研究領域名：生命システムの解明に向けた統合的ゲノム研究

1．研究領域名：

生命システムの解明に向けた統合的ゲノム研究

2．研究期間：

平成12年度～平成16年度

3．領域代表者：

小原　雄治（情報・システム研究機構国立遺伝学研究所・所長）

4．領域代表者からの報告

（1）研究領域の目的及び意義

　ヒトにいたる生命の遺伝子システムの解明をめざす。これを通して発生・再生メカニズムの解明、進化・多様化機構の解明、システム生物学への展開が期待される。このために、特定「ゲノム」4領域の要として、スモールサイエンスのクオリティとゲノム研究の俯瞰的なアプローチの両立をめざすべく、大学研究室連合ともいえる特定領域の特色を最大限活かした形で以下を中心に研究を進める。

1）ヒトにいたる進化の重要な段階の生物種のゲノム解析と機能比較をおこなう。

• 脊椎動物ゲノムの原型としての線虫、ショウジョウバエなどのゲノムの徹底的な発現・機能解析をおこない遺伝子ネットワークの抽出をおこなう。この結果に基づき発生・分化の計算機モデル化を試みる。
• 脊椎動物の前夜としての脊索動物ホヤのゲノム、脊椎動物の始まりである小型魚類のメダカゲノムの構造や発現パターンを明らかにし、脊椎動物進化メカニズム解明をめざす。
• ヒトの直前である霊長類について比較配列研究をおこない、ヒトへの進化機構の解明をめざす。

2）シーケンシングセンターなど研究支援体制を総括班に設置し、機動的・効率的な支援を行う。

3）ゲノム研究の適切な波及のために、人文系・理工系などにおける生命研究への新展開を促進する。

（2）研究成果の概要

• 遺伝子システム解明の基盤作りの達成：線虫研究では遺伝子構造、発現、機能を一体としたデータベース構築や高効率の欠失変異体収集技術開発などにより世界のセンターとして機能した。ショウジョウバエ研究では異所発現系統とRNAi系統の世界最大のコレクションを構築し、多数の遺伝子機能を解明した。
• コンピューターシミュレーションの推進：2次元パターンの利点を活かして体表模様形成などで反応拡散系によるモデル化・シミュレーションに成功し、そこに働く遺伝子クローニングにも成功した。
• Evo,Devoゲノム研究の推進：脊椎動物前夜としてのホヤの大規模EST解析及びドラフトゲノム配列決定をおこない、脊索・脊椎動物の起源と進化のゲノム側面を明らかにした。脊椎動物の始まりとしてメダカゲノム高精度ドラフト配列をほぼ決定し、フグ等との比較からサカナゲノムの進化多様化を明らかにした。この際シーケンスアッセンブラ、ゲノムブラウザも独自に開発した。最下等の脳としてプラナリア神経系のトランスクリプトーム解析から脳形成に関わる遺伝子を発見した。
• 種分化機構への挑戦：短期間に爆発的な種分化を遂げたカワスズメ科魚類（通称シクリッド）のトランスクリプトーム解析から形態の多様化に関わる遺伝子候補を見出した。高次形質が異なるマウス亜種由来の二つのマウス系統（C57BL/6JとMSM/Ms）の間で染色体を1本ずつ置換したコンソミック系統を構築し、様々な高次表現型を制御する体質関連遺伝子のマップ・同定系を開発した。
• ヒトと霊長類のゲノム比較：チンパンジー22番染色体配列決定国際共同研究を分担し、ヒトゲノムとの1％の塩基配列の違い以外に多数の欠失・逆位を見出した。血液型遺伝子など特定領域の霊長類間の配列比較を進め、霊長類におけるゲノムの変遷を明らかにした。
• 理工系との連携推進：マイクロ工学により染色体DNA1本（分裂酵母）の完全長をファイバー化することに世界で初めて成功した。
• 社会との接点研究推進：「ゲノムひろば」を実行。「研究者が街に出て、専門外の人々を対象に実物付き展示による研究発表を行う」という科学コミュニケーションのモデルを作った。
• 総括班研究支援事業：DNAシーケンシングセンターでは原始紅藻（16Mb、完全解読、Nature2004）、ホヤ（160Mb、ドラフト、Science2002）、メダカ（800Mb、高精度ドラフト、論文準備中）、ゼニゴケY染色体（10Mb、完全解読、論文投稿中）のゲノム配列決定を支援。18種の動植物のEST、9種のゲノムクローン配列決定の支援や、解析クローンの配付（24カ国、6,173件、30,241クローン）を行った。

5．審査部会における所見

A＋（期待以上の研究の進展があった）
　当該領域は、多方面の生物学研究にゲノム的アプローチを可能とする体制を提供し、異分野の研究者が協力し合う場とテーマを開拓しつつ、我が国の生物学におけるゲノム研究の基盤整備において（シーケンシングセンターの設立など）大いに成功した。研究対象とした生物種の選定に生物進化の観点を取り入れ、領域内に設定された個別研究は各々に魅力的で、独立した科学研究としても高く評価できる。いずれのテーマに於いてもシステマティックなゲノム解析を行うという目的設定が明確で、加えてその達成過程はまさにゲノム的方法論の実践であり、さらなる発展の可能性を物語る。目を転ずると、ゲノム研究と社会との接点を探る斬新な社会科学的試みにも取り組み、「ゲノムひろば」を実施したことは特筆に値する。以上、本領域は生物学全体の発展とゲノム研究の社会的認知向上に多大に貢献し、期待以上の達成度である。