地球誕生後の極めて初期に地球上に出現し、光合成を行わないメタン生成菌に、光合成においてＣＯ２から糖を合成するための代謝経路の原型を発見しました。 進化の過程で、光合成代謝に関わる各遺伝子が現在のものに進化してきた分子機構が明らかになるとともに、光合成機能を活用した食糧やバイオ燃料生産の増産につながることが期待されます。 ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、神戸大学の蘆田 弘樹　准教授（奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科　元助教）と河野 卓成　学術研究員（奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科　博士後期課程単位取得退学、本研究成果を元に現在博士号申請中）、立命館大学の松村 浩由　教授らは、光合成でＣＯ２から糖

ポイント 海の中にどんな魚が生息するかを明らかにするには、これまで多大な労力と長期間の調査、高度な専門知識が必要だった。 海水中のＤＮＡを解析し、わずか１日の調査で１２８種もの魚類のＤＮＡを検出した。 採水だけで短期間に多地点の魚類相を明らかにでき、外来種の侵入や分布拡大の調査、アクセスが難しい深海や危険な汚染水域、生物採集の禁止区域での活用が期待される。 ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、山本 哲史　学術研究員（神戸大学）、益田 玲爾　准教授（京都大学）、荒木 仁志　教授（北海道大学）、近藤 倫生　教授（龍谷大学）、源 利文　特命助教（神戸大学）、宮 正樹　生態・環境研究部長（千葉県立中央博物館）らの研究グループは、海水中に含まれる排泄物などのＤＮＡから周辺に生息する魚種を明らかにする新技術を使うことで、目視観察よりも効率の良い魚類生物相調査が可能なことを明らかにしました。 従来、

ポイント 細胞の「かたち」は現在の細胞の機能に影響するが、細胞分裂によって元のかたちが失われた後の将来の機能や運命への影響は不明だった。 過去のかたちが将来の運命を左右する新たな現象を、生体内の実験と数理技術とを組み合わせた手法で発見し、その分子レベルでのメカニズムを解明した。 細胞のかたちから、将来の機能や異常を予測し、病気の発症予測や診断ができる技術の開発が期待される。 ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、ＥＲＡＴＯ 佐藤ライブ予測制御プロジェクトの佐藤 匠徳　研究総括（株式会社国際電気通信基礎技術研究所 佐藤匠徳特別研究所　所長）らは、細胞の過去の「かたち」が細胞の将来の運命を左右することを見いだし、その分子レベルでのメカニズムの１つを解明しました。 細胞のかたちが細胞の機能に影響することは、１７世紀に細胞が発見されて以来よく知られていました。近年では、細胞のかたちと、その機能や

東北大学 原子分子材料科学高等研究機構（ＡＩＭＲ）の磯部 寛之　主任研究者（ＪＳＴ ＥＲＡＴＯ磯部縮退π集積プロジェクト　研究総括、東京大学 大学院理学系研究科　教授）、佐藤 宗太　准教授と折茂 慎一　教授の共同研究グループは、全固体リチウムイオン電池注１）の新しい負電極材料を開発しました。世界で初めて、「大環状有機分子がリチウムイオン電池負電極の好適材料となる」ことが示された研究成果です。この新しい分子材料（「穴あきグラフェン注２）分子（ＣＮＡＰ）」）は、汎用されている黒鉛（グラファイト）電極の２倍以上もの電気容量を実現し、その大容量は６５回の充放電後にも保たれました。また、共同研究グループは、分子材料内に精巧につくりこんだ細孔が、大きな電気容量の秘密であることを解き明かしました。新材料のもととしたのは「ナフタレン注３）」。防虫剤として良く知られた分子「ナフタレン」ですが、それを化学の力

ポイント 花粉管に受精能を与える雌しべ由来の糖鎖を初めて同定し、アモールと名付けた。 アモールの特定の糖鎖構造が植物細胞間の情報伝達を担うことを初めて示した。 化学合成したアモール末端の特異的な２糖構造が、活性を示すことを発見した。 科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業において、ＥＲＡＴＯ東山ライブホロニクスプロジェクトの東山 哲也　研究総括（名古屋大学 ＷＰＩ トランスフォーマティブ生命分子研究所　教授）と水上（郡司） 茜　補佐員（現・愛知学院大学 助教）らの研究グループは、植物の受精率を高める糖鎖注１）「アモール」を発見しました。 花のオスである花粉が雌しべの先端に受粉すると、花粉は花粉管を伸ばし、受精が起こります。雌しべは花にとっての受精の場であるといえます。これまで様々な植物での研究の知見から、雌しべには花粉管を受精可能な状態に活性化する物質が存在することが示唆されて

