研究室・教員

研究・教育の概要

バイオテクノロジーによる社会貢献を念頭に、特に植物の遺伝子発現制御機構を理解し、バイオ医薬品などの有用タンパク質を植物で高生産するための基盤技術の開発や、表現型を制御する仕組みの解明を行っています（図1）。

研究室に配属された学生自身が研究を論理的に理解し、知識の裾野を広げ発展させていけるように指導を行っています。定期的な研究室ミーティングに加えて、産業界から研究者・実務者を招き、企業での研究開発に必要な知識を紹介します。これらの指導を通して、低成長・グローバル社会で幅広く活躍できる人材の育成を目指しています。

主な研究テーマ

導入遺伝子の高発現化技術の開発

近年、ウィルスやプリオンの混入リスクの低さなどから、医療用ワクチンや成長因子などの有用タンパク質を生産させる宿主として植物が注目されています。一方で、生産性の低さが問題になることも多く、導入した遺伝子からタンパク質が生産されるまでの複数の過程を効率化することが求められています（図2）。そのためには、効率の決定に関わる配列の特徴を解明し、導入遺伝子の塩基配列を最適化することが必要不可欠です（図2）。そこで当研究室では、次世代シーケンサーや機械学習、最適化アルゴリズムを用いて、転写に関わるコアプロモーターの解析、転写終結に関わるターミネーターの解析、mRNAプロセシングに関わるスプライシング機構の解析、mRNAの安定性や翻訳効率に関わる5’UTR配列や3'UTR配列の解析などを精力的に行い、既存の効率を超える全く新しい配列を設計するシステムの開発を行っています。これまでに得られた成果については、複数の企業へ技術提供を行っており、タバコ葉を用いた新型コロナウィルスのワクチン生産などで実際に使用されています。

遺伝子発現による表現型制御機構の解明

遺伝子発現はその個体の表現型に直結します。この研究では、特に開花時期などの植物の繁殖成功にとって重要な形質に焦点を当てています。ゲノム配列情報や遺伝子発現データに基づいて、表現型を制御する遺伝子をゲノム網羅的に検出することを試みています（図3）。また、検出された遺伝子の発現量や質を解析して、遺伝子型や栽培条件ごとにどのように表現型に関連しているかを明らかにします。野生植物の繁殖成功度を制御する仕組みの理解や、将来的には農業への応用を目指しています。

遺伝子発現による植物の環境適応機構の解明

この研究では、植物が環境ストレス状態に巧みに耐える能力と、環境変動に柔軟に適応する仕組みに着目します（図4）。環境適応性の異なる系統を利用し、ゲノム解析により責任遺伝子を探索します。高解像度の遺伝子発現解析により、環境変動に対する応答機構の解明を目指します。