花粉症等のアレルギー疾患は近年爆発的に増加しており、社会問題になっています。当研究室ではアレルギー等の免疫疾患の予防に有効な機能性食品についての研究を行っています。

先日、NHKのあさイチという番組で、トウモロコシのヒゲのアレルギー予防効果について紹介されました。トウモロコシのヒゲは、雌しべの柱頭と子房との間の部分である花柱のことで、コーンシルク、南蛮毛という呼び名で古くから漢方薬として消費されてきました。我々は、このヒゲにアレルギーを予防する効果が有ることを発見しました。ヒト単球様細胞にヒゲの抽出液を添加すると、インターロイキン12というサイトカインが大量に分泌されることを見出したのです。インターロイキン12の分泌がなぜアレルギー予防に繋がるかと言うと、インターロイキン12はアレルギーを増悪させるサイトカインであるインターロイキン４の産生を抑制するからです。

ヒゲは確かにインターロイキン12を誘導しますが、本当にアレルギーを予防できるのでしょうか？そこで、アトピー性皮膚炎を発症しやすいマウスにこのヒゲを食べさせて効果を試してみたのです。その結果、写真に示すようにヒゲを食べたマウスの皮膚炎はほとんど発症しませんでしたが、普通の餌を食べさせた対照マウスは、皮膚炎が発症しました。この結果をまとめたのがグラフです。食べさせた餌中のヒゲの量に従って皮膚炎のスコアーが小さいことが判ります。最近、乳酸菌がアレルギー予防に良いと宣伝されていますが、グラフの中の乳酸菌は我々が見つけた最も強い効果のある乳酸菌ですが、これよりも強く、ヒゲを食べたマウスの皮膚炎スコアーが低いことが判ります。

この様にトウモロコシヒゲにはアトピー性皮膚炎などのアレルギーを予防する成分が含まれていることが確認できたのです。現在はどの様な成分が関与するかを研究しています。活性成分の構造や、どのようなメカニズムでインターロイキン１２を誘導できるのかなど、調べることはまだまだ沢山あります。高校生の皆さんは是非本学に入学して、当研究室でアレルギーを抑制する食品の研究をして下さい。

応用生物学部　免疫食品機能学研究室　今井伸二郎

皆さんは尋常性白斑という病気を知っていますか？

これはメラニンが減少し，皮膚の色がまだらに抜けて白くなってしまう皮膚疾患で，故マイケル・ジャクソン氏がこの病気に罹患していたとも言われています．原因はまだよく解っていませんが，患者の皮膚には過酸化水素が多く含まれていることや，過酸化水素を除去すると皮膚の色が回復することから，過酸化水素などによる酸化ストレスが関与していると考えられています．

私たちの研究室は，この酸化ストレスの観点から尋常性白斑の研究を始めています．メラニンはドーパクロムなどが重合した化合物で，非常に複雑な構造をしています．身近にあるメラニン源としては，パスタなどに使われるイカスミがあります．このイカスミを酸化するとどうなるか楽しみです．

藤沢章雄

分子生物学研究室の西です。最近、我々の研究室の研究成果（論文）が「Oncogenesis」という、がん関連の事象を扱う科学誌に掲載されました。DNA二重鎖切断という重篤なDNA損傷を修復するシステムに関わる新しい因子の同定と機能解析についてです（下図を参照して下さい）。もう少し詳しい解説は研究室のホームページをご覧ください。

論文掲載URL：https://www.nature.com/articles/s41389-020-00244-4

研究室URL：https://nishi-lab.bs.teu.ac.jp/

この研究に限らず、今回の論文でこの研究は終わりというわけではありません。この結果から考えられる新しい疑問・仮説が湧いてきます。この疑問に向き合っているときが研究の中で一番楽しい時間かもしれません。

応用生物学部の吉田です。最近、本研究室の研究成果が「Analytical and Bioanalytical Chemistry」という分析化学の専門誌に掲載されました。がんの目印となるゲノムDNAのメチル化レベルを簡単に測定する方法を開発したという研究成果になります。この研究では遺伝子組換え技術を用いて、メチル化DNAを酸化するヒトの酵素を大腸菌に作らせて、それを利用して新たな測定方法を開発しました（図）。

