本学職員を装って、保証人宅に電話し、保証人の勤務先を聞くという不審な事案がありました。

本学では、保証人の勤務先を問合せることは一切ございません。

保証人の皆様並びにご家族の皆様におかれましては、このような不審な電話に十分注意していただくとともに、関係各位にも注意を呼びかけてくださるよう、併せてお願いいたします。

東京工業大学理事・副学長（教育・国際担当）

藻類の「眼」が正しく光を察知する機能を解明
―「眼」の色は細胞のレンズ効果を防ぐために必要だった―

要点

• 単細胞緑藻のクラミドモナスの眼点色素を欠失した新しい突然変異株が、野生株と逆方向の走光性を示すことを発見
• 眼点色素を失った変異株は、細胞が「凸レンズ」として振る舞って光を集光するため、レンズ効果により光源方向を「勘違い」することを実証
• 藻類は細胞のレンズ効果に打ち勝って正しい光源方向を察知するために、光受容体の周辺に色素を濃縮・配列させたと考えられる

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院 化学生命科学研究所の植木紀子研究員、井手隆広研究員（現・理研CDB研究員）、若林憲一准教授らの研究グループは、単細胞緑藻クラミドモナスが示す走光性（照射される光に反応して生物が移動する性質^[用語1]）の正と負が、眼点への色素集積を失った突然変異株では入れ替わることを発見した。

クラミドモナスは鞭毛^[用語2]を使って水中を泳ぐ生物で、細胞の光反応行動の実験材料としてよく用いられる。クラミドモナス野生株のゲノムに対しランダム変異導入^[用語3]を行って、「野生株と逆の走光性を示す突然変異株」を単離した。次世代シーケンサー^[用語4]などによって、逆の走光性を示す原因となる遺伝子を同定したところ、カロテノイド色素^[用語5]の生合成に関わる酵素に変異が入っていたことを突き止めた。

この色素は光受容体付近に存在し、これまでは細胞の光受容の指向性を高めるために存在すると考えられてきた。しかし色素を失った細胞がなぜ逆方向に泳ぐのか検証したところ、細胞が凸レンズの役割を果たして集光し、光源が光受容体の反対側にあるときのほうが光を強く感じていることを示す結果が得られた。

細胞レンズ効果は、透明な細胞ではその存在が知られていたが、緑色のクラミドモナスにおいてもはっきりとしたレンズ効果を持つことがわかった。

これらの結果から藻類は、自らの細胞が持つレンズ効果に打ち勝って正しい光源方向を察知するために、光受容体周辺にカロテノイド色素を濃縮・配列させたと考えられる。

この成果は、東京工業大学 科学技術創成研究院 化学生命科学研究所の久堀徹教授、田中寛教授、法政大学の廣野雅文教授、基礎生物学研究所の皆川純教授、重信秀治特任准教授らのグループとの共同研究によるもので、米国科学アカデミー紀要（PNAS）オンライン版に4月27日（米国東部時間）に掲載された。

背景

クラミドモナス（学名Chlamydomonas reinhardtii, 和名コナミドリムシ）は、淡水に棲む単細胞緑藻の一種である（図1）。2本の鞭毛を平泳ぎのように動かして水中を泳ぎまわり、かつ葉緑体で光合成するという、動物と植物の両方の特徴を合わせ持った生物である。

細胞に1つ「眼点」と呼ばれる光受容器官を持ち、光の指す方向を正確に認識する。光源方向に泳ぐ正の走光性と、逆に光源から逃げて泳ぐ負の走光性を適宜切り替えることで、生存に最適な光環境へ向かう。このような特徴をもつクラミドモナスは、鞭毛の運動調節、光合成、藻類の光環境適応行動など、広い研究分野で実験材料として用いられている。

光受容器官である眼点は、カロテノイド色素を豊富に含んだ顆粒が積層しているため、顕微鏡で観察すると赤い点のように見える（図1）。そのすぐ近傍の細胞膜に光受容タンパク質「チャネルロドプシン^[用語6]」が存在する。このタンパク質は、光を受容すると開く陽イオンチャネルであり、流入した陽イオンがもとになる反応経路によって、細胞は光受容したあとの運動調節を開始する。

この「色素顆粒層」と「光受容タンパク質」がペアになっていることが、クラミドモナスの高指向性光受容を可能にしている。色素顆粒層は光をよく反射する性質をもつため、細胞の外側から来た光は増幅され、細胞の内側を通ってきた光は遮蔽されて受容体に届かない。クラミドモナスは、この「細胞の外から来た光しか感じない」というしくみよって、光の指す方向を正確に知るのである。

光受容後、2本の鞭毛（眼点に近いシス鞭毛と遠いトランス鞭毛に区別される）は打つバランスを変えることによって方向転換をする。光受容時にトランス鞭毛を強く打てば正の、シス鞭毛を強く打てば負の走光性を示す。若林准教授らは、数年前に活性酸素薬剤と活性酸素除去剤によって野生株の走光性を正または負にそれぞれ固定できることを見出したが、これらの薬剤の作動メカニズムはまだ不明である。

では、この眼点色素が失われたらどうなるのか。これまでは、「光が細胞の外からきたのか内から来たのか区別できなくなり、走光性を示さなくなる」と考えられてきた。

図1.

（左）クラミドモナス細胞と（中）その模式図。2本の鞭毛を平泳ぎのように動かして水中を泳ぐ。核を取り囲むようにして葉緑体がある。細胞の中に見える赤い点が眼点。眼点に近い側の鞭毛をシス鞭毛、遠い側をトランス鞭毛と呼ぶ。（右）眼点の模式図。赤いカロテノイド色素を含む顆粒層の直上の細胞膜に光受容タンパク質チャネルロドプシンがある。色素顆粒層が光を反射する性質をもつため、チャネルロドプシンは細胞の外から来た光にのみ反応する。

研究成果

今回研究グループは走光性の正と負が決まる反応経路の同定を目指し、その経路に異常があると考えられる突然変異株の単離を試みた。野生株ゲノムにランダムに変異を導入し、得られた突然変異体群の中から、野生株と逆の走光性を示す新しい突然変異株を単離することに成功した。lts1-211と名付けた株は、野生株が正の走光性を示すときに負、負の走光性を示すときに正の走光性を示す（図2）。次世代シーケンサー^[用語4]による全ゲノム解読などにより、lts1-211がカロテノイド生合成経路で機能する酵素に1アミノ酸置換変異をもつことがわかった。lts1-211細胞を詳細に顕微鏡観察すると、確かに眼点の色素が見られなかった（図2）。

図2.

