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1 平成 20 年度実施方針 P06011 バイオテクノロジー 医療技術開発部 1. 件名 : プログラム名健康安心プログラム ( 大項目 ) 機能性 RNA プロジェクト 2. 根拠法 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構法第 15 条第 1 項第二号 3. 背景及び目的 目標近年の研究により 我々哺乳類を含む高等生物の細胞中には 従来のタンパク質をコードするRNAとは異なり タンパク質をコードしていないにもかかわらず転写される non-coding RNA(ncRNA: 非コードRNA) が多数存在することが明らかになった これらは 機能性 RNAとして 発生や細胞分化の過程において重要な役割を果たしており 癌や糖尿病などの疾患の発生にも深く関わっているものと考えられている 本プロジェクトでは バイオインフォマティクスの活用による機能性 RNAを推定する技術の開発 機能性 RNA 解析のための支援技術 ツールの開発 及び機能性 RNAの機能解析を行うことにより 本研究分野における我が国の優位性の確立を目指す また 本プロジェクトにおける成果を素早く特許化することにより 将来的な医療 診断分野における新産業の創出に貢献する 最終目標( 平成 21 年度 ) 機能性 RNA 候補をゲノム上から推測するバイオインフォマティクス技術を確立する また 機能性 RNAを高感度 定量的かつ網羅的に捉える新しい方法 手法の確立と 機能性 RNAをゲノムワイドに解析するためのツールを確立する これらのツールを活用して 機能性 RNAの機能解明に取り組む また ヒト疾患に関連する機能性 RNA 及び発生 分化などをはじめ細胞機能に重要な働きを示す数十個の機能性 RNA 候補の機能解析を行い 医薬品開発や再生医療等に有用な基盤知見の取得や 基盤技術の構築を目指す 中間目標( 平成 19 年度 ) 二次構造 機能を有するRNA 配列を推測する 機能性 RNAの分子機構の発現に必須の因子を同定するとともに 必要な実験系の確立を行う また 疾患関連等の細胞をターゲットに機能解析を行うことができる実験系を確立する 4. 実施内容及び進捗 ( 達成 ) 状況独立行政法人産業技術総合研究所生物情報解析研究センターセンター長渡辺公綱氏を研究開発責任者 ( 以下 プロジェクトリーダー という ) とし 以下の研究開発を実施した 1

2 4.1 平成 19 年度までの実施内容 (1) 研究開発項目 1 機能性 RNAの探索 解析のためのバイオインフォマティクス技術の開発 新規機能性 RNAをゲノム配列から発見するためには RNAの二次構造を考慮した配列の比較 アラインメント クラスタリングが不可欠である 従来の技術では膨大な計算時間と記憶容量が必要なために実現が難しかったため 革新的アルゴリズムとソフトウェアの開発を行った 平成 19 年度までに 新規アルゴリズムに基づく以下のソフトウェアを開発し すべて査読つき英文誌に発表した SCA RNA: 2 本のRNA 配列の高精度 超高速な構造アラインメント (Bioinformatics (14)) McCaskill-MEA: RNA 配列の多重アラインメントからの共通二次構造の正確な推定 (Bioinformatics 23(4)) RNAmine: 機能性 RNA 候補の共通二次構造 二次構造モチーフの抽出 (Bioinformatics (20)) Murlet: RNA 配列の多重構造アラインメント 厳密なSankoffアルゴリズムを改良して省メモリ 高速化 世界最高性能 (Bioinformatics (13)) MXSCARNA: SCARNAアルゴリズムを活用したRNA 配列の超高速構造アラインメント 世界最高性能かつ同レベルで最高速 (BMC Bioinformatics 2008, 3:33) Rfold: RNAの二次構造予測 アラインメントに必要な局所的な塩基対確率行列を正確に計算する始めてのソフトウェア (Bioinformatics (3)) Stem Kernel: 潜在的な二次構造を網羅的に考慮してRNA 配列の比較を行うカーネル法に基づいたソフトウェア (J. Bioinfo. & Comp. Biol Oct; 5(5)) これらのソフトウェアを活用し 複数のゲノム配列の比較とゲノム内の相同領域の比較に基づき ヒトゲノム配列から1 万種類以上の機能性 RNA 候補を予測した さらに 予測した機能性 RNA 候補から機能解析に進める候補を絞り込むことを目的としてマイクロアレイを設計し 研究開発項目 3 の機能解析グループと連携して情報処理を開始した 既知の機能性 RNAに関する情報と 新たに予測した新規機能性 RNA 候補の情報を統合した機能性 RNAデータベース (frnadb) を設計し また frnadb と連携して動作するゲノムブラウザ UCSC GenomeBrowser for functional RNA s を開発してプロジェクト内で利用可能としたほか 一部を一般公開した (2) 研究開発項目 2 機能性 RNA 解析のための支援技術 ツールの開発 (RNAマススペクトロメトリーの開発と応用) キャピラリLC 型質量分析装置 MALDI-QIT-TOF 型質量分析装置 2