ご興味があればぜひ、下記URLをクリックして頂きたいのですが、科学論文は基本的にはすべて英語です。研究を行うためには、これまでの研究成果を知る必要があり、そのためには論文を読まなければなりません。つまり、研究を行うためにも研究成果を発表するためにも英語が必須です。私も常に（？）英語を勉強しておりますので、皆様も一緒に英語を勉強しましょう！

https://link.springer.com/article/10.1007/s00216-020-02745-y

アンメットメディカルニーズ (Unmet Medical Needs)という言葉をご存知でしょうか？未だ治療法が見つかっていない疾患に対する医療ニーズのことで、より具体的なものとしては、治療法が見つかっていない疾患の治療薬が含まれます。私の研究室ではこのアンメットメディカルニーズに応える治療薬の開発を目的として、大学院生や学部生が日々新しいバイオ医薬品の開発に取り組んでいます。特に我々の身体で我々の健康を保つために自然免疫で機能する“ラクトフェリン”というタンパク質に着目して研究を進めています。

ラクトフェリンはミルクに多く含まれるため、機能性食品としての開発が進んでいる分子ですが、医薬品としての開発実績はありません。えっ、食品が薬になるの？と驚いた方も多いのではないでしょうか？ここでは、私達の研究グループが見出した意外な？ラクトフェリンの機能をご紹介したいと思います。

上述したアンメットメディカルニーズの一つに、脊髄損傷治療があげられます。脊髄損傷とは事故などで、脳と身体を繋ぐ神経の束である脊髄が損傷することで、運動や感覚機能などに障害を生じる病態を指します。この治療薬として、ラクトフェリンが有望ではないかいう可能性を我々は見出しました。脊髄損傷の病態主要因は、脊髄損傷後に起こる活性化アストロサイトからのコンドロイチン硫酸プロテオグリカン (CSPG) の産生、分泌であり、CSPGを受け取った神経の成長円錐はその機能が崩壊して、神経軸索伸長が著しく阻害されることがわかっています。ラットの脊髄損傷モデルで、CSPGを消化する酵素コンドロイチナーゼABCを投与すると、その病態が著しく回復することから、CSPGは脊髄損傷の病態主要因であることが改めてわかります。したがって、CSPGは脊髄損傷治療の創薬ターゲットとして有望なことから、製薬企業はCSPGに結合して、その毒性を中和する分子を探索してきましたが、有望な分子は報告されておりません。

私の研究室では、中村真男助教を中心とする研究室グループが世界に先駆けてヒトラクトフェリン (hLF) が硫酸化グリコサミノグリカンに結合すること、特に脊髄損傷時の原因分子であるコンドロイチン硫酸 E (CS-E) に結合して、その毒性を中和することを見出しました（特許出願済み）。具体的には、ニワトリ胚脊髄神経節(DRG) 神経細胞を用いて、CS-Eによってもたらされた成長円錐の崩壊、並びにそれに伴う神経軸索伸長阻害がhLFにより回復できることを確認しました。さらに、研究室で開発した血中安定性が向上したヒト血清アルブミン (HSA) との融合製剤であるhLF-HSAは（特許出願済み）、hLF単独よりその効果を示しました。我々が狙っているアンメットメディカルニーズは、例えば、上述した脊髄損傷、敗血症（動物実験で病態発症後の治療効果を確認済み）、ガンなどで、製薬会社の知人らからはチャレンジングだねえ・・・とからかわれていますが、大いに本気です。何より嬉しいことは、この苦難を伴うチャレンジを学生がやりがいに感じてくれて、一生懸命に取り組んでくれることなのです。

12月9-12日に日豪フリーラジカル学会と国際CoQ10シンポジウムを本学メディアホールと川口湖のホテルで開催します．国際学会ではややシャイな日本人とオーストラリア（ニュージーランド）人がお互いに切磋琢磨しようと，旧友と2001年から隔年で始めた学会です．今回が8回目となります．工科大のキャンパスと温泉と富士山を楽しみながら，大いに友情を育みたいと思っています．テーマはFriendship makes all the differenceです．興味のある方はHP（http://sfrra-j2017.org/）をごらんください．