（左）クラミドモナス培養液をシャーレにいれて右から光を当てたもの。野生株細胞は活性酸素薬剤を加えると正、活性酸素除去剤を加えると負の走光性を示す。一方、新たに単離したlts1-211株は逆の走光性を示す。（右）顕微鏡観察すると、lts1-211細胞には赤い眼点が存在しなかった。

眼点色素がないlts1-211はなぜ逆の走光性を示すのか。研究グループは「細胞レンズ効果」を仮定した。透明で球形の細胞が凸レンズのように振る舞って集光することは、ある種の菌類などで知られている。クラミドモナスにおいても、葉緑体色素を完全に失った透明な細胞では、レンズ効果を示す可能性は指摘されていた。しかし、それは直接には証明されておらず、また、葉緑体が正常で緑色の細胞がレンズ効果を示すか否かは議論が分かれていた。もしもレンズ効果を示すとすれば、光源が光受容体側でなく、その裏側にあるときのほうが、細胞は「より明るい」と感じるはずで、光源の方向を勘違いするだろう（図3）。

図3.

細胞レンズ効果仮説。野生株が正の走光性を示すような条件下で、右に光源があるとき、野生株（左）は眼点（色素層を赤、光受容体を青で示した）が右にあると色素層の光の反射により「明るい」、左側にあると、たとえ細胞がレンズ効果で集光したとしても、それは色素層で遮られて「暗い」と感じる。明るいと感じたときにトランス鞭毛を強く打って右にターンする。lts1-211細胞は色素層を持たないが光受容体は存在するので、これが右を向けば「明るい」と感じる。しかし、光受容体が左側を向いたとき、もしも細胞が集光したら、「より明るい」と判断し、このときトランス鞭毛を強く打つと左にターンするだろう。

そこで、細胞がレンズ効果を持つか否かを確かめるために、顕微鏡光源付近に絵を置き、野生株細胞からフォーカスを少し上にずらして観察したところ、確かに絵が結像した（図4）。緑色の細胞がレンズ効果をもつことが初めてはっきりと示された。lts1-211が野生株と逆の走光性を示したのは、色素顆粒層の欠失により、細胞レンズ効果によって光源方向を勘違いしたせいだと考えられる。

図4.

（左）光学顕微鏡の光源部分に、顔マークを描いたOHPシートを置いた。（中）クラミドモナス野生株細胞をガラスに貼り付けて、細胞にフォーカスを合わせた像。（右）（中）と同じ視野で、フォーカス面を細胞の上にずらしたもの。各細胞の上に顔マークが現れた。つまり、1つ1つの細胞が凸レンズとして機能したことが分かった。

つまり、眼点に存在している色素顆粒層は、「それがあることでより高い指向性が得られる」という補助的な役割ではなく、「それがなければ細胞のもつレンズ効果によって光源方向を逆側だと勘違いしてしまう」という、走光性の正と負を切り替える制御にとってなくてはならない構造であることが判明した。

今後の展開

今回得られた新しい突然変異株によって、走光性の正負の切り替えの反応経路の「根元」の部分が明らかになった。しかし、正常な色素顆粒層をもつ野生株が正負を切り替えるための、その後の反応経路の詳細はまだ明らかになっていない。今後、光受容以後の走光性の正負切り替え機構の解明を行っていきたい。そのような成果が得られれば、藻類の光受容システムの進化や、ヒトを含めた真核生物の鞭毛に共通した新たな鞭毛運動調節機構の理解につながると考えられる。

本研究は基礎生物学研究所共同利用研究「次世代DNAシーケンサー共同利用実験」のサポートを受けて実施された。

論文情報

掲載誌 :	Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
論文タイトル :	Eyespot-dependent determination of the phototactic sign in Chlamydomonas reinhardtii
著者 :	*Noriko Ueki , *Takahiro Ide, Shota Mochiji, Yuki Kobayashi, Ryutaro Tokutsu, Norikazu Ohnishi, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Kan Tanaka, Jun Minagawa, Toru Hisabori, Masafumi Hirono, and Ken-ichi Wakabayashi (*共同筆頭著者)
DOI :	10.1073/pnas.1525538113

要点

• ベンゼン誘導体からふたつの水素を取り去った「アライン」を利用して、結合不足状態にある複素環化合物を安定的に合成
• 合成した結合不足化合物はしきい値電圧の低い有機トランジスタとして機能
• フッ化水素の高視認性感知物質としても有用

概要

東京工業大学 物質理工学院 応用化学系の伊藤繁和准教授、植田恭弘大学院生、三上幸一教授のグループは、ベンゼン誘導体からふたつの水素を取り去った化学種である「アライン」にリンを含む環状アニオン化学種を組み合わせる化学反応によって、結合不足（開殻一重項）状態にある複素環化合物を安定的に合成する手法を開発した。

合成した複素環化合物はしきい値電圧の低い有機トランジスタとして機能できるため、省電力電子デバイス等への応用が期待される。また、フッ化水素を容易に検知できる材料としても有用である。

成果は5月2日、ドイツの化学雑誌「Angewandte Chemie International Edition」に掲載された。

背景

ふたつのラジカル^[用語1]を含む複素環化合物^[用語2]（1,3-ジホスファシクロブタン-2,4-ジイル、図1）は、リン原子の効果によってふたつのラジカル電子が反平行となった一重項状態^[用語3]にある。このような「結合の足りない」状態は開殻一重項とも呼ばれ、極めて不安定であるのが普通だが、適切に置換基を配置することによって空気中でも扱えるようになる。我々は以前、この開殻一重項複素環化合物がp型半導体^[用語4]としての性質を示し、しきい値電圧の低い電界効果トランジスタ^[用語5]として機能することを見出していた。

