私たちの一生をコントロールしているメカニズムを知る

 私たちヒトの体は、約200種類の異なる機能をもった細胞が60-100兆個集まってできていますが、これは、たった一個の受精卵が、増殖（細胞数が増えること）や分化（それぞれの細胞が特別な機能を発揮するようになること）、細胞死（管理・調節された細胞の自殺）などを繰り返してできあがったものです。この過程は、発生、発達、成長、成熟などと呼ばれています。

 受精卵は、いろいろな細胞に分化する能力を持っている幹細胞あるいは前駆細胞へと分化し、適当な場所、タイミングでいろいろな刺激に応答して決まった細胞に最終分化していきます。成長後も、一部の細胞を除いて細胞増殖や分化、細胞死の能力を持っており、多くの細胞は頻繁に入れ替わっています。この細胞の新陳代謝の活性は老化に従って徐々に低下します。

 特に、生体内外の環境変化に順応するために、臓器・器官を形成する細胞が生体内外の変化に応答して細胞機能を調節します。この調節は、神経系・内分泌系・免疫系などを用いて生体内外の情報をそれぞれの細胞に伝え、これに応じて細胞内で適切な遺伝子発現やタンパク質合成が起こります。このように巨大な細胞社会を動かすために、生体は、数え切れないほどの情報伝達機構を備えています。

 一体、動物の発生、発達、成長、成熟、老化、代謝が、どういうメカニズムで調節されているのでしょうか？それに異常が起こったときに何が起こるのか？ 私たちの研究グループでは、これらのテーマに分子レベルでの内分泌制御の観点から取り組んでいます。

細胞と個体を使った研究はなぜ必要か

 細胞を個々ばらばらにして、適当な培地の入った培養器内で生育させる技術を「細胞培養法」と呼んでいます。細胞培養法の普及により、生体内で複雑に制御されている細胞の機能発現を解析できるようになりました。

 現在では、いろいろな組織・細胞の培養が可能となってきていますが、未だに培養に成功していない細胞もあります。一般に組織から取り出して培養した細胞は、組織の性質をそのまま保持しており、「初代培養細胞」と呼ばれています。生体から取り出して植え継いでいける細胞を「継代培養細胞」と言いますが、細胞系として樹立された細胞は、ほとんどの場合、染色体（遺伝子）に異常が起こっており、特殊な機能の一部を失っています。

 このような培養細胞を用いて、細胞の増殖のしくみ、細胞の分化のしくみ、細胞死のしくみ、細胞の機能発現のしくみなど、いろいろな生命現象のメカニズムの研究が盛んに行われています。また、培養した細胞を用いた毒性試験や新しい薬剤の開発、疾病の原因究明など、応用研究・臨床研究が動物実験の代替え実験法としても広く用いられています。更に、細胞の遺伝子を人為的に組換える、いわゆる「遺伝子工学」が発展し、新しい機能を有する細胞を作り出したり、その機能を調節したりすることも可能になっています。

 しかし、生体の一部を生体外で実験するという方法は、細胞自身の機能を調べるのには優れていますが、生体の全体的な機能・反応の研究の一部は実施が不可能なことは容易に想像がつきます。したがって、培養細胞を使って明らかになった生命現象は、動物個体を使って更に確認していく必要があります。

動物の一生の制御メカニズムを知る

 私たちは、食事から摂取される栄養素が、動物の発生、発達、成長、成熟、老化、そして代謝をどのように制御しているか、について、インスリン様成長因子（IGF：インスリンに類似したホルモン）やインスリンという同化ホルモンやアミノ酸という栄養素に注目して研究をしています。そのために、神経細胞、内分泌細胞、脂肪細胞、筋肉細胞、肝臓細胞などの多くの培養細胞を用いてホルモンの活性やアミノ酸自身が伝達するシグナル活性の調節機構を分子レベルで調べ、得られた結果をもとに、動物個体を用いて臓器の個々の役割と連携の仕組みを調べています。その結果、アミノ酸やホルモンの活性に異常が生じると成長の遅滞や老化の促進、代謝異常による疾病の発症が起こることがわかってきました。そこで、生体の置かれた状況が、アミノ酸やホルモンの産生・分泌や血中動態、情報伝達をどのように変化させ、その結果、動物の発生、発達、成長、成熟、老化、代謝がどのようにコントロールされているかを明らかにすることが、私たちの研究の目標です。