3 およびフーリエ変換 (FT) 型質量分析装置を駆使して プロジェクトの最終目標値であったサブフェムトモルオーダーでのRNAの高感度測定にすでに成功している この技術を駆使して多くの微量 RNAの測定に成功し なかでも精子形成に関与するpiRNAを解析したところ3 末端がほぼ100% の効率で2 O メチル化されていることを発見し論文発表した また 本技術を駆使することにより m irnaなどの機能性 RNA( 分子量 7,000-10,000) を断片化することなく直接解析することに成功している さらに 質量情報からmiRNAを帰属するアルゴリズムを開発し 組織由来 mirnaの直接プロファイリングに成功した また 安定同位体標識 RNAを用いてmiRNAの絶対定量系を構築した 本技術と革新的なアイデアに基づくRNAマスフィンガープリント法の開発に成功し そのRNA 配列予測アルゴリズムとともに特許を出願した ( 世界初 ) 本手法によれば 得られたRNA 断片の質量情報のみを用いてヒトおよびマウスゲノムからRNAの遺伝子領域を迅速に特定することができる さらに本手法を強化するため CID 解析情報を自動的に配列に帰属させるアルゴリズム (CIDチェッカー ) を開発し特許出願した また微量 RNAの調製を支援するツールとして 全く新しい発想の多検体アフィニティークロマトグラフィーである往復循環クロマトグラフィーの試作にも成功している 実際に ヒトおよびマウス由来 ncrnaやm irnaの単離精製に成功している ( 機能性 RNAの検出 同定技術の開発 ) マイクロアレイ基板 S-Bioを用いたMPEX 反応法に関しては所定の感度が出るなど 当初の目標項目はモデル実験系において全て達成できた Photo -DEAN 法によるRNA 検出法に関しては RNAではDNAで発揮される感度等の性能に至っていない (RNAの新規合成基盤技術の開発) RNA 新規化学合成法において 原料となる 2 位を保護したアミダイト モノマーの効率的合成法の開発に成功し 特許出願した これを用いて高純度の長鎖 R NA(110mer) を安価に合成できることを実証し H19 年より研究用 RN A 合成受託を開始した ( 世界初 ) (3) 研究開発項目 3 機能性 RNAの機能の解明 ( 医療応用を標的としたmiRNAの機能解析 ) ヒトの間葉系幹細胞およびマスト細胞から 1 千種類以上の新規 mirnaを単離することに成功し その一部の機能を解明し特許を出願した また癌細胞から その増殖に影響を与えるmiRNAを発見した 人工誘導多能性幹細胞(iPS 細胞 ) におけるmiRNAの発現パターンを解析し そのクローン細胞の取得効率を上昇させるmiRNAを同定した mirna 遺伝子の一つをノックアウトしたマウスを作成し 個体レベルでその機能を解明した ( 世界初 ) (mirnaの新規機能と作用機構の解析) mirna 機能の中心的因子 (Ago) と共通構造を持つPiwiファミリー蛋白質の 3