図1. 開殻一重項複素環化合物の構造式と写真

安定した化合物を得るための方法として、複素環開殻一重項分子のリン上に芳香族構造^[用語6]を導入すると、分子の特性を制御することができることがわかっていた。その方法として我々は芳香族求核置換反応^[用語7]を見出しているが、導入できる置換基が電子不足な芳香族置換基に限られ、p型半導体として有用な複素環開殻一重項構造を活用できる化合物を合成するには不向きであった。

研究の経緯

導入できる置換基が電子不足な芳香族置換基に限られていた理由は、合成前駆体である複素環アニオン^[用語8]の求核性が低いためであった。

そこで今回我々は、ベンゼンからふたつの水素を取り去った「ベンザイン」の求電子性に着目した。ベンザインは、ひずんだ炭素-炭素三重結合構造を含む極めて不安定な化学種として古くから知られており、その反応化学を利用して有用な有機化合物が数多く合成されている。高い求電子性を示すベンザインを導入する置換基として用いれば、合成前駆体の複素環アニオンが問題なく反応して安定した化合物が得られると考えた。

研究成果

まずグラムスケールで合成供給可能なホスファアルキン^[用語9]とアルキルリチウムから誘導したリン複素環アニオンを調製した。次にこれに反応させるアライン（ベンザイン構造を持つ分子種）の発生法を種々検討したところ、温度を注意深く制御しながら2-シリルトリフレートとフッ化物イオン試薬による発生法を適用することによって、複素環アニオンに芳香族構造が効率よく導入され、対応する開殻一重項化合物を空気中で安定的な濃青色固体として得ることに成功した。

用いるアライン前駆体の構造を変更すると、導入できるアリール構造^[用語10]を変化させることができる（図2）。

得られたリン複素環開殻一重項化合物の溶液を用いて簡便なドロップキャスト法^[用語11]で電界効果トランジスタ素子を作成したところ、しきい値電圧-4 Vでp型の半導体挙動を示した。また、フッ化水素（HF）を付加すると色調が黄色に変化し、塩基を作用させればフッ化水素がはずれて元に戻るため、フッ化水素検知物質ともなる（図3）。

図2. 開殻一重項複素環化合物の合成スキームと合成した誘導体のX線構造

図3. フッ化水素（HF）の脱着による色調変化

今後の展開

今回開発したアラインを用いる開殻一重項複素環化合物の合成法を活用することで、より安定で性能の高い有機半導体やセンシング材料の開発につながると期待される。

用語説明

[用語1] ラジカル : 不対電子をもつ分子種。フリーラジカル、遊離基ともいわれ、一般に不安定である。

[用語2] 複素環化合物 : 炭素以外に他の原子1個以上を含んだ環状構造（複素環）をもつ化合物。ヘテロ環化合物ともいわれる。

[用語3] 一重項状態 : 全スピン量子数がゼロの状態。電子のスピン量子数は1/2で、反平行（1/2と-1/2）だとゼロになる。

[用語4] p型半導体 : 導電に寄与するキャリアが正孔（ホール）である半導体。

[用語5] 電界効果トランジスタ : Field Effect Transistor（FET）のこと。ゲート、ソース、ドレインの3種類の端子から構成され、ゲート端子に電圧をかけると、ソース・ドレイン端子の間に電流が流れる仕組みである。このとき、ゲート端子にかける最小電圧をしきい値電圧という。

[用語6] 芳香族構造 : ベンゼンや、ベンゼンと同様の化学的性質を示す分子構造。

[用語7] 芳香族求核置換反応 : ベンゼンなどの芳香族芳香環上にある置換基が、電子を豊富にもつ求核試薬の攻撃を受けて置き換えられる反応のこと。

[用語8] アニオン : 陰イオンなどとも呼ばれ、負の電荷をもつもの。

[用語9] ホスファアルキン : リンと炭素の三重結合を含む化合物。メチンホスフィンやホスファニトリルなどとも呼ばれる。リンと炭素の三重結合を含む星間分子も知られている。

[用語10] アリール構造 : 芳香族性をもつ炭化水素構造。

[用語11] ドロップキャスト法 : 電界効果トランジスタ素子を作成する方法のひとつで、ソース・ドレインを装着した基板に溶液を塗布する。下図参照。

論文情報

掲載誌 :	Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル :	Access to Air-Stable 1,3-Diphosphacyclobutane-2,4-diyls by an Arylation Reaction with Arynes
著者 :	Yasuhiro Ueta, Koichi Mikami, Shigekazu Ito
DOI :	10.1002/anie.201601907

東京工業大学と野村総合研究所が連携協定を締結
～サイバーセキュリティ分野で世界をリードする研究・教育を推進～

東京工業大学と株式会社野村総合研究所（代表取締役社長：此本臣吾、以下「NRI」）は、4月28日に、「NRI・東工大サイバーセキュリティ教育研究共創プログラム（以下、「本プログラム）」に関する連携協定を締結しました。

野村総合研究所 此本臣吾 代表取締役社長（左）と三島良直学長（右）

この協定は、2016年4月から2年間にわたり、東京工業大学とNRIが、「サイバーセキュリティ」に関する研究・教育の推進を図ることを目的としています。本プログラムを通じて両者で共同研究を行うとともに、NRIグループ等からも講師を派遣する「サイバーセキュリティ特別専門学修プログラム」を開設し、高度なサイバーセキュリティ人材の育成を推進します。