ポイント 腎臓の大部分は胎児の下半身の元となる特殊な細胞（体軸幹細胞）に由来することを発見した。 胎児の体軸幹細胞から腎臓の元となる細胞（腎臓前駆細胞）を作成するのに必要なたんぱく質（成長因子）の組み合わせを同定した。 マウスＥＳ細胞とヒトｉＰＳ細胞から試験管内で腎臓前駆細胞を作成する方法を確立し、世界で初めて３次元の腎臓組織を作成することに成功した。 ＜要旨＞ 熊本大学 発生医学研究所 腎臓発生分野の太口 敦博（医学教育部博士課程　大学院生）、西中村 隆一　教授らの研究グループは、マウスＥＳ細胞注１）およびヒトｉＰＳ細胞注２）から世界で初めて糸球体注３）と尿細管注４）を伴った３次元の腎臓組織を作成することに成功しました。 腎臓は血液を糸球体でろ過し、さらにそこから尿細管で必要なものを再吸収することで尿を産生し、体内の体液バランスの維持や血圧調整に重要な役割を果たしています。しかしながら、

理化学研究所（理研） 生命システム研究センター 発生動態研究チームの大浪 修一　チームリーダーと髙山 順　研究員の研究チームは、線虫C. elegans注１）の受精の際に精子のカルシウム透過性チャネル注２）が卵子の中に「受精カルシウム波注３）」を引き起こすことを明らかにし、精子が卵子を活性化する新しい仕組みを解明しました。 動物の一生は、精子と卵子が受精することから始まります。卵子は物質の合成をほとんど行わない不活発な細胞ですが、精子と受精すると活発に物質を合成し、細胞分裂を始める胚へと状態が大きく転換します。これを「卵子の活性化」と呼びます。この転換のきっかけとなるのが、卵子内のカルシウム濃度変化が伝播していく現象「受精カルシウム波」です。 研究チームは、精子が受精カルシウム波をどのように引き起こしているかを明らかにするため、体が透明かつ遺伝学的実験が容易な線虫C. elegansを用い

ポイント ヒトｉＰＳ細胞から眼全体の発生を再現させる２次元培養系を世界で初めて開発。 この培養系で得られる同心円状の帯状構造（ＳＥＡＭ）から機能的な角膜上皮組織を初めて作製。 ｉＰＳ細胞を用いた角膜上皮再生治療法へのヒトへの応用や、眼のさまざまな部位の再生医療開発に寄与。 大阪大学 大学院医学系研究科 脳神経感覚器外科学（眼科学）の西田 幸二　教授、林 竜平　寄附講座准教授らの研究グループは、ヒトｉＰＳ細胞に対して、細胞自律的注１）な分化を促し、眼全体の発生を再現させる２次元培養系注２）を開発しました（図１）。これまでは眼の後ろの部分（網膜や網膜色素上皮など）のみを誘導する技術は報告されていましたが、眼の前の部分（角膜や水晶体等）と後ろの部分（網膜や網膜色素上皮等）の両方を同時に誘導できる技術は本成果が世界で初めてです。 失明につながるような重篤な角膜上皮疾患に対しては、ドナー角膜を用いた

藤田　誠 （ふじた　まこと） （東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻　教授） 戦略的創造研究推進事業 研究領域「医療に向けた自己組織化等の分子配列制御による機能性材料・システムの創製」研究代表者 分子が自発的に集まって機能化する「自己組織化」の仕組みは、DNA（デオキシリボ核酸）の二重らせん構造の形成など、生命現象の至るところで見ることが出来ます。東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻の藤田誠教授は、生体系の自己組織化を人工的に応用し、化 学合成の新たな原理の確立を目指す研究に取り組んでいます※1。酵素に匹敵する反応や新薬開発への応用などが期待されています。 無理やりではなく穏やかに結合させる 藤田教授は、従来の化学合成を「無理やりつくるイメージがあった」と指摘します。時には高温高圧といった条件の下で、力づくで化学反応や物性転換を引き出してきたというわけです。生体系の自己組織化は、それと