4 高品質抗体を作製し Piwiファミリーに結合する新規低分子 RNA 群 (pir NA) を発見した さらにpiRNAの生合成機構が全く新規なシステムであることを解明した ( 世界初 ) ( 長鎖 ncrnaの機能解析 ) mrna 型のncRNAの細胞内局在性を調べた結果 細胞核に局在しているものが多いことを発見した 細胞核内のRNAをノックダウンする新規な方法の開発に成功し この方法の多面的な条件検討の結果 様々な核内 ncrnaの機能解析に有効であることを証明した 上記実験系を用いて1つの核内 mrna 型 ncrna が細胞内構造維持に寄与する新規機能を持つことを発見した ( 世界初 ) ヒトの癌組織と正常組織におけるセンス アンチセンスRNAペアの発現解析を行い 癌に特異的な発現パターンを示すものを多数同定した また同領域から産生される50 塩基前後の新規低分子 RNAを多数発見した (4) 総合調査研究 機能性 RNAの研究開発動向に関する情報調査を行った 4.2 実績推移実績額推移 ( 百万円 ): 17 年度 18 年度 19 年度 20 年度 21 年度 一般会計 605* 特許出願件数 ( 件 ): 1 10(2) 9(4) 論文発表件数 ( 報 ): フォーラム件数 ( 件 ): *: 経済産業省執行分 *:( ) 内は外国出願 事業内容独立行政法人産業技術総合研究所生物情報解析研究センターセンター長渡辺公綱氏をプロジェクトリーダーとし 以下の研究開発を実施する 実施研究体制については 別紙参照のこと 5.1 平成 20 年度事業内容 (1) 研究開発項目 1 機能性 RNAの探索 解析のためのバイオインフォマティクス技術の開発 これまでに開発した革新的アルゴリズムを改良して精度を向上させると共に 二次構造を考慮した局所配列検索 機能性 RNA 判別アルゴリズムを開発し より精度の高い機能性 RNA 予測を実現するための情報解析パイプラインの構築を行う また 従来の複数のゲノム配列の比較とゲノム内の相同領域の比較による機能性 R 4

5 NA 予測に加え ゲノム中の偽遺伝子の検索に基づく機能性 RNA 候補を抽出する さらに より有用で機能解析実験を行うべき機能性 RNA 候補を絞り込むため 組織毎の発現情報や進化的保存度などの機能関連情報の収集と整理を行う これらの情報解析結果を活用し 研究開発項目 3 の機能解析グループと連携し 機能性 R NAをターゲットとしたより詳細な発現データ 配列データの取得とそれに基づく新規機能性 RNAの探索を行う 上記研究で得られた情報および既知情報を統合したデータベースの開発を継続し当該プロジェクトの推進に活用するとともに 適宜 一般に公開する (2) 研究開発項目 2 機能性 RNA 解析のための支援技術 ツールの開発 (RNAマススペクトロメトリーの開発と応用) マススペクトロメトリー技術を応用し 世界的に優位性のあるRNA 解析技術の開発を継続して行う RNA-タンパク質相互作用ネットワーク解析の技術基盤の確立を目指して RNAマスフィンガープリント法を用いたRNA-タンパク質複合体 (RNP) 中のRNAの同定技術の開発を行う また各臓器で発現しているmiRNA のサブセット解析を目指して マススペクトロメトリーによる直接的なmiRNAプロファイリング技術の開発を行う 特に 安定同位体標識 RNAを用いた各 mirnaの絶対定量技術を確立する また ncrnaに含まれる塩基修飾を同定し RNAの質的な情報が担う生命現象を明らかにする さらに実用化を目指し 往復循環クロマトグラフィー法を利用したRNA 精製装置の研究開発を推進する ( 機能性 RNAの検出 同定技術の開発 ) マイクロアレイ基板 S-Bioを用いた MPEX 反応法に関しては マウスおよびヒトのmiRNAを検出するアレイを試作し 実サンプルを用いて検討し実用化を目指す Photo-DEAN 法によるRNA 検出法に関しては 感度向上を図る (RNAの新規合成基盤技術の開発) これまでに開発した新規 RNA 化学合成技術を用い 医薬品としての血中濃度の安定性などを目指し 新規なRNA 修飾体の合成を行う 上記過程で有用で新規な技術を開発した場合は 迅速な特許出願を目指す また 開発したバイオツールを他のグループにも提供し 機能解析を推進する (3) 研究開発項目 3 機能性 RNAの機能の解明 ( 医療応用を標的としたmiRNAの機能解析 ) これまでに同定した間葉系幹細胞 人工誘導多能性幹細胞 (ips 細胞 ) 癌細胞 疾患関連細胞等に由来するmiRNAの中で 重要な生理活性があるもの 特徴的な発現パターンを示すものを対象に in vitro 培養細胞系における細胞レベルの機能解析 ノックアウト / ノックインマウスを用いた個体レベルの機能解析を実施する これらの解析を通して 病態メカニズムや分化メカニズムとmiRNAとの関連を明らかにしていく (RNAの新規機能と作用機構の解析) 5