本プログラムの特徴

インターネットに代表される、情報通信ネットワークの整備、および、情報通信技術の高度な活用の進展とともに、サイバーセキュリティに対する脅威も深刻化しています。サイバー攻撃による個人情報や知的財産の流出は、社会に対して重大な影響を及ぼし続けています。日本経済団体連合会から「サイバーセキュリティ対策の強化に向けた提言」（2015年2月17日）が出されていますが、その中で、現在わが国で大きく不足するサイバーセキュリティ人材の育成に関して企業と大学の連携が重要、と述べられています。

こうした社会的要請を背景に、本プログラムでは、東京工業大学とNRIとがサイバーセキュリティ分野の共同研究の実施と、NRIが長年の経験で得た実践的なサイバーセキュリティ攻撃に対する防御技術を提供する形で学生の教育を推進します。

また、東京工業大学は、NRIと連携する本プログラムをコアとし、楽天、NTT、産業技術総合研究所の協力も得て、東京工業大学情報理工学院に「サイバーセキュリティ特別専門学修プログラム」を2016年4月に開設しました。

連携の背景

東京工業大学では昨年4月に、情報セキュリティの分野で産学官の連携研究を推進する母体となり、企業ニーズ等に対応することを目的とした「サイバーセキュリティ研究推進体」を学内に設置し、連携先を模索していました。一方NRIは、新しい社会のパラダイムを洞察しその実現を担う「未来社会創発企業」として、IT（情報技術）分野をはじめとする先進的サービスを提供していくことを経営の基本としています。情報セキュリティ分野に関しては、「NRIセキュアテクノロジーズ」という専門会社をグループ内に有しており、昨今、サイバー攻撃やその被害が急増するなか、高度なセキュリティ人材の教育と防御技術の研究のパートナーを求めていました。

志を同じくする両者が、世界をリードするサイバーセキュリティ人材の教育と先端的な研究を実践的に大きく進めていくために、今回の協定締結に至ったものです。

NRI・東工大サイバーセキュリティ教育研究共創プログラムを設置し、以下の2分野で、連携を推進します。

• サイバーセキュリティ攻撃に対する防御技術の研究
• サイバーセキュリティ攻撃に関する高度な専門性を備えた人材の育成（教育）

共同研究

サイバーセキュリティ分野において、攻撃手法の解析を行うとともに、攻撃からの防御を行うためのツール・技法・実用化手法などに関する技術的研究を進めていきます。

人材教育

修士課程、博士後期課程、または専門職学位課程に在籍する学生を対象に、サイバーセキュリティ特別専門学修プログラムとしてNRIグループ社員が講師となる次の2科目を開講します。

1.

サイバーセキュリティ攻撃・防御第一（2単位）

2.

サイバーセキュリティ攻撃・防御第三（2単位）

• プレスリリース 東京工業大学と野村総合研究所が連携協定を締結 ～サイバーセキュリティ分野で世界をリードする研究・教育を推進～
• サイバーセキュリティ特別専門学修プログラム
• NRI・東工大サイバーセキュリティ教育研究共創プログラム

概要

東京工業大学工学院電気電子系の西山伸彦准教授らは、従来の手法より低い温度で、異なる材料を糊剤なしで接合するプラズマ活性化接合^[用語1]を利用して、シリコン基板上に半導体レーザを実現することに成功した。これによりCMOS電子回路^[用語2]プロセスを利用した大規模シリコン光集積回路の作製に威力を発揮する。シリコンはその物理的性質上、効率よく発光することができず、光源を一括集積する手法の開発が課題となっていた。

研究成果

半導体レーザ構造を結晶成長技術によりInP基板^[用語3]上に形成した基板と、SOI（Silicon on Insulator）基板^[用語4]を用意し、2つの基板に真空チャンバ中で窒素プラズマを照射した。その後150℃で2つの基板を貼り付けることにより、ハイブリッド基板を作製した。この150℃という接合温度は、従来の水分子を利用して接合する親水化接合に比べて半分以下の温度であり、これにより熱膨張係数差（熱により物体が膨張する度合いの差）による接合基板へのストレス低減が期待できる。またこの接合温度でも、その後の作製に十分な接合強度を有することができる。

このようにして作製したハイブリッド基板を加工して、半導体レーザを作製した。初期的な実験としてSOI基板に光回路を形成しないものを利用したレーザでは、室温において発振動作を実現し、しきい値電流^[用語5]64mA、しきい値電流密度850A/cm²を実現することに成功した。次にSOI基板に光回路を形成したものにおいても、同様に発振動作を達成した。シリコンリング共振器^[用語6]をハイブリッド領域の前後に配置することによって、リング共振器の共振波長に一致した波長でのレーザ発振を得た。

研究の背景

IoT（Internet of Things）、ビックデータや人工知能などの高度なデータ処理技術は、データセンターやスーパーコンピュターの発展に立脚している。これらの発展のためには、個々の部品の高速化とともに並列化技術が重要である。これまで部品やボード、ラックをつなぐ配線には電気配線が利用されてきたが、伝送帯域拡大を目指して光配線への置き換えが進み、将来的には、チップの直近まで光が浸透することが予想されている。この実現のためには、電子回路チップに利用されている材料であるシリコンとの親和性を担保しながら、大規模性を有する光集積回路を作製するシリコンフォトニクス^[用語7]呼ばれる技術が注目されている。

しかしながら、シリコンは間接遷移半導体^[用語8]であり、電流を注入しても効率よく発光することができず、光源を実現することが困難である。これに対し、従来の半導体レーザで利用されているIII-V族半導体^[用語9]、特にInP材料を異種材料接合技術を利用してシリコン基板に形成する技術が注目されており、いかに大規模でそれぞれの材料の物性を変化させることなく形成するかをポイントに研究が進められてきた。

今後の展開

今後は、さらなる低温（室温）にて接合できる技術を利用してハイブリッド半導体レーザを実現すべく、研究を進めている。将来的には電子回路チップの直近に本技術を用いた大規模光集積回路を集積することが可能になるであろう。

