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RESEARCH

研究内容

研究内容

​ヒトの進化の謎
わずか5~7百万年のうちに進化が起きた
​遺伝学的理由が知りたい

ヒトに最も近縁な種であるチンパンジーとヒトのゲノムは大部分が相同でありながら、

脳の複雑性やそれに伴う認知機能、学習能力には大きな差があります。

その要因の探索を、ヒトだけがもつ遺伝子に着目して行っています。

Expanding The Future From Research

研究から広がる未来

本研究室の研究は、人類がサルの仲間からどのように進化してきたかという、誰もが興味を抱く、地球史上非常に重要な問の答えにつながっています。それと同時に、私たちのゲノムが抱えている、癌などのヒトに多い疾患のリスクを新たに明らかにできる可能性を秘めています。進化的な観点からなぜヒトがある病気になりやすいのかを理解する、こうした研究の積み重ねは​、将来的に、病気の原因や分子機構をより深く理解し、対策につなげるために不可欠です。

研究手法

本研究室ではゲノム編集技術「CRISPR」を利用しています。

狙った遺伝子の切断、挿入、抑制などによって人の進化に影響したかもしれない遺伝子を探索します。

CRISPR とは 

遺伝子の切断、挿入、抑制などなんでもできる革新的な技術

Clustered Regularluy Interspaced Short Palindromic Repeats

ゲノム編集の次に私たちの研究で大活躍しているのはiPS細胞です。

私たちは脳の進化の違いに着目しており、脳での違いを調べるため、

iPS細胞のDNAを編集して、脳に近い神経系の細胞に誘導します。

iPS細胞 とは

血液や皮ふの細胞からiPS細胞をつくることができる。

どんどん増え、様々な細胞をつくれる性質から、薬の開発や再生医療への活用が期待される。​​​

筋肉細胞

Ankle and Ligaments_edited.png

神経細胞

心臓細胞

​軟骨細胞

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リアルタイムPCR装置

ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)による特定のDNAの増幅をリアルタイムで測定することで、増幅率に基づいてDNAの定量を行う。

​他にもたくさんの専用機器があります。

ポリメラーゼ連鎖反応

ゲノム配列から、ヒト進化の一端を解き明かす

ゲノム配列から

ヒト特異的なゲノム配列は、ヒトの進化に影響を及ぼすのか?

ヒトと非ヒト霊長類との違いに繋がる、ヒト特異的ゲノム配列の探索

画像25.jpg

CpG が出現するような塩基置換が、たくさん起きている領域の探索
→加えて、HARが近くに存在している箇所を発見

ヒトの遺伝子数は約2万3千個とされています

ヒトゲノムには約32億個の塩基対のDNA配列が含まれており、そのうち約2万3千個の遺伝子がタンパク質の​設計図として機能しています。

結果① ヒトの脳で高発現するノンコーディングRNA、HSTR1の発見

 HAR 
 ¦¦¦  
​   

HSTR1

HSTR1が高発現する領域の特定

画像26.jpg

「CRISPR/Cas9」を用いて、

「ヒト由来iPS細胞」からHSTR1を欠失させる

 →DNAの長さから、欠失の確認

神経分化誘導したヒト由来iPS細胞のHSTR1発現量解析

iPS細胞         →         神経上皮細胞        →        神経前駆細胞

Day0

Day1

Day3

Day5

Day7

神経分化誘導に従ってHSTR1の発現が顕著に増大する

HSTR1は脳の発生過程において機能している可能性が示唆された

→標的遺伝子の同定、調節機構の解明を目指す

HSTR1

結果② HARの塩基置換は転写制御に寄与している

HAR(ヒト加速領域)の解析

ヒト(HAR)
​チンパンジー
ゴリラ
オランウータン

→この領域を転写開始地点とする、ヒト固有の
表現型に関わる遺伝子が発現しているのではないか?

HAR

今後の展望

進化生物学:HSTR1がヒトの脳でどのように機能しているか解明する
     →ヒトと非ヒト霊長類が大きく違う原因を解明できる

     :ゲノム編集による非ヒト霊長類iPS細胞へのHSTR1導入により、

     遺伝子発現調節機構や表現型への影響を調べる(「ヒト化」が起こるのか)

進化医学:HSTR1が影響する、ヒト特異的な疾患の解明をする

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