6 ショウジョウバエやヒトで有効性が証明されたAgoタンパク質の免疫沈降実験をマウスの様々な組織 ES 細胞 ips 細胞などで実施し 結合するmiRNAの大規模配列解析を実施する またマウスのAgo1~4の発現パターンを解析する ( 長鎖 ncrnaの機能解析 ) これまでに開発した核内 RNAノックダウン系を駆使して機能未知の核内局在 n crnaの機能解析を実施する 前年度に同定した ncrna 新機能 と類似した機能を持つncRNA 種を発見しつつ ncrnaの新カテゴリーを確立することを目的に 様々な細胞内構造体に含まれる新たなncRNAを同定するために構造体精製と含有 RNAの検出系の整備を行う 前年度までに同定したセンス-アンチセンスペアの発現パターン解析から疾患に関与するペアを選別する さらに同領域から産生される低分子 RNAの産生機構と機能解析を行う 長鎖 ncrnaを対象に 研究開発項目 1 を担当しているグループと連携し 予測された機能性 RNA 候補 ( 約 1 万個 ) のマイクロアレイを用いて組織別 / 疾患特異的発現パターンの解析 細胞画分を用いた細胞内局在解析を実施し 現行の機能解析の対象になりそうな有望な候補を選別する さらに個別の機能解析を通じて新規機能性 RNAを発見していくとともに予測の有効性を実証する 上記過程で有用で新規な機能性 RNAを同定した場合は 迅速な特許出願を目指す (4) 総合調査研究研究成果を産業化につなげるべく 機能性 RNA 研究に関する国内外の技術動向の調査および情報収集を積極的に行う 5.2 平成 20 年度予算規模一般会計 779 百万円 ( 継続 委託事業 ) 注 ) 事業規模については 変動があり得る 6. その他の重要事項 (1) 評価新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) は 技術的及び政策的観点から 研究開発の意義 目標達成度 成果の技術的意義並びに将来の産業への波及効果等について 外部有識者による研究開発の中間評価を平成 19 年度 7 月に実施し 指摘事項を踏まえ 以下の反映を行うこととした 関連する世界の技術動向を見極め 競合技術への優位性を検証し 優位性のある 基盤技術の確立 を重視して テーマの絞込み 予算の集中化を行う また 各グループの成果の相互活用をより一層具体化するなどにより研究グループ間の連携を強化し 研究促進を図る (2) 運営 管理 1 当該プロジェクトの実施にあたっては ヒトゲノム 遺伝子解析研究に関する倫 6

