本セミナーでは、二階堂愛先生を講師にお迎えし、以下の内容でご講演をいただきます。またイルミナからは2025年に発売を予定している装置不要のシングルセルソリューション、PIPseqをはじめ、最新の製品情報をご提供します。
1細胞RNAシーケンス法(scRNA-seq)は細胞型同定や分化系譜推定、細胞間相互作用などの解析に応用され、幅広い研究分野で活用されている。scRNA-seqは実験法の発展により、高精度化、大規模化、マルチモーダル化が進んでいる。
一方で、ChatGPTの登場により、ひとつのAIで複数タスクに対応できる大規模生成AI (基盤モデル)に注目が集まっている。基盤モデルは自然言語にとどまらず、科学データそのものへの応用が期待されており、オミクス分野でもAIモデルが登場している。大規模学習データを必要とする基盤モデルは、大規模データを生産できるscRNA-seqと相性が良い。
本講演では、大規模化するscRNA-seq法の技術進展のひとつとして、特別な機器を利用しないPIP-seqや高感度なQuartz-Seq2について紹介する。さらにscRNA-seqデータへの生成AIの応用について議論する。

エクソソームをはじめとする細胞外小胞(EV)は、細胞間のコミュニケーションツールとして重要な役割を果たしており、がんや炎症性疾患、神経疾患など様々な疾患に関与しています。特にEVの性質やその内包物(核酸、タンパク質、脂質など)は分泌する組織や細胞によって異なっており、体液検体中に存在するEVやその内包物をバイオマーカーとして疾患を診断する、リキッドバイオプシーに応用しようという試みがなされています。本セミナーでは、「血液を循環する組織由来細胞外小胞」と題して、血液中に流れる組織特異的なEVの解析例をご紹介いたします。

講演1
DNA損傷が引き起こすアポトーシスの経時的モニタリング：抗がん剤の効果を増強するSLFN11 の謎に迫る！
プラチナ製剤やトポイソメラーゼ阻害剤などのDNA障害型抗がん剤は、半世紀にわたり様々ながん種で使用されていますが、いまだに実臨床で利用可能な効果予測バイオマーカーが存在しません。2012年にDNA障害型抗がん剤の効果を高めることが報告されたSchlafen 11 (SLFN11)は、約半数のがん症例で発現が認められることから、バイオマーカーとしての期待が高まっています。一方で、その作用機序については謎が多く残されています。セミナーでは、SLFN11依存的なアポトーシスの発見とそのメカニズム、さらにプロメガ社RealTime-GloTM Apoptosis Assayを用いたアポトーシスの経時的モニタリングについて紹介します。

講演2
Seeing is Believing! NanoLuc® 発光テクノロジーで広がるイメージングの世界
弊社のNanoLuc® ルシフェラーゼはホタルルシフェラーゼの約100倍の輝度を誇る深海エビ由来の発光酵素であり、スプリット型のNanoBiT®を含めた一連の技術は、レポーターとして細胞内の遺伝子発現解析やタンパク質間あるいはタンパク質：低分子化合物の相互作用解析などに広く利用されています。 NanoLuc® は高輝度であるために、内在レベルのわずかなタンパク質の発現や分解、相互作用などをリアルタイムに捉えることが可能となり、細胞内でおこる重要なイベントをこれまで以上に高感度で検出することができます。今回新たに発売する発光イメージャー GloMax® Galaxy を使用することで、従来の蛍光観察で問題となっていた光毒性＆光褪色の影響をほとんど受けず、細胞にやさしい、真のタンパク質観察を実施することができます。

合成プローブによる生体分子の化学修飾は、生物学研究に有用な分子ツール創出のための強力な手法である。例えば、蛍光色素や親和性タグを細胞内や生きた動物個体内の標的タンパク質に導入することができれば、バイオイメージング、相互作用検出、活性制御など、様々な応用展開が期待される。また、脂質のように遺伝子で直接コードされていない代謝物を合成プローブで直接修飾できれば、従来の分子生物学や遺伝子工学では実現できない動態解析が可能になる。本講演では、我々が開拓してきた生体分子のin situ(その場)修飾技術とZeissの超解像顕微鏡技術を組み合わせた分子イメージング、および最新のプロテオミクス、ゲノミクス応用について紹介する。

タカラバイオは分子生物学研究用試薬とゲノム解析サービスのフロンティアとして、特に微量検体のゲノム・トランスクリプトームにおける次世代シーケンス（NGS）解析分野に注力し、高性能なNGSライブラリ調製試薬などのオミックス研究ソリューションを提供してきました。
本セミナーでは、NGS技術の基本や発展を振り返りながら、近年進歩の著しいマルチオミックス解析へのNGS解析試薬とサービスや、特にシングルセル解析を強力にサポートする新たなシステムを紹介します。
＜主な内容＞
・超高性能に進化した現代のシーケンサーとそれらを活かしたオミックス解析技術の進歩
・極微量試料の解析を可能にしたタカラバイオのNGSライブラリー調製キット
・全長解析を可能にするシングルセル調製システム：Shasta Single Cell System

