2016年12月22日木曜日

2016 ラボ合宿@栃木県那須塩原


今年は12月10日、11日の2日間、ラボ合宿がありました。
昨年同様、お茶の水女子大学の由良研究室と合同で行われました!
今年は中間地点の栃木県那須塩原市に行ってきました。


今回は那須塩原駅の現地集合としたので、
新幹線や在来線(一部バス)など各自の手段で集まりました。
在来線組の様子

さっそく旅館の「那須オオシマフォーラム」に移動して
ゼミを行いました。
由良研の方からはB4とM2が、木下研は全員が発表をしました。
集合写真

ゼミのあとはすぐ夜ご飯でした!
夜ご飯はなんとすき焼き!

ご飯の後は、食後の運動にとダンスをしたり、トランプをしたり、雑談をしたりと夜は更けていきました...
恋ダンスを踊る方々

2日目は朝ご飯のビュッフェを堪能して、那須観光へ出かけました。
那須ステンドグラス美術館の外観
中には礼拝堂もあり、挙式もできるそうです!

那須テディベアミュージアム

テディベアミュージアムでは
となりのトトロのぬいぐるみ展も!!!


最後はチーズガーデンに集合して、那須塩原駅で由良先生のお言葉で締めていただきました。
帰りはまたそれぞれの方法で帰宅しました。
1番遅かったであろう在来線組も乗り遅れることなく、21時に仙台駅に着きました!


今年は宿の手配などの大部分を由良研の方々に任せてしまいましたが、
楽しい合宿になって良かったです!
来年はこちらで宿泊地の手配をする可能性が高いですが、
さて、どこに行きましょう?


栗本

2016年12月13日火曜日

[火曜討論会2016]Nature Podcast(2015/12/17) Climate contract

NaturePodcast(2015/12/17) Climate contract
元情報:http://www.nature.com/nature/podcast/index-2015-12-17.html
担当 :加賀谷
参加者:7名

概要

環境問題、とりわけ地球温暖化の問題は、全地球規模にわたる重要な問題のひとつであり、国際社会が協調して取り組まないことには解決しない問題である。産業革命以降の社会では、石油を主なエネルギー源として使用しており、このとき排出される二酸化炭素は、地球温暖化の主要な原因の一つとされている。2015年にパリで開かれたCOP21では、新たにパリ協定が合意され、気温上昇を多くても2度までに抑えるよう努力する、という目標の元に全世界的に活動していくことになった。この決定を受けて、今回は地球温暖化対策の歴史を振り返る。

議題 地球温暖化は努力で防げるのか

今防ぐために行っている方法

・温室効果ガスの削減・回収
  ・植林
  ・再生可能エネルギーを代わりに利用
  ・排出権取引
  ・家畜のげっぷ(メタン等)も関与している

努力で本当に防げるのか?

 ・全て再生可能エネルギーにする?
  ・太陽光?
  ・藻類によって油を作る
   ・東京全部を藻類飼育に使うと、日本の原油輸入量の10%程度賄える

 ・全て再生可能エネルギーにする?
  ・メタンを回収してエネルギーとして使う
   ・特殊な小屋?
   ・メタン吸収マスク?
  ・牛の頭数で税金を課す
  ・品種改良を行う
   ・腸内細菌叢をデザイン

まとめ

地球温暖化は、必ず解決しなければならない問題ではあるが、一方では人間社会の文化的活動を行うに当たっては相応のエネルギーを消費しなくてはならない。ウシ等が発生させているメタンガスは、回収できればエネルギー源として利用できる可能性がある。
個人的には、ウシの品種改良や細菌叢のデザインでうまく家畜の部分の問題を解決することができたら、面白くて役に立つようなことができそうだと感じた。

細胞の分子生物学 20章 がん 第4〜5節

担当 : 笹澤
参加者 : 7名

概要

4節
がんで変異した遺伝子の機能を知ることは重要で胚発生や遺伝子改良マウスの研究から様々なメカニズムが解明されてきた。

5節
生物学的知識の深まりによりがんの治療法は進歩してきている。様々な方法が提案されているが個々のがんのメカニズムは様々でありその個々のがんに適応した個別化治療を実現することが必要である。