先端食品コースの阿部です。

　10月8、9日（日、祝）に紅華祭が行われましたが、楽しんでいただけたしょうか？今年来られなかった方は、ぜひ、来年遊びに来てください。

　さて、その時、私は紅華祭には行けず、遙か遠い北の地網走（写真1）で実験をしていました。私の研究分野は食品タンパク質が主ですが、今回はちょっと系統の異なる実験をしてきました。詳しいことはまだお話しできませんが、なかなかユニークな研究です。

　この研究はコンピューターサイエンス学部の先生とのコラボレーション企画で、写真はサケの写真を撮っている風景です。（写真2,3）今回は2トン弱のサケを撮影してきました。サケ1匹あたり約4キロなので、今回の撮影では、だいたい500匹くらいのサケの尻尾をつかんで撮影場所に運んだことになります。これを書いているときは、あちこちが筋肉痛ですが、これだけ動けるということは、まだまだ若いということですかね！？？

　晩御飯は「きんき」という魚をCSの先生と学生の3人で食べてきました。この魚は網走では「めんめ」といいます。身がとても柔らかく、脂もしっかりのってて、結局、背骨しか残らないほど綺麗に食べてきました。（写真4，5）

　出張は大変ですが、こういう地方の美味しいものを食べれるのは醍醐味ですねっ！！

医薬品コースの佐藤　淳です。私の研究室で取り組んでいる研究の一つを簡単にご紹介したいと思います。ちょっと、難しいかもしれませんが、医薬品コースで目指している研究、教育の方向性を理解いただけるのではないでしょうか？

自然免疫で機能するラクトフェリン

　私の研究室では、自然免疫という先天的に我々の身体が持っている免疫（感染やガンなどから我々を守っている仕組み）で機能するラクトフェリン (LF) というタンパク質に着目して、バイオ医薬品としての開発をバイオベンチャー企業と進めています。LFはミルクに含まれるタンパク質で、機能性食品としての開発が進んでおり（サプリメントはもちろんのこと、粉ミルクやヨーグルトなどに入っています）、耳にされた方も多いのではないでしょうか？そう、皆さんの身体の中でも、毎日LFがかなりの量作られていて、我々の身体を守ってくれているのです。

ラクトフェリンはガン細胞を攻撃する

　LFはガン細胞を攻撃する機能を持っており、主に2つの方法でガン細胞を死滅させます。第1の方法は、ガン細胞を攻撃する免疫細胞を元気にして、元気になった免疫細胞がガン細胞を死滅させる方法。身体の中では、主にこの働きでガン細胞を攻撃します。もう一つは、LF自身がガン細胞を直接死滅させる方法。残念ながら、この働きは強くありません。研究室では、後者のLFのガン細胞を直接死滅させる機能に着目して、この機能を高めることで、より強力な抗癌剤を開発しようと、院生を中心に取り組んでいます。詳しいことは省略しますが、LFは分子まるごとの形でガン細胞に取り込まれると、細胞内に入って、ガン細胞を死滅させます。どうも、ガン細胞に取り込まれる量が少ないために、ガン細胞を上手く死滅させられないようなのです。それなら、ガン細胞に取り込まれるLFの量を増やせば良いのでは？・・・・と考えて研究を進めています。

どうやってガン細胞により多くのLFを取り込ませるのか？

では、どのようにしてもっと多くのLFをガン細胞に取り込ませるのか？・・・これが大きな課題です。ガン細胞は、その早い増殖を維持する為に栄養分が必要であり、細胞外からグルコースやアミノ酸、さらにはタンパク質などを大量に細胞内に取り込んで生きています。LFの細胞内取り込みのために、我々はこのガン特有の代謝様式に着目しました。詳しいお話しはしませんが、簡単に言えば、ガンが細胞外からいろいろな栄養分を取り込む代謝様式を使って、このルートでどさくさ紛れに？LFを細胞内に導入しようという作戦です。実際にこの作戦をヒト肺がん細胞株に対して試みたところ、ガン細胞に対するLFの増強した細胞増殖阻害が観察され、ガン細胞の形が変化しました。現在、実際に、ガン細胞内により多くのLFが導入されているのか？など、その増強効果をもたらすメカニズムを調べています。