抑制性免疫補助受容体PD-1の機能阻害によるがん免疫療法の成功により、自己組織やがんに対する免疫応答を監視する機構・免疫チェックポイント機構が大きな注目を集め、本機構を標的とした新規治療法の開発が世界中で精力的に進められている。しかし、治療効果の劇的な向上や副作用の低減は当初期待されたほどには進んでおらず、それらの実現に向けて免疫チェックポイント機構の形成・維持・破綻を担う分子機序のより詳細な解明が求められている。本セミナーでは、免疫チェックポイント機構について概説するとともに、近年我々が見出したPD-1の機能を制限する機構について紹介する。

QIAGEN Ingenuity Pathway Analysis (IPA) は、高品質な知識ベースと過去の研究の膨大なオミックスデータを活用することにより、自身のオミックスデータの解釈をサポートする。今回は、非常にホットな分野であるキメラ抗原受容体（chimeric antigen receptor: CAR）Ｔ細胞療法分野にフォーカスする。CAR-T 細胞療法は、再発・難治がんに対して治癒を目指せる有望な治療法であるが、持続的な有効性が得られる疾患群は未だ限定的である。現在、CAR-T 細胞の機能を変化させる研究が行われている。合理的な改変を Ｔ 細胞に加えるためには、RNA シークエンスなどの網羅的な遺伝子発現データから、T 細胞の終末分化や疲弊といった機能低下と関わる鍵分子を見出す絞り込む過程が重要である。遺伝子発現データをもとにその変動を引き起こす上流の調節分子を IPA で探索することで、CAR-T 細胞の合理的な改良開発に応用できる可能性がある。本講演では IPA に基づき演者らが進める CAR-T 細胞改変の具体例を紹介する。

バイオ計測の自動化は近年急速に発展しており、従来は職人技に依存していた多くの計測手法が自動化され、大規模で再現性の高いデータの取得が可能になってきています。本演題では、デジタルバイオ計測の自動化を例に、アカデミアにおいて簡単かつ短時間に実施できる、カスタム分注装置を活用したバイオ計測の自動化について紹介します。

生命科学4プラットフォームでは、文部科学省 学術変革領域研究「学術研究支援基盤形成」制度の下、先進的技術支援・リソース提供・技術相談などを通して、科研費による生命科学研究を最先端で支援しています。本セミナーでは、各プラットフォームの研究支援内容や申請方法、これまでの研究成果について詳しく紹介します。科研費で実施している全ての生命科学研究が支援対象となり得ますので、この機会を通じて、さらに多くの研究者の皆様に当支援活動を知っていただき、研究活動にお役立ていただけましたら幸いです。

細胞機能を人為的に操作する手法として、合成分子を用いる化学生物学や光応答性蛋白質を用いる光遺伝学が注目されています。今回、これらに関連して演者らが開発した「フォトクロミックCID技術」（CID: Chemically Induced Dimerization）を紹介します。この技術は、フォトクロミズム（光によって色や形が変わる特性）を示す合成化合物を用いて、汎用タグを融合させた蛋白質の二量化を細胞内で高速かつ可逆的に制御することで、様々な細胞内現象を操作できる基盤技術です。本セミナーでは、細胞内シグナル伝達制御や集合体形成など応用例を幾つか紹介します。
参考文献：
1. T. Mashita et al., ChemBioChem 2019, 20, 1382.
2. T. Mashita et al., Nat. Chem. Biol. 2024, https://doi.org/10.1038/s41589-024-01654-w

ロングリードシークエンス技術により、100 kb以上の核酸配列を読み取ることが可能となり、ショートリードシークエンスでは解析が困難だった反復性の高いゲノム領域やmRNAの全長配列の決定が容易になりました。また、標的領域の高深度シークエンスやシークエンスコストの削減には、相補的なプローブを使用したハイブリダイゼーションキャプチャーが非常に有用です。本セミナーでは、我々が行っているロングリードシークエンスとハイブリダイゼーションキャプチャーを組み合わせた最新の技術開発について紹介します。