図1. ハイブリッド基板の光学顕微鏡写真と断面電子顕微鏡写真

図2. 作製したリング共振器装荷型ハイブリッド半導体レーザ

論文情報

掲載誌 :	Japanese Journal of Applied Physics, 52, 060202 (2013).
論文タイトル :	Low Threshold Current Density Operation of a GaInAsP/Si Hybrid Laser Prepared by Low-Temperature N2 Plasma Activated Bonding
著者 :	Yusuke Hayashi, Ryo Osabe, Keita Fukuda, Yuki Atsumi, JoonHyun Kang, Nobuhiko Nishiyama and Shigehisa Arai
DOI :	10.7567/JJAP.52.060202

「バクテロイゴ」は、プレーヤーが腸内細菌になりきり、腸内での生存をかけた陣取りバトルに挑む腸内細菌ボードゲームです。山田拓司講師（開発当時）監修のもと、大学院生命理工学研究科の学生達が、腸内細菌が私たちの腸内でどのように生活しているかということを楽しく理解し、腸内細菌そのものに興味をもってもらおうと考案しました。

2015年12月15日にリバネス出版より発売され、現在、全国の書店、東工大生協で販売されています。

腸内細菌ボードゲーム「バクテロイゴ」

「バクテロイゴ」は、小学生から一般の方々が参加したサイエンスカフェ「腸内細菌ってなんだ？」や子ども向け科学イベントでも大変好評で、子ども達から「とても楽しかった！」「もっとやりたい！」「勉強になった」といった声が多く聞かれました。開発した学生たちにとっても、このゲームを活用したイベントを通じて、研究テーマを広く伝えるスキルを磨く良い機会になっています。

画期的な取り組みとして、日本経済新聞の「キャンパス発この一品」（2016年3月30日朝刊）でも紹介されています。

ご興味がある方は、書店等にてお手に取ってみてください。

• JCHM 日本人腸内環境の全容解明と産業応用プラットフォーム
• 腸内細菌ボードゲーム バクテロイゴ ｜ リバネスショップ
• 東工大生オリジナル　腸内細菌ボードゲーム「バクテロイゴ」発売決定

2016年4月1日付で就任した、三矢麻理子監事からの挨拶をご紹介します。

このたび、東工大教員8名が、平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰において「若手科学者賞」を受賞しました。

「若手科学者賞」は、萌芽的な研究、独創的視点に立った研究等、高度な研究開発能力を示す顕著な研究業績をあげた40歳未満の若手研究者を対象としています。

科学技術分野の文部科学大臣表彰には、「若手科学者賞」の他に、特に優れた成果をあげた者を対象とする「科学技術特別賞」、顕著な功績をあげた者を対象とした「科学技術賞」等があり、「科学技術賞」でも本学から4名の教員が受賞しました。

「若手科学者賞」を受賞した東工大関係者は以下のとおりです。

関連リンク

• 東工大教員4名が平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰で「科学技術賞」を受賞

このたび、東工大教員4名が、平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰において「科学技術賞」を受賞しました。

「科学技術賞」は科学技術分野で顕著な功績をあげた者を対象としたもので、「開発部門」、「研究部門」、「科学技術振興部門」、「技術部門」、「理解増進部門」に分かれて表彰されています。

日ごろの研究活動、研究成果を認められ、本学からは「研究部門」で2名、「理解増進部門」で2名が受賞しました。

科学技術分野の文部科学大臣表彰には、「科学技術賞」の他、特に優れた成果をあげた者を対象とする「科学技術特別賞」、高度な研究開発能力を有する若手研究者を対象とした「若手科学者賞」等があり、「若手科学者賞」でも本学から8名の教員が受賞しました。

「科学技術賞」を受賞した東工大関係者は以下のとおりです。

科学技術賞（研究部門）

科学技術賞（理解増進部門）

関連リンク

• 東工大教員8名が平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰で「若手科学者賞」を受賞

3月15日東京工業大学地球生命研究所（ELSI）のELSIホールにて、「映画『オデッセイ』監修 NASAジム・グリーン氏 一般講演会」を開催いたしました。本講演会は参加申込み開始から、わずか4日間で定員の120名に達するお申し込みがありました。

たくさんの方にお越しいただき、会場は満員となりました

アメリカ航空宇宙局（NASA）の惑星科学部門ディレクターであり、現在上映中の映画「オデッセイ」の科学監修を務めたジム・グリーン氏は「The Martian: Science Fiction & Science Fact (訳：「オデッセイ」の科学における空想と現実) というタイトルで講演を行いました。

そして話題はNASAのこれからの火星ミッションに移りました。2045年の火星への有人着陸を目指し、現在NASAでは広大な大地を持つ火星の中でたった1つの着陸地点を決めるために、世界中の科学者が知恵を寄せ合っていることや、日本が行っている火星衛星のフォボスとダイモスの探査計画がとても重要であることを語りました。

ELSIでは、今回のイベントのようにたくさんの方々に興味を持っていただける講演会などを今後も開催していく予定です。

• 映画「オデッセイ」監修 NASA Jim Green氏 一般講演会を開催しました ｜ ELSI

• 第112回東都大学学生競技ダンス選手権大会 試合結果 ｜ 東部日本学生競技ダンス連盟
• 東部日本学生競技ダンス連盟
• 東京工業大学舞踏研究部（競技ダンス部）
• 東工大生のリードで全日本学生競技ダンス選手権優勝 ｜ 東工大ニュース

科学技術創成研究院 先進エネルギー国際研究（AES）センターは、このほど季刊誌「AES News」No.5　2016春号を発行しました。

本学では、2016年4月1日付けで研究体制が刷新され、新たに科学技術創成研究院（IIR）が誕生しました。このIIRのもとには6つの研究所・センターが置かれ、そのひとつが旧ソリューション研究機構AESセンターを母体とする、本AESセンターです。

AESセンターは、従来の大学研究の枠組みを越え、低炭素社会の要となる再生可能エネルギーや省エネを極限まで取り込んだ先進エネルギーシステム実現に向けて、企業や行政等が対等な立場で参加する開かれた研究拠点「イノベーションプラットフォーム」を目指しています。