ポイント 植物の雄（花粉管）が雌（卵細胞）を探すための誘引物質を感知する受容体を発見した。 複数の受容体が協調して雌のシグナルを感知し、花粉管を伸長させることを解明した。 受精の仕組みの解明の他、種子生産の効率化や異種間受精の技術開発が期待される。 ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、ＥＲＡＴＯ東山ライブホロニクスプロジェクトの東山 哲也　研究総括（名古屋大学 ＷＰＩ トランスフォーマティブ生命分子研究所　教授）と光技術グループの武内 秀憲　博士研究員（現所属：オーストリア グレゴール・メンデル研究所）らは、被子植物の雄である花粉管が、雌である卵細胞を見つけるために用いる受容体キナーゼ注１）を発見しました。 花粉管は、自身を伸長させることで雌しべの中を進み、卵細胞を含む雌しべの奥深くの最終目的地まで精細胞を運ぶという、受精するための重要な役目を担っています。東山教授らは、花粉管を誘導す

ポイント 大腸菌などの遺伝子組換え生物により有用物質を生産するバイオプロセスにおいて、菌体を効率的に回収する方法が切望されている。 合成生物学的アプローチにより、大腸菌に特定の波長の光を認識できる光センシング機能を付与することで、光により細胞を凝集させ、菌体を回収する技術の開発に成功した。 本技術は、シアノバクテリアを含めた他の微生物への応用も可能で、光制御型の新しいバイオプロセスの研究開発がさらに加速することが期待される。 国立大学法人東京農工大学 大学院工学研究院 生命機能科学部門・グローバルイノベーション研究機構の早出 広司（ソウデ コウジ）　教授は、大腸菌に対して、特定の波長の光を照射することにより細胞を凝集させ、沈殿回収する技術の開発に成功しました。 大腸菌などの遺伝子組換え生物による有用物質の生産は、バイオ医薬品をはじめ、その重要性がますます高まっています。とりわけ、バイオエネ

ポイント 直射日光による強光や曇天による弱光など野外の光強度は不安定だが、「変動する光環境ストレス」に対する植物の光合成応答のメカニズムは解明されていない。 光合成の電子伝達に関わる２つのサイクリック経路が、変動する光環境での光合成応答に重要な役割を果たすことを明らかにした。 野外の変動光環境に対する光合成の調節メカニズムを解明して、植物の生産性向上の技術開発に貢献する。 ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、千葉大学 環境健康フィールド科学センターの矢守 航　助教らは、光合成電子伝達注１）に関わる２つのサイクリック経路注２）（ＰＧＲ５依存経路注３）、ＮＤＨ依存経路注４））が、弱光と強光を繰り返す「変動する光環境」で光合成応答を最適化するのに重要な役割を果たすことを明らかにしました。 光は植物の光合成に必須で、植物は光合成の機能を守るためにさまざまな環境応答メカニズムを備えています。直射

ポイント 化学反応をコンピューター制御できる人工細胞型の微小反応容器を開発。 生命機能に学ぶ高機能な分子コンピューターや分子ロボットの開発に期待。 「生命とは何か？」を解き明かす技術や医薬応用に期待。 東京工業大学 大学院総合理工学研究科の瀧ノ上 正浩　准教授らは、熱平衡状態注１）から大きく離れた系の化学反応をコンピューター制御できる「人工細胞注２）型微小リアクター」の開発に世界で初めて成功した。 細胞が膜小胞によって化学物質を取り込んだり排出したりする現象に着目して制御理論を発案した。この制御理論に基づき、マイクロ流路技術を利用して微小な水滴を電気的に融合・分裂させ、微小水滴の内外への化学物質の供給と排出を制御する微小な化学反応容器（人工細胞型微小リアクター）を開発した。さらに、このリアクターを利用し、熱平衡状態から大きく離れた化学反応に特徴的なリズム反応（化学物質濃度が増減して規則的な

ポイント ヒトＥＳ細胞から下垂体ホルモン産生細胞への分化誘導方法を確立 誘導した下垂体細胞は実際にホルモンを分泌し、生体と同じ機能を明示 下垂体機能不全マウスへの移植による、治療効果を実証 名古屋大学 大学院医学系研究科（研究科長　髙橋 雅英）糖尿病・内分泌内科（教授　有馬 寛）の須賀 英隆（スガ　ヒデタカ）　助教（責任著者）および、理化学研究所 多細胞システム形成研究センター（センター長　濱田 博司）器官誘導研究チームの辻 孝（ツジ　タカシ）　チームリーダー、大曽根 親文（オオゾネ　チカフミ）　リサーチアソシエイト（筆頭著者）、同センター立体組織形成研究チームの永樂 元次（エイラク　モトツグ）　チームリーダーらのグループは、ヒト胚性幹細胞（ＥＳ細胞）注１）を用い、下垂体注２）前葉のホルモン産生細胞注３）を分化誘導させる方法を確立しました。 本研究成果は、英国科学誌『Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍ

ポイント 電子の自転運動と液体金属の渦運動が量子力学的に相互作用することを世界で初めて証明した。 電子の自転運動が液体金属流に応じて変化する性質を使った全く新しい発電方法を発見した。 発電装置を超小型化し、ナノサイズの電源技術や流体速度計への応用が期待される。 ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業において、ＥＲＡＴＯ齊藤スピン量子整流プロジェクトの東北大学 大学院理学研究科の高橋 遼（大学院生、兼　日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター　実習生）、日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センターの松尾 衛　副主任研究員、東北大学 原子分子材料科学高等研究機構／金属材料研究所の齊藤 英治　教授らは、液体金属中の電子の自転運動を利用した新しい発電法を発見しました。 原子や電子のようなミクロの世界を考える量子力学注１）では、電子は自転運動をしていることが知られています。 本研究グループでは、水銀やガ

（４）事実関係 Ａ元グループリーダーの指示に基づきＢ元プロジェクトスタッフおよび事務担当のプロジェクトスタッフが預け金および品名替の実務処理を行っていたことを確認した。なお、Ａ元グループリーダーは、Ｂ元プロジェクトスタッフなどへの指示を認めていないが、証言および資料からＡ元グループリーダーが預け金や品名替の指示を行っていたと判断した。 ２．不正使用の発生要因 （１）納品確認者であった研究者が、発注の必要性を判断するプロジェクトスタッフと共同して不正を働き、取引先企業もこれに荷担した（平成１８年度まで、研究者に納品確認を委ねる仕組みであり、チェック機能が不十分であった）。 （２）研究者、プロジェクトスタッフおよび取引先企業は、公的研究費を正しく執行するという責任感や倫理観が著しく欠如していた（平成２４年度まで、ＪＳＴとして研究参画者に対する研究倫理講習受講の義務づけがなかった）。 ３．再発防

ポイント 血管新生では、一つ一つの血管内皮細胞が複雑な運動を行いながら、出芽・伸長・分岐・管腔形成といった二次元・三次元にわたって秩序ある血管形態をつくっていく（図１）。このしくみは、これまでの医学研究の長い歴史の中で大きな研究対象であったにも関わらず、実はいまだ十分に理解されていない。 生物学と数理科学・コンピュータ科学を融合させた研究により、血管の伸長を担う多細胞運動のしくみとして、細胞が自発的に自らを制御して自律的に動く過程と、隣接した細胞から適宜影響を受けて協調的に動く過程がうまく共存することで、全体の動きが巧みに統制されていることを明らかにした。 今回明らかにした血管新生のメカニズムは、生物の形態形成を支える共通原理になることが期待される。 熊本大学 大学院生命科学研究部 循環器内科学／熊本大学 国際先端医学研究機構の西山 功一　特任講師／主任研究員、東京大学 大学院医学系研究科

ポイント キイロショウジョウバエを用いた研究から、ステロイドホルモンであるエクジステロイド（脱皮ホルモン）生合成器官での遺伝子の発現調節に重要な役割を担う新規タンパク質を発見しました。 ステロイドホルモン生合成に関わる１つの遺伝子のみの発現調節を担う転写因子の発見は、無脊椎動物で初めての事例です。 動物のステロイドホルモン生合成メカニズムとその進化について新知見を与えると共に、昆虫のみに作用する農薬の開発ターゲットとなることが期待されます。 国立大学法人 筑波大学 生命環境系の丹羽 隆介　准教授、同生命領域学際研究センターの深水 昭吉　教授と廣田 恵子　助教、島田 裕子　研究員、同生命環境科学研究科の大学院生の小村（加和） 達也と山内 理恵子、国立研究開発法人 農業生物資源研究所の篠田 徹郎　ユニット長らは、キイロショウジョウバエを用いて、昆虫の発育に必要なステロイドホルモン注１）の生合成