我々の夢は、大学発のバイオ医薬品を開発することであり、大学院生を中心として日夜、この夢を追っています。現実は厳しく、難しいですが、これを夢に終わらせることなく、ぜひ現実のものにしたいと願っています。

医薬品コース　佐藤　淳

脳梗塞の治療薬であるエダラボンは世界唯一のフリーラジカル消去薬として有名ですが，2015年6月にALS治療薬として日本で追加認可されました．2017年5月5日には米国でもALS治療薬として認可されました．1990年から開発に関係してきた者として大きな喜びです．

ALS治療ではフリーラジカル消去よりも炎症時にできるペルオキシナイトライトという活性種の消去が重要と考えています．よろしければ小生の総説https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcbn/60/1/60_16-63/_articleをごらんください．

応用生物学部　　山本順寛

さて今回は、日本の四季の代表的な風物詩である『紅葉(黄葉)』から、植物の巧妙な生存戦略と栄養リサイクル機構に関して、少し先端的な研究を交えて、解りやすくご紹介出来たらと思います。

 皆さんは、秋の落葉を見るとどのように感じるでしょうか？

『夏場元気に緑色だった葉が、寒くなってきたので元気なく黄色になり、そして落葉している』と何となく思う人もいるかも知れません。でも、この『黄葉と落葉』には、植物が厳しい自然環境に如何にして適応してきたかの知恵がたくさん詰まっています。

落葉樹は春に冬芽が発芽して葉を展開し、夏の間に盛んに光合成をして、自らを生長させ、種子を作るための養分を貯蔵します。秋になり日照が短く気温が下がってきたとき、落葉樹が緑の葉をつけたままだとしたらどうなるでしょう？葉の葉緑体での光合成能力が落ちて植物体全体のエネルギーを維持できなくなります。そこで生育に不利な時期には、一度落葉して、幹側に栄養を蓄積させ、翌年の春を待つのです。

つまり、植物は日長や温度等の外部環境を正確に把握して、自ら積極的に紅葉(黄葉)と落葉を引き起こしていることになります。

 葉の葉緑体には、光合成を効率的に行うための複数の色素が含まれており、大部分を占める葉の緑色はクロロフィルに由来し、黄色はカロテノイドに由来します。紅葉の時期に、葉が黄色くなるのは、色素の大部分を占めるクロロフィルが分解され、アミノ酸にまで分解され、隠れていたカロテノイドの黄色が現れることによるためです。このクロロフィル分解により、葉から大量のアミノ酸が幹側に移動・蓄積し、新芽の新しいエネルギーになるわけです。

 最近の私達の研究から、皆さんが毎日食べているイネにおいて、『オートファジー(自食作用)』と呼ばれる分解システムが、葉緑体の分解を担っており、植物体内のアミノ酸や窒素に代表される栄養のリサイクルに貢献していることが明らかになりました。

http://www.teu.ac.jp/press/2015.html?id=82

 緑色や赤色の蛍光を発するタンパク質（GFP、RFP）を利用したライブセルイメージング技術をイネに適用し、イネの生きた葉や根でオートファジーを可視化することに成功しました。さらに、葉緑体がGFPで光るイネを作出し、葉緑体分解の可視化にも成功しました。このような研究は、植物の栄養リサイクル機構の解明に役立つだけでなく、「効率的に栄養を利用できる植物を作る」といった応用研究への発展も考えられます。

 オートファジーは、植物に限らず、ヒトを含む動物や酵母といった「真核生物」に分類される生物が広く持っている機能で、細胞の一部を小胞で隔離し、その内部を分解するシステムです。現在、オートファジーは創薬を含めた多くの研究者が注目する生命現象の一つとなっています。

 もしかしたら樹木の黄葉や落葉にも、この『オートファジーによる葉緑体分解』が重要な役割を果たしているのかも知れませんし、研究の興味は尽きません！

 是非皆さんも、身近な植物や樹木をちょっと立ち止まって、見てみて下さい。

日常に溶け込み過ぎて気にも留めない現象にも、実は不思議や興味がたくさん隠れているかも知れませんので…

来須