同センターでは、前身組織がその活動をより多くの方々にご理解いただき、企業、自治体会員および本学教職員の連携を深めるために年4回発行していたニュースレター「AES News」を引き継ぎ、今回通算で第5号となる2016春号を発行しましたのでご案内します。

ニューレターの入手方法

• 東京工業大学科学技術創成研究院 先進エネルギー国際研究センター
• ニュースレター「AES News」No.4冬号発行
• ニュースレター「AES News」No.3秋号発行
• ニュースレター「AES News」No.2夏号発行
• AESセンター第8回シンポジウム開催報告～分散型エネルギーインフラと地域活性化

国立大学法人東京工業大学（学長：三島良直、以下「東工大」）と株式会社みらい創造機構（代表取締役：岡田祐之、以下「みらい創造機構」）は、大学での研究成果を社会に一層生かすため、組織的な連携協力に関する協定を5月13日に締結しました。

写真左より：みらい創造機構代表取締役 岡田祐之、三島良直学長、みらい創造機構取締役会長 安達俊久

東工大では本年4月より教育、研究の両面において大胆な改革を開始しており、これらの成果を社会や経済システムに還元し、社会の課題・要請に迅速に応える産学連携活動の一層の強化に取組んでいます。みらい創造機構は、新規事業創出と育成支援に多くの実績を持ち、東工大ともこれまで共同研究・学術指導の推進、人材教育支援、ベンチャー育成支援等を行ってきました。

今回の協定により、両者の協働活動を一層強化し、大学の技術・人材を活用したベンチャー創出・育成のプラットフォームの構築に加え、産学連携、国際協働活動、起業家教育等を組織的に推進していきます。特に、卓越したリーダーの下で、先端的な研究を推進する東工大の新たな研究体制「研究ユニット^※」の仕組みを活かし、社会的要請を踏まえた新たな研究ユニットの創成・運営に取り組むとともに、海外企業、大学、研究所での国際産学連携を推進していきます。

東工大との連携活動を加速・充実させるために、みらい創造機構は東工大関連ベンチャーを中心に投資するベンチャーキャピタルファンドの組成を準備中です。ファンド組成の暁には、東工大の未公開発明の早期開示を基に、技術系ベンチャーの創出を加速する取組みをともに積極的に推進していきます。

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研究ユニット：卓越したリーダーの下で、“尖った”研究を小規模なチームで機動的に推進する仕組み。原則として設置期間は5年、具体的なミッションを定め、その実現を図る。本年4月付けで10個の研究ユニットが設置されている。

• プレスリリース 東京工業大学とみらい創造機構 社会連携活動の推進に向けた組織的連携協定を締結
• 株式会社 みらい創造機構

画像情報教育振興協会（以下、CG-ARTS協会）が実施した「2015年度前期CGエンジニア検定エキスパート」において、大学院情報理工学研究科情報工学専攻修士2年（受賞当時）の犬飼康裕さんが優秀な成績を収め、文部科学大臣賞個人賞を受賞しました。

CGエンジニア検定は、文部科学省認可のCG-ARTS協会が実施している画像を中心とした情報分野のスキルアップを図るCG-ARTS検定試験の1つで、CG分野の開発や設計を行うエンジニア、プログラマのための検定です。難易度により、ベーシックとエキスパートの2種類に分かれており、犬飼さんは2015年度前期エキスパートにおいて、上位前位の受験者に与えられる上述の賞を収めました。

エキスパートでは、CGとディジタルカメラモデル、座標変換とパイプライン、モデリング、レンダリング、アニメーション、画像処理、視覚に訴えるグラフィックス、CGシステム、知的財産権、関連知識の10個の分野から出題されます。2015年度のエキスパートの受験者数は400名前後、合格率は約50%となっています。

犬飼康裕さんのコメント

• CG-ARTS協会
• 小池研究室

• グローバル理工人育成コース
• 実践型海外派遣プログラム ｜ グローバル理工人育成コース
• 2016年夏　超短期海外派遣プログラム募集 ｜ グローバル理工人育成コース
• 「2015夏　実践型海外派遣プログラム報告会」開催報告 ｜ 東工大ニュース

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5月17日12:10 シンガポール派遣のキャプションに追記・変更を行いました。

東工大の生命理工学院では、複雑で多様な生命現象を理解しようとする研究から、ライフサイエンスとテクノロジーの知識を駆使した工学的な研究に至るまで、幅広く行われております。

大隅良典栄誉教授が行うオートファジーの研究もその一つです。オートファジーとは、一言で言えば、細胞内で自分自身のタンパク質が分解される仕組みのことです。最近では、オートファジーの機能をコントロールできれば神経疾患などの治療に役立つこともわかってきており、この分野の研究に力が注がれています。

こうした功績が認められ、大隅栄誉教授は2015年にカナダのガードナー国際賞および国際生物学賞を受賞しました。ガードナー国際賞は、医学に対して顕著な発見や貢献を行ったものに与えられる学術賞で、医学に関する賞として最も顕著な賞の一つです。また、国際生物学賞は、生物学の奨励を図ることを目的として昭和天皇の在位60年を記念して創設され、生物学の研究において優れた業績を挙げ、世界の学術の進歩に大きな貢献をした研究者に授与されます。これらの受賞を記念して2015年11月に開かれた講演会では、大隅栄誉教授の他に、生命理工学の分野で研究を進めている以下4人の研究者が、各々の講演テーマに沿って生命理工学の面白さを高校生たちに伝えました。

その様子を動画にまとめましたので、ぜひご覧ください。

東京工業大学（以下「東工大」）、東京医科歯科大学（以下「医科歯科大」）、スイス連邦工科大学ローザンヌ校（以下「EPFL」）は医用工学分野での国際共同研究とイノベーションの創出についての議論を深めるため、4月19日に医科歯科大で3大学共同ワークショップを開催しました。

