文部科学省 革新的細胞解析研究プログラム(セルイノベーション)
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セルイノベーションについて
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はじめに  |  プログラムの必要性と背景  |  期待される効果


はじめに

ライフサイエンスは、複雑かつ精緻な生命現象のメカニズム解明をめざす科学であり、新たな医薬品の開発、食料生産の増大、新たな産業の創出など、わが国の産業競争力強化の鍵となる重要な研究分野です。

生物のもつすべての遺伝子のセットはゲノムとよばれ、細胞の核にある染色体上にDNAの塩基配列というかたちで保持されています。ヒトのゲノムは30億の塩基対からなり、2003(平成15)年に、そのすべての配列がヒトゲノム計画という国際プロジェクトにより解読されました。

これを受けて文部科学省では、平成16年度から20年度まで、「ゲノムネットワークプロジェクト」を実施しました。細胞内では、ゲノムにある遺伝子の塩基配列に基づいてタンパク質がつくられ、他の遺伝子やタンパク質と複雑に相互作用しながら機能しています。このプロジェクトでは、ヒトの遺伝子やタンパク質のネットワークを解明し、得られた成果をデータベースとして整備して、発生、免疫など生命現象の研究、また、がん、糖尿病など病気の治療法の開発に向けた研究に取り組みました。

一方、これとほぼ時を同じくして、塩基配列の読み取り技術にブレイクスルーが起こりました。ヒトゲノム計画では、DNAの塩基配列を自動的に解読できるシーケンサーが使われ、これは手動の100〜1000倍もの解読速度でしたが、そのシーケンサーのさらに100〜1000倍もの速さをもつ「次世代シーケンサー」が登場したのです。

そこで、文部科学省では、平成21年度から、「革新的細胞解析研究プログラム(セルイノベーション)」を開始しました。本プログラムでは、ゲノムネットワークプロジェクトから得られた成果や、機器・設備、人材、データなどを活用しつつ、これまでなしえなかった大規模かつ多面的なゲノム関連情報の解析を、革新的なデータ産出能力をもつ次世代シーケンサーを利用して行うとともに、細胞内のようすを描き出すイメージングなどの手法も駆使して、ゲノムサイエンスの観点から、細胞を舞台とした生命のしくみを解読することをめざしています。

革新的細胞解析研究プログラム(セルイノベーション)の概要

プログラム概要図


プログラムの必要性と背景

  • 欧米およびアジア各国において、生命科学研究の基礎となるゲノム配列、ゲノム機能の研究に対して、国家プロジェクトとして積極的な支援が行われている状況の中で、今後、わが国のライフサイエンス研究をより一層推進していくためには、遺伝子発現制御、シグナル伝達、代謝制御など細胞機能のシステムを理解する研究を重点的に実施していくことが求められます。
  • ゲノム関連情報解析に用いるシーケンサーの技術的進展はめざましく、従来型と比べて桁違いの処理能力をもつ超高速の次世代シーケンサーの実用化が始まっています。米国、英国、中国、韓国などでは、すでにシーケンス拠点整備が行われ、国際協力研究も進められています。わが国のライフサイエンス分野の国際競争力を維持するためには、シーケンス拠点整備は急務であり、あわせて、シーケンサーからは大量かつ多種多様なデータが算出されることから、膨大なデータを扱うためのデータ解析拠点を整備することが必要です。
  • 発生・分化、がんなど経時変化が重要な意味をもつ生命現象について細胞レベルの解析・解明を行うためには、ゲノム関連情報解析に加え、極微量あるいは1細胞レベルで解析するための先端計測技術開発を推進していくことも重要です。
(参考) 次世代シーケンサーを用いたゲノム科学の推進
●国際ゲノムプロジェクト
・1000人ゲノムプロジェクト(2008年1月〜):民族グループから1000人分以上のゲノムを解読
・国際がんゲノムコンソーシアム(ICGC、2010年4月〜):25,000症例のがんゲノムを解読
・国際ヒトエピゲノムコンソーシアム(IHEC、 2011年3月〜):1000以上のヒト細胞のエピゲノムを解読
・1000動植物ゲノムプロジェクト(2010年1月〜):生態学的・経済的に重要な1000動植物のゲノム配列を解読


●各国におけるシーケンス拠点
・米国:次世代シーケンサーを50台以上もつセンターが4ヵ所
・英国:サンガー研究所が次世代シーケンサーを50台以上もつ
・中国:北京ゲノム研究所が次世代シーケンサーを180台以上もつ
・韓国:マクロジェン社が次世代シーケンサーを〜20台もつ


※JST 「ライフサイエンス分野 科学技術・研究開発の国際比較 2012年版」などに基づいて作成


期待される効果

細胞プログラムの解析により、がん、遺伝病などさまざまな疾患について、発症メカニズムの解明、新たな予防法、診断法、および再生医療や治療薬創出等の治療法開発に向けた基礎的知見・技術の提供が可能になります。また、発生をはじめ、重要な生命現象のメカニズムが明らかになることが期待されます。

一方、本プログラムで構築したシーケンス拠点などの基盤設備を利用して、大学や企業などのライフサイエンス研究者を広く支援することにより、幅広い研究分野への波及効果が期待されます。


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