議題

安楽死のメリットデメリット、そしてその線引き

・メリット
治療費が少なく済む
苦しみから解放
社会全体に対して利益

・デメリット
有能な人間が失われることが不利益
安楽死の存在による社会的圧力
殺人であること


・線引きするために
回復不可能性の評価法
がん転移数
生存率
経済事情

苦痛
脳波
モルヒネの使用量

まとめ

過去の事例をもとに安楽死をするしないの線引きを定量化できないか考えたが、倫理的な問題や主観的な問題もありなかなか難しい問題だったが、回復不能性については定量化できないこともないのではないかと感じた。

2016年12月6日火曜日

駅伝2016

2016年11月5日、今年も東北大学電気・情報系駅伝大会が開催されました。

木下大林研は一昨々年から9位→8位→12位と健闘を重ねてきました。
四年生の戦力に不安を残す中、今年はどこまで健闘できるのか!?
せめて去年と同じくらいは!と望んだ今年の大会の模様です↓

綺麗な秋晴れ!
11月とは思えない暖かさで、絶好のスポーツ日和!
防寒着もほとんどいらないほどでした。

スタート前
第一走者が並び緊張が高まります......(ドキドキ)

10:30 走者一斉にスタート!

我らが第一走者はM2の池野さん
抜群の運動神経で頑張って!

長い第一区で健闘を見せてくださった池野さんから、タスキは第二走者の栗本さんへ!
女性枠は頼んだ!!

続いて、タスキは第三区の安澤さんに渡ります
軽快な走りで青葉山を駆け下ります!

そして、次の走者は私筆者の天満
安澤さんの必死な走りに応えようとスタートで飛ばしすぎ、若干辛い感じに...
一人抜かしたり、一人抜かされたりしましたが、少し先にスタートしていた前の走者につけ、ゴール前では全力疾走のデットヒートとなりました(汗

タスキは私からB4の笹澤くんに渡り、
さらに教員枠とは思えない走力を誇る我らが大林先生に!
(笹澤くんいい笑顔!)

青葉山への辛い第六区を勢い良く駆け上がっていきます!

その後、タスキは大林先生から佐藤さんに渡り、
我らがエース田河さんが青葉台への坂道をグングン走ります!

青葉台での折り返し!
残りあと二人!
タスキは小舘さんへ!

ラスト走者は平田さん!
最後の区間に気合い十分!

いよいよゴール!
負けないでもう少し♪
最後まで走り抜けて♪

ゴーーール!

お疲れ様でした!!!

気になる結果は......?!
約40チーム中20位!
去年より低かったのは残念だけど、
みんな精一杯頑張りました!
今年はレベルが高かったっぽいし仕方ない!

集合写真での笑顔が印象的です!

このあとは、駅伝後恒例のおでん会!
残念ながら写真はありませんが、
みなさん楽しんでくださった模様。
前日から準備した甲斐がありました!
(私は所用でおでん会は欠席でした(嘆))

皆さん本当にお疲れ様でした!


写真提供: 美紀さん、大森さん、安澤さん、広夢さん
文章: 天満


[火曜討論会2016]Nature Podcast(2015/12/10) Fetal tissue furore

NaturePodcast(2015/12/10) Fetal tissue furore
元情報:http://www.nature.com/news/the-truth-about-fetal-tissue-research-1.18960
担当 :平田
参加者:7名

概要

医療サービスを提供するUSの組織Planned Parenthoodが、中絶手術で摘出した胎児の組織を研究者に提供していることが倫理問題や政治問題として議論となった
胎児の組織をマウスに移植することで"humanised mice"として医薬分野の実験に用いる
2015年7月に中絶反対派組織のCenter for Medical ProgressがPPの職員との会話の様子を盗撮し、公開したことで議論が始まった
それを受けてか2015年11月に銃を持った男がPPを襲撃したことにより3人が犠牲となった事件も相まって、研究者が胎児組織を用いた研究の報告等がしずらいという張り詰めた状況となっている


議題 倫理観は時代と共に変化するか

過去に変化した倫理観や問題

・中絶に関する法律は多くの国で変化
・クローン羊の誕生が議論に
 その前にやられていたカエルのクローンは良かったのに羊だとダメ?
 哺乳類でのクローンが可能になったことで人間でも原理的に可能だという考えが
 生じたのが原因?