東工大とEPFLは、昨年6月にEPFLで共同ワークショップを行っており、今回が2回目の開催となります。今回のワークショップではテーマが医用工学ということから、医科歯科大にも参加いただき、3大学から関連の各3名、合計9名が研究成果、及びその成果の実用化についての発表を行いました。東工大からは、工学院機械系の土方亘准教授と松浦大輔助教、科学技術創成研究院の西迫貴志助教（開催当時・現准教授）が登壇しました。

また、東工大・医科歯科大の双方の成果を活用するリバーフィールド株式会社の発表もあり、最先端の技術と医療の融合についての有意義な会合となりました。

ワークショップでは、手術用ロボット、ウェアラブル、バイオセンサー等医用工学分野の広範囲な最先端の技術と医療への応用について発表が行われました。各発表後や休憩時間には講演者に熱心な質問が寄せられ、活発な議論が交わされました。

ワークショップに引き続き情報交換会を開催し、講演者、企業や3大学の関係者が意見交換を行い、懇親を深めるとともに、今後の活動に関する打合せを行いました。

懇親会

今後、理工系総合大学である東工大とEPFL、医療系総合大学である医科歯科大がそれぞれの特色を生かした協力関係を構築することで新たな国際共同研究への道筋をつけ、また、3大学と日本や欧州の企業が協業することで、新たな国際産学連携プロジェクトやイノベーションの創出に繋がることを期待しています。

• 東京医科歯科大学
• スイス連邦工科大学ローザンヌ校（English）
• 東京工業大学 科学技術創成研究院

発表のポイント

• がんの内部で、治療抵抗性を持つ悪性度の高いがん細胞が存在する「腫瘍内低酸素領域^[用語1]」を臨床で普及したMRIにより高感度で可視化できる「ナノマシン造影剤^[用語2]」の開発に成功しました。
• ナノマシン造影剤は、既存のMRI造影剤より腫瘍のみを検出する特異性や検出感度に優れ、1.5 mmの微小な転移したがんを高感度で検出することができました。
• ナノマシン造影剤は、がんの早期発見、転移を見つけること、治療効果を予測すること、治療効果判定への応用が期待でき、将来的に見落としの無い確実性の高いがん診断と治療が可能になることが期待されます。

発表概要

東京工業大学科学技術創成研究院の西山伸宏教授（ナノ医療イノベーションセンター主幹研究員）、ナノ医療イノベーションセンター　片岡一則センター長（東京大学政策ビジョン研究センター　特任教授）と米鵬主任研究員、量子科学技術研究開発機構　青木伊知男チームリーダーらは、がん内部の微小環境で悪性度や治療抵抗性に関する「腫瘍内低酸素領域」を高感度でMRIにより可視化できるナノマシン造影剤を開発しました。がん内部の低酸素領域には薬剤が十分に届きにくく、また放射線治療の効果も低くなるなど治療への抵抗性を示し、より悪性度の高いがんに変化して転移を引き起こす原因領域とされ、注目されています。開発したナノマシン造影剤は、がん組織の微小環境を検知して、MRIの信号強度を増幅するこれまでに無い機能を有しており、既存のMRI造影剤よりも優れた腫瘍特異的イメージングを可能にすることを研究チームは明らかにしました。また、ナノマシン造影剤を利用することにより、直径わずか1.5 mmの肝臓へ転移した微小な大腸がんを高感度で検出することにも成功しています。このようにナノマシン造影剤は、臨床で広く利用されている生体検査と比べて極めて低侵襲的で、体内のあらゆる臓器・組織に適用できる「イメージングによる病理診断技術」としての実用化が期待されます。また、ナノマシン造影剤は、治療において、治療前の効果の予測や治療後の迅速効果判定にも応用でき、将来的には、見落としの無い確実性の高いがん診断を可能にし、先手を打った、より確実な治療が可能になるものと期待されます。

発表内容

MRIは、放射線を使わず、磁石により体内を画像化する体に優しい診断装置です。高解像度の断層イメージングが可能で、国内で6000台程度が稼動するなど広く普及しています。日本国民の死因の第一位である悪性腫瘍（がん）のMRI診断においては、高感度化、がん組織の検出力（特異性）の向上、診断情報の高度化（微小環境の変化など）が望まれており、そのための技術開発が世界中で行われています。MRI装置の開発が進められる一方で、安全で、より高機能な造影剤の開発が、近年強く求められています。このような背景において、研究チームは、生体に対して安全で、がん組織での低pH環境に応答して溶解する「リン酸カルシウムナノ粒子」にMRI造影効果を有するマンガン造影剤を搭載したナノマシン造影剤を開発しました。このナノマシン造影剤は、造影剤を内包した内核が、生体適合性に優れた高分子材料の外殻で覆われています。ナノマシン造影剤は、血流中の環境（pH 7.4）では安定ですが、腫瘍内の低pH（6.5-6.7）においてpHに応じてマンガン造影剤をリリースします。加えて、ナノ粒子から放出したマンガン造影剤が、がん組織でのタンパク質と結合することによって、信号が約7倍に増幅する性質があります。これらの結果より、ナノマシン造影剤は、腫瘍の内部のpH（6.5-6.7）の僅かな変化に応答して、MRI信号を変化させる特性を有するものと研究チームは考えました。