7 理指針 ( 平成 13 年度文部科学省 厚生労働省 経済産業省告示第 1 号 ) を厳守し研究開発を推進する また 本研究開発成果の事業化においては 経済産業分野のうち個人情報を用いた事業分野における個人情報保護ガイドライン ( 平成 製局第 1 号 ) を厳守する 2 委託先において プロジェクトリーダー 各研究開発項目に係わるチームリーダー 関連研究分野の有識者等を委員とした研究進捗報告会を年 1 回程度開催する (3) 複数年度契約の実施平成 18~20 年度の複数年度契約を行う ( 平成 20 年度に1 年間の延長契約を行う ) 7. スケジュール (1) 本年度のスケジュール : 平成 20 年 9 月研究推進委員会開催平成 21 年 2 月研究推進委員会開催 7

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Untitled 上原記念生命科学財団研究報告集, 22(2008) 113. アテローム動脈硬化に関与する単球 / マクロファージ特異的 microrna 群の同定 深尾太郎 Key words: 動脈硬化,microRNA, マクロファージ, 炎症, マウス * 東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻 緒言動脈硬化は, 先進国における死因群の主たる原因となる重大な疾患である. 加齢や生活習慣がその発症や程度に大きく関わることから,

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(2) 制度の目標 1 過去の取り組みとその評価本事業は 前述の米国のSBIRをモデルに 再生可能エネルギー分野等の技術シーズを提案公募により新規に実施するものである 2 本事業の目標中小企業等 ( ベンチャー含む ) の保有する潜在的技術シーズを活用した技術開発の推進を支援するとともに 新事業の創 新エネルギーベンチャー技術革新事業 基本計画 P10020 イノベーション推進部 1. 制度の目的 目標 内容 (1) 制度の目的 1 政策的な重要性本事業は 2001 年 3 月に閣議決定した 科学技術基本計画 における国家的 社会的課題に対応した研究開発の重点分野であるエネルギー分野や 2001 年 9 月の総合科学技術会議における分野別推進戦略であるエネルギー分野に位置づけられるものであり 新

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(案)

(案) P13005 次世代スマートデバイス開発プロジェクト 基本計画 IoT 推進部 1. 研究開発の目的 目標 内容 (1) 研究開発の目的 1 政策的な重要性次世代交通社会の実現には 自動車の燃焼システムの環境対応に加え 急発進 急停止 渋滞等による非効率な燃料消費の改善及び人の飛び出しや走行中の急な割り込み等による衝突事故の削減など 一層の省エネ化と安全走行の高度化が重要である その実現には 自動車の周辺情報を集め即座に状況を把握するシステムの構築が必要となり

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遺伝子の近傍に別の遺伝子の発現制御領域 ( エンハンサーなど ) が移動してくることによって その遺伝子の発現様式を変化させるものです ( 図 2) 融合タンパク質は比較的容易に検出できるので 前者のような二つの遺伝子組み換えの例はこれまで数多く発見されてきたのに対して 後者の場合は 広範囲のゲノム 2014 年 4 月 4 日 東北大学大学院医学系研究科 染色体転座 逆位による白血病の発症機構を解明 染色体異常に起因する疾病の病因解明に向けた新たな解析手法の確立 東北大学大学院医学系研究科の鈴木未来子講師 ( ラジオアイソトープセンター ) 山㟢博未博士 ( 医化学分野 ) 清水律子教授 ( 分子血液学分野 ) 山本雅之教授 ( 医化学分野 東北メディカル メガバンク機構機構長 ) らは 3

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プロジェクト概要 ー ヒト全遺伝子 データベース(H-InvDB)の概要と進展 個別要素技術 2 疾患との関連情報の抽出 予測のための 技術開発 平成 20 年 11 月 18 日産業技術総合研究所バイオメディシナル情報研究センター分子システム情報統合チーム 今西規 1 個別要素技術 2 課題一覧 1 大量文献からの自動知識抽出と文献からの既知疾患原因遺伝子情報の網羅的収集 2 疾患遺伝子情報整備と新規疾患遺伝子候補の予測 3 遺伝子多型情報整備 1 大量文献からの自動知識抽出と

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