In situ hybridization（ISH）法は近年の技術革新により、mRNA 1コピーレベルの高感度検出や複数遺伝子の同時検出などが可能な解析手法となりました。しかしながらコスト面に導入障壁があることや、組織サンプル由来の自家蛍光により染色シグナルのS/N比を最適化できない等、未だ解決すべき課題が多く残されていました。
東邦大学医学部 恒岡洋右先生は、in situ hybridization chain reaction法（isHCR法）をベースとした新たな蛍光ISH法を開発されました。この新しいisHCR法は、短鎖ヘアピンDNAを利用することにより数多くの利点を得た画期的なISH法です。
また同じく恒岡先生が開発されたPhotobleachingを原理とした蛍光消光システムを同時に適用することで、より高い解像度での遺伝子発現解析が可能となりました。
本セミナーでは上記の新規手法についてご解説いただくとともに、本手法によって得られた最新のご研究の成果についてご紹介いただきます。
遺伝子発現解析にご興味ない方も楽しめる内容となっております。ぜひご参加ください！！！

FDA近代化法2．0が制定され，化合物評価および医薬品開発において、ヒト由来培養細胞を用いた化合物評価の利活用が国際的に進められている．実験動物の使用を避けて、化学物質の有害性とリスク評価に関する情報を提供するための方法を示すNew approach methods（NAMs）が積極的に採用され、経済協力開発機構（Organization for Economic Co-operation and Development; OECD）では、化学物質の発達神経毒性評価において、in vitroの17アッセイが提案されている。本ランチョンセミナーでは、医薬品を含めた化合物の神経系におけるNAMsの活用、Microphysiological system (MPS)の活用について、ヒト由来中枢神経、末梢神経、脳オルガノイドを用いたデータや国際動向についてご紹介させて頂きたい。

近年、タンパク質の機能解析や設計において、機械学習を活用した多様なアプローチが可能となり、多くの新たな知見が得られている。しかし、機械学習によって提案された膨大な候補配列を実際にスクリーニングし、有用な配列を取得するためには、大量のDNA配列を用意し、それらを発現・評価・解析するためのシステムの確立が不可欠である。今回、東京大学生産技術研究所の坪山幸太郎講師をお迎えし、最先端の事例をご紹介いただくとともに、Twist Bioscienceが提供するハイスループットスクリーニングに最適な合成DNAツールを紹介する。

これまで細胞を3D観察するにはまず蛍光標識をし、コンフォーカル顕微鏡でセクショニング画像を作成するという手順が一般的に行われて来ましたが、これは蛍光標識による細胞へのアーチファクト、また蛍光励起による光毒性等が懸念されていました。
本セミナーで紹介するラベルフリー3Dイメージング技術は、その名のとおり蛍光標識を必要とせず3D観察が可能となります。また、光毒性が極端に低いことから生細胞の長時間タイムラプス観察に最適です。また、最近ではAI技術を駆使した様々は細胞解析技術を開発されています。本セミナーではそれらのAI解析技術の一部をご紹介します。

東京大学 社会連携講座「統合分子構造解析講座」では、分子構造解析に関わる産学連携による共同研究を推進している。本講座は、柏の葉スマートシティにあるレンタルラボ、三井リンクラボ柏の葉１、にオープンイノベーション拠点「FS CREATION」を設置している。この拠点において、製薬・農薬・生薬・食品・化成品製造など、分子の構造解析に関わる幅広い分野の企業と、産業界のニーズを的確に捉えながら、社会実装をめざして共同研究を進めてきている。本セミナーでは島津製作所との協業を中心に、学術と産業の両面から研究成果を紹介する。

酸素呼吸によりエネルギー生産を担う細胞小器官ミトコンドリアの生細胞観察を行うと、細長くまた枝分かれした独特な構造が、融合と分裂を繰り返しながらダイナミックに変化する様子が観察されます。ミトコンドリアの機能維持・品質管理や細胞分化・応答・細胞死等に重要な役割を持つことがわかり、活発に研究されてきました。本セミナーでは、石原直忠先生（大阪大学大学院 理学研究科 生物科学専攻）にご登壇いただき、生細胞観察を基にした、ミトコンドリアの膜構造とmtDNAのダイナミクスの研究の進展についてご紹介いただきます。

SSBDは、NBDC統合化推進プログラムの支援を受けて、2013年より構築・運用を開始したバイオイメージングに関連するデータを共有する公共リポジトリおよびデータベースです。SSBDは、欧州および米国を含めた世界規模のイメージングデータの公共リポジトリ・データベースシステムの一翼を担い、国内外のデータ共有を推進しています。本セミナーでは、バイオイメージングデータの共有に関する世界の状況、SSBD:repositoryへのデータの登録手順に加え、今後の展望について紹介します。SSBDは今後も、データの発見性や再利用性を向上させることで、研究者コミュニティ全体への貢献を目指しています。

生物学の謎のひとつであった三毛猫遺伝子の正体を突き止めた話。多様な研究財源のひとつとしてのクラウドファンディングの可能性についても紹介。