そこで、ナノマシン造影剤をがん細胞の皮下移植モデルマウスに投与し、MRI計測を行ったところ、投与30分で腫瘍全体が造影され、時間の経過とともに腫瘍中心部の信号強度が増大することが確認されました（図1）。このMRI信号強度の変化は、臨床で広く利用されている造影剤（マグネビスト、Gd-DTPA）による信号強度変化よりもはるかに大きく、ナノマシン造影剤の固形がんのイメージングにおける有用性が示されました。また、腫瘍中心部で信号が顕著に増大する部分は、組織切片の免疫染色の結果から、がんの「低酸素領域(Hypoxia)」と一致し、加えて、がんの内部で乳酸が溜まる部位とも一致していたことから、ナノマシン造影剤は腫瘍内の僅かなpH変化を可視化し、結果として「低酸素領域を高感度かつ高精度でイメージングできる」ことが明らかになりました（図2）。さらに、このナノマシン造影剤をわずか1.5mmの小さな大腸がんの肝転移^[用語3]モデルにおいてMRIで計測したところ、既存の肝がん用MRI造影剤でもあるプリモビストよりも優れた検出力を示すことが明らかになりました（図3）。低酸素領域は、抗がん剤治療や放射線治療に対して抵抗性を示すことが知られており、がんの内部に低酸素領域を持つかどうかを調べることは、治療方針の決定や治療効果の検証に大変重要です。現在の医療では、がん内部に低酸素領域を持つかどうかを調べることは一般的ではなく、検査法も放射線被ばくを伴う解像度の低い方法しかありませんでした。本開発により、悪性度の高いがん細胞が潜む低酸素領域を、放射線被ばくなく、高い解像度で三次元的に解析する手段が得られ、今後、がんの性質を見極める高度な診断や、効果を確認しながら治療や創薬を進める新しい医療の形成が期待できます。

図1.

ナノマシン造影剤は、現在のMRI造影剤よりも高いコントラストでがんの検出を可能にします。さらにがんの内部の悪性度の高い領域で、より高い信号になり、がん内部の構造や特徴に関する情報を付加します。

図2.

ナノマシン造影剤はMRIでがんを検出するだけでなく、その内部構造や悪性度の診断にも役立つ可能性があります。ナノマシン造影剤はがん組織の中でも、特に悪性度の高いとされる低い酸素濃度や低pHの領域で信号が上がり白くなりました。この効果は安価な低磁場MRIでより強くなるため、臨床現場に存在するMRI装置が活用でき、がんの悪性度や治療抵抗性の診断に役立つと考えられます。

図3.

ナノマシン造影剤は、正常な肝臓では信号低下を生じ、肝臓がんでは高信号が得られたため、コントラストが非常に高くなり、肝臓へ転移した1.5 mmの微小な大腸がんを検出することができました。

今回得られた結果に関して、重要なこととして、臨床で最も広く普及している、比較的安価な低磁場1テスラMRIにより得られたものであり、高価で導入台数の少ない高磁場MRIを必要としないことが挙げられます。本ナノマシン造影剤は、低磁場のMRI装置において、特に優れた信号上昇を示すことも示されています。ナノマシン造影剤は「いつでも、どこでも、だれでも」利用でき、病変部位の検出の高感度化と診断情報の高度化を可能にする革新的MRI造影剤として今後の展開が期待されます。

なお、本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）の研究成果展開事業「センター・オブ・イノベーション（COI）プログラム」の支援によって行われました。

論文情報

掲載誌 :	Nature Nanotechnology
論文タイトル :	A pH-activatable nanoparticle with signal amplification capabilities for non-invasive imaging of tumour malignancy
著者 :	Peng Mi, Daisuke Kokuryo, Horacio Cabral, Hailiang Wu, Yasuko Terada, Tsuneo Saga, Ichio Aoki*, Nobuhiro Nishiyama*, Kazunori Kataoka* （*責任著者）
DOI :	10.1038/NNANO.2016.72

1月14日から2月3日にかけて、本学公認サークルである写真研究部と美術部による作品展が、東工大附属図書館との協働により行われました。

大岡山キャンパスの附属図書館が2011年に新しくなってから、館内で絵画や写真を展示するのは初めての試みでした。そのため、展示に適した場所や展示方法について、各サークルの学生と図書館の職員との間で意見交換を重ね、学生が積極的に準備を進めた結果、展示期間中、普段はモノトーンを基調とした図書館が華やかな空気に包まれました。

美術展の様子（地下2階）

作品展は、写真研究部による「一月展」からスタートし、1月14日から1月20日の期間、館内4か所（1階ロビー、地下1階（2か所）、地下2階）に計25点の作品が展示されました。続いて、1月21日から2月3日の期間は、「図展（とてん）」と題し、美術部の作品13点が館内2か所（1階ロビー、地下2階）に展示されました。今回の作品展の開催は、SNS（附属図書館公式Facebook、Twitter）を通じて周知したところ、多くの反響がありました。

附属図書館では、便利で快適な学修環境やサービスと、親しみや安らぎのある場の提供を目指し、今後もさまざまな企画を実施していく予定です。

• 東京工業大学附属図書館
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• 図書館リニューアルオープン ｜ 教育TOPICS

4月12日、島尻安伊子内閣府特命担当大臣（科学技術政策）が、上山隆大総合科学技術・イノベーション会議有識者議員、中川健朗内閣府大臣官房審議官（科学技術・イノベーション担当）らとともに、東京工業大学（以下、東工大）を視察しました。

廣瀬所長より説明を受ける島尻大臣

島尻大臣は、今年4月から学院としてスタートした東工大の新しい教育組織や、研究組織の改革により発足した科学技術創成研究院などについて、三島良直学長から説明を受け、その後、大学改革の課題についての意見交換を行いました。

島尻大臣からは、「東工大は、大学改革に果敢に挑戦して非常に素晴らしい大学と聞いています。また、組織を変える学長の苦労を垣間見ました。改革の先行例として評価しています」とのコメントと、理工系総合大学である東工大には大きな期待をしている旨の激励の言葉をいただきました。

引き続き、池上彰特命教授と「Society 5.0」^※1について一般の人にわかりやすく説明することの重要性に関する活発な意見交換が行われました。

意見交換の様子

最後に、東工大に設置されているWPI^※2である地球生命研究所（ELSI）にて、廣瀬敬所長による研究の概要説明を受けた後、超高圧実験室を視察し、今回の行程を終えました。

※1

今年1月に閣議決定された第5期科学技術基本計画に基づき、内閣府、及び総合科学技術・イノベーション会議が推進する未来の産業創造と社会変革に関する取り組みの1つ。「超スマート社会」を未来の姿として共有し、その実現に向けた一連の取り組みを指す。

※2

2007年度に文部科学省が開始した事業「世界トップレベル研究拠点プログラム（World Premier International Research Center Initiative）」の略称。