現在ある倫理観や問題

・CRISPER-Cas9でヒトの受精卵を遺伝子操作
 使用したモザイク胚はヒトではないから大丈夫という主張
・胎児組織の利用
 胎児はヒトではない?
・安楽死

重要だと思われる倫理観

・ヒトかヒトじゃないか
 ヒトじゃなかったらOKという賛成派のこじつけ vs 反対派の防壁
 ヒトではないという明確な解が提示されれば反対派の防壁は崩れる?
 例:羊もヒトも哺乳類だが羊とヒトは違う
・ヒトを実験に用いるのは絶対にダメ(絶対的な倫理観?)
 人間とくに自分の身の安全が揺るぎそうなものは拒絶?
・意思があるかないか
 脳死のヒトの臓器提供とは違い、胎児は意思がない
 意思表示をする治験とは違い、実験動物には意思がない


まとめ

倫理問題にはヒトかヒトじゃないかという考え方が関わってくることが多そうだ
「ヒトに手を加えるのはダメだ」というは比較的絶対的な倫理観のように思われるが、今後科学技術が発展していくに従いこの倫理観も共に変化していく可能性はないわけではないと感じた


2016年12月2日金曜日

Nature Podcast(2015/12/3)radio riddle
元論文(http://www.nature.com/nature/podcast/index-2015-12-03.html)
担当:田河
参加者:7名

概要:
謎の電波の出処を特定しようとする話
オーストラリアのパークス天文台でデータ内に謎の電波フラッシュを発見した
多くの研究者はなんかのノイズか衛星の仕業と考えていたが、今回の論文の著者は違っていた
色々と地球上の電波をトレースをした結果、観測したものがそれらとは異なる高速電波バーストというものだと結論づけた
現時点で15回観測されていて、すべて違った場所から発生しているので謎だった
原因として考えられるのは中性子星の表面の揺れ等
エイリアンの可能性も有り得なくはない
今回の論文は高速電子バーストをデータの中からみつけ、そこから電波バーストの生じる場所の特徴を示した
そのデータには極性情報が乗っており、それによって電波バースト発生源の近傍か母銀河内磁気領域を通過していることがわかった
さらにプラズマによって電波が散乱されており、それによってこの電波源はプラズマ雲の中に存在する可能性があることもわかった(それがどんな雲なのかは謎)
プラズマ内に存在するということはそれが若い物体の可能性が高い
論文を書いた人は色々ある説では中性子星の揺れが原因と考えているがまだわからない

議題:宇宙にはどんな生物が存在するか

イメージとしての宇宙生物
  • 毛がなさそう
    • 水中生物ならない方が良い
  • 小さそう(微生物とか)
    • 小さいとガス惑星でも生存できそう
  • 硬そう(水がない環境が多そうだから)
  • ケイ素生物 (ガメラとかで見た)
    • 意外とその辺に存在しているのでありえるか?
これらの生物としての特徴を決定づける要素は何か?
  • 重力
    • 重力によって大気組成も変わってきそう
  • 大気組成
  • 温度 
他の銀河系惑星の環境を例にしたらどうか(火星)
  • 水の痕跡があるため水素や酸素はあるのではないか
  • 質量は地球の半分で重力は三分の一
  • 温度は平均−43度だが、一番気温の高いときは地球とそれほど変わらない
これらから予想すると、
  • 水を液体として保持できるくらいの圧力に耐えられる(要するに固い)細胞壁をもった生物 
ならば生きられるのではないかということで、固いというイメージは案外わるくないのかもしれない

まとめ
自分たちの地球外生物のイメージがとてもSF作品の影響を受けているということを実感した。それらの事前知識がない状態で同じことを考えたらどうなるのかとても興味深い。

