谷口雄一グループ

生命の複雑な挙動を論理的に理解し次世代の薬学・医学・生命科学を創造する

東京大学大学院薬学系研究科生体分析化学教室

私たちヒトを含む生命は、ゲノムやタンパク質をはじめとする多種多様な分子の働きによって成り立っていることが知られていますが、その複雑な挙動を正確に予見し、自由自在に制御するには至っていません。

私たちの研究室では、生物学・化学・物理学・薬学・医学・AI・情報学・工学などの様々な分野の知見を融合し、従来の手法では見えなかった生命現象を捉える新しい方法論を開発しています。これにより、薬がなぜ効くのか・効かないのか、細胞ごとに異なる薬剤応答の仕組みを分子レベルで解明し、AIによる薬剤応答の予測へとつなげることで、次世代の創薬・精密医療の基盤を築くことを目指しています。

研究紹介

新原理のテクノロジーを基盤として、新規の切り口、もしくは網羅的観点からの生命理解を実現する

近代の生命科学においては、ゲノムシーケンサーや質量分析法など、新しいテクノロジーの創出によってその進展が支えられています。私たちの研究室では、従来の学問分野にとらわれることなく、各分野の最先端の知見を元に新しい画期的なテクノロジーを生み出すことにより、医学・生命科学を飛躍的に発展させることを目指しています。下記は私たちの研究室で、新規テクノロジー創出の基盤技術になりうるものとして開発、またはその検討を行っているものの一例です。

ゲノム／エピゲノム解析

ゲノムには、塩基配列だけでなく「どこが読まれやすいか」という情報も書き込まれています。私たちは独自の技術を基盤として、ゲノムの構造と機能の関係を分子レベルで解析しています。

AI・機械学習

膨大な生命データから意味を見出すには、人間の目だけでは限界があります。私たちはAI・機械学習を活用し、細胞状態の分類、薬剤応答の予測、遺伝子制御ネットワークの推定など、データ駆動型の生命科学研究を進めています。

光学顕微鏡

生きた細胞の中で分子が動く様子をリアルタイムで観る。私たちは1分子イメージング技術や超解像顕微鏡を駆使し、従来の顕微鏡では捉えられなかったナノスケールの生命現象を可視化しています。

１細胞分析

同じ組織でも、細胞は一つ一つ異なります。私たちは1細胞レベルでゲノム・トランスクリプトーム・プロテオームを解析する技術を開発し、細胞集団の平均値では見えない不均一性や希少な細胞の特性を捉えることを目指しています。

マルチオミックス解析

ある細胞や組織内にあるDNAや、RNA、タンパク質、代謝産物などの様々な生体分子の量や性質を網羅的に分析し、それらの情報を統合して行う解析。

分子動力学計算

実験だけでは見えない分子の動きを、コンピュータ上で再現する。私たちは大規模分子動力学シミュレーションにより、ゲノムの折りたたみ構造やタンパク質の挙動を原子レベルで理解することに取り組んでいます。

バイオインフォマティクス

実験から得られる膨大なデータをどう読み解くか。私たちは情報科学の手法を駆使して、データに隠された生物学的な意味を引き出すことを目指しています。

物理・数理モデル構築

生命現象を数式で記述できれば、その予測が可能になります。私たちは物理学や数学の原理に基づいたモデルを構築し、細胞や分子の振る舞いを定量的に理解・予測することに取り組んでいます。

ソフトウェア開発

新しい分析法には、それを動かすソフトウェアが必要です。私たちは研究で得られた知見を最大限に活用するため、独自の解析ツールやデータベースを開発しています。

大規模遺伝子組み替え技術

遺伝子の機能を網羅的に調べるには、数千〜数万の遺伝子改変が必要です。私たちは大規模な遺伝子ライブラリーを構築・スクリーニングする技術を用いて、薬剤応答や細胞機能に関わる遺伝子を系統的に同定しています。

ゲノム編集

狙った遺伝子を自在に書き換える。CRISPR-Cas9などのゲノム編集技術を活用し、遺伝子機能の検証や疾患モデル細胞の作製を行っています。

細胞分化誘導技術

iPS細胞や幹細胞から目的の細胞を作り出す。私たちは分化誘導のプロセスを分子レベルで解析し、より効率的で均一な細胞作製法の開発を目指しています。創薬スクリーニングや再生医療への応用を見据えています。

ハイスループット測定

一度に数千〜数万のサンプルを処理する。ロボティクスと自動化技術を活用したハイスループット解析により、従来は不可能だったスケールでの網羅的スクリーニングを実現しています。

リソグラフィー

半導体製造技術を生命科学に応用する。私たちはナノ・マイクロ加工技術を用いて、細胞や生体分子を精密に配置・操作するためのデバイスを作製し、従来不可能だった実験系の実現を行っています。

研究テーマ

ゲノムが働く仕組みを解明する

ゲノムは細胞の中でどのように折りたたまれ、どの遺伝子がいつ読まれるのか？私たちはゲノムの構造や機能を分子レベルで解析する技術を開発し、遺伝子発現制御や疾患メカニズムの解明に取り組んでいます。

研究テーマ

細胞システムの動作原理を理解する

薬剤を投与したとき、細胞内で何が起きているのか？私たちは細胞内の分子を網羅的に解析する技術を開発し、薬剤応答のロジックを一細胞レベルで解き明かすことに挑戦しています。

研究テーマ

新原理の生命分析・予測・制御技術を開拓する

どのようにしたら理想的な薬剤が生み出せるか？生命状態の本質について常に考えると共に、各分野の最先端の技術に注視することにより、理想的な生命分析・予測・制御テクノロジーの実現を追求しています。