2016年11月30日水曜日

細胞の分子生物学 20章 がん 第1〜3節

担当:栗本
参加者:8名

<概要>
第1節:がんは変異細胞クローンが周囲の細胞を犠牲にして繁殖し、その子孫が細胞社会全体を破壊する病気である。そのため、いくつもの制御機構をすり抜けて増殖し、細胞分裂が停止しない。また、転移する。
第2節:がん発生率はある値より下がらないが、がんの80〜90%は避けられるか、遅らせられる。発がん因子は多種多様だが、ほとんどはDNAを損傷して変異を起こさせる。
第3節:がんになると活性が過剰になるがん遺伝子と活性が過少になるがん抑制遺伝子があり、それぞれの同定方法は異なる。効率良く同定する強力な新手法がいくつかあり、候補遺伝子が見つかるとマウスで評価できる。

<議題>
老化と病気の違い

老化...年を取るにつれて機能が衰える
     自分自身の中で老いていく
     例) 認知症(認)、耳が遠くなる(耳)、老眼(眼)、骨粗しょう症(骨)、関節痛

病気...病原菌がある(外界からの影響)
     精神疾患、生活習慣病など?
     例) 感染症(感)、遺伝病(遺)→1型糖尿病、依存症(依)、アレルギー(ア)

例の症状を年齢依存性と外的要因の2軸でプロットしてみる。(図の通り)

<まとめ>
 軸を年齢依存度と外的要因の2つで取ると、骨粗しょう症が がんに1番近かったのは面白かった。致死率など軸をどう取るかで大きく変わってくると思うが、今回プロットした結果だと、がんは老化に近そうだった。



2016年11月22日火曜日

細胞の分子生物学 19章 細胞結合、細胞接着、細胞外マトリックス 第1〜7節

担当:天満
参加者:8名

概要:
多細胞生物はその名の通り膨大な細胞が「社会」を構成してそれらが相互作用することによって成り立っているが、その基本は細胞同士の連結である。
細胞は直接に細胞間結合をして集合したり、自らが分泌した細胞外物質によってくっ付き合う。この細胞同士の結合の機構によって形や強度など体の作りが変わる。また、他の細胞や細胞外マトリックスとの連結で細胞内部の構造体の向きが決まり、それによって体内での細胞の動き方が決まり、成長・発達・修復のありようが定まる。
この章では、最初に動物の細胞と組織に焦点を当て、
まず細胞と細胞をつなぐ細胞間結合、閉塞結合、チャネル形成結合について、
[1. カドヘリンと細胞間接着]
[2. 密着結合と上皮の構造]
の2節でまとめられており、接着の機構と構築という観点から神経シナプスについて
[3. 細胞から細胞への通路:ギャップ結合と原形質連絡]
という節にまとめられている。
多種類の結合が協同して極性を持った上皮層を作る仕組みは
[4. 基底膜]
で見ていき、その後動物の細胞外マトリックスそのものや、細胞ーマトリックス間接着での細胞同士の相互作用を
[5. インテグリンと細胞ーマトリックス間接着]
[6. 動物の結合組織の細胞外マトリックス]
の2節でまとめられていた。
最後に植物体を作るのに中心的な役割を果たす細胞壁について
[7. 植物の細胞壁]
の節にまとめて締めくくられている。

議題:
生物では再現できない材質について

■生物が起源ではない物質
・ガラス
・鉱物や純物質の単体結晶
・プラスチックや発泡スチロール → 大元を辿れば石油であり、生物由来?

■生物にはない物性
・透明で固いもの(ガラスなど)
・導電性や磁性の高いもの
・耐熱性の高いもの
・腐らない(生物によって分解されない)もの
基本的に生物はタンパク質によってできている部分が大きいため、導電性や高温への耐性を実現する物質を生み出すのは難しいのかもしれない。
腐るということに関しては、例えば木が腐るという過程で難分解性のセルロースが残ったりするということはあるが、基本的に生物が生み出したものを生物が分解できないということはないのであろうと考えられる。むしろ「腐る」ことによって、生命の間で物質が循環できているのかもしれない。

考察:
上で出てきたような生物にない物性を将来的に生物に実現するメリットはあるのだろうかという疑問が湧いたが、メリットも必要もないであろうという意見が大多数だった。たしかに約40億年の生命の歴史の中で獲得されることのなかった物性というのは今後もこの地球で生きていく上では必要ないと考えられる。
ただ、漫画ではないが、体が伸び縮みしたり、透明人間になったりする技術という観点でもう少し考えてみれば議題だったかもしれない。


2016年11月15日火曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/11/19) A question of taste

Nature Podcast(2015/11/19) A question of taste
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v527/n7579/full/nature15763.html)
担当 :加賀谷
参加者:7名

概要

味覚には一般に、甘み・塩味・うま味・酸味・苦味があることが知られている。このうち、甘みは主にエネルギーがあることを示し様々な動物が好む一方で、苦味は毒物等の忌避すべき成分の存在を示唆するもので、基本的に好まれない傾向にあることが知られている。
今回の論文では、マウスを用いてこの味覚を処理する脳の部分に光感受性を与え、それを用いて甘みや苦味を感じる味覚と脳の機能・行動の関係を調べた。

議題 苦味をおいしさと感じる意味

一般に、苦い=毒



苦いもの
・コーヒー、ビール
  ・苦味以外のものを感じている?
・ゴーヤ、ピーマン、カカオ
  ・苦くないように調理している?
・漢方、青汁

苦い物質
・アルデヒド・ケトン
  ・生物との反応性が強い
・アルカロイド(カフェイン、カテキン、ニコチン)
  ・中毒性がある(中毒になっただけ?)

ヒトの成長段階と苦味
・コーヒーいつから飲めたか
  ・中学生くらい?〜30になってから
・ピーマンいつから食べれるか
  ・中学生くらい?〜今もダメ

・中学生くらい = 第二次性徴との関係?

慣れ?
・体の小さい時は多少の毒物も大きく効くので、苦味にセンシティブな可能性。
・逆に大人は、そんなに影響ないので鈍感
・味覚受容体の経年変化?

他の味?
・甘み、うまみ、塩味
  ・生きるのに必要だからおいしいと感じる
・苦味
  ・毒の可能性、危険と思う
・酸味
  ・腐っている可能性、嫌いな人もいる。

その他
・妊娠すると味覚が変わる?(酸味を好む)
・グルコースとフルクトースの甘み
  ・すぐにエネルギーとして利用できるグルコースより甘く感じる
・苦くないコーヒーってうまいのか?
  ・苦味こそがおいしさなのか?

まとめ

マウスを用いた実験では、苦味を確実に拒絶していたが、人間は嗜好品として苦味のあるものを摂取していて、その理由について少し考えてみた。例えばコーヒーを飲める人と飲めない人がいるように、味覚は人それぞれ微妙に異なっており、また進化として苦味を受け入れるようになった必要性についてもあまり詳しくはわからなかった。

細胞の分子生物学 第18章 アポトーシス

担当 : 笹澤
参加者 : 7名

<概要>

細胞は損傷を受けたり、不要になった場合などにプログラム細胞死と呼ばれる仕組みで自殺することができる。アポトーシスはこのプログラム細胞死の一種で大多数の細胞死はアポトーシスによって引き起こされる。アポトーシスで死ぬ細胞は縮んで収縮し、断片化して内容物が漏れ出る前に隣り合う細胞やマクロファージに食べられる。アポトーシスはタンパク分解酵素のカスパーゼによって行われる。細胞がカスパーゼを合成する経路に外部経路と内部経路の二つがある。これらの経路はそれぞれ専用のタンパクやその他細胞外シグナルによって厳重に制御されている。

<議題>

機械やプログラムにアポトーシスを導入できるか?

生物におけるアポトーシスのメリット
・危険な(害を与える)細胞の排除→再生
・成長過程での不要な細胞の排除

機械でアポトーシスを導入できそうな例
・ニューラルネットワーク
・電気回路のヒューズ
・ロケットの燃料タンク
→必要なくなったら破壊する
・ナノマシン
→機械をだんだん生物に置き換えいらなくなったら排除

<まとめ>

アポトーシスの機能のうちいらなくなったら排除するという機能はげよく取られている手法のような気もした。もう一つの機能は排除した後の再生が機械においては難点であるように感じた。


2016年11月2日水曜日

細胞の分子生物学 第17章 細胞周期 第1〜6節

担当:栗本
参加者:7名

<概要>
第1節:細胞周期にはDNAの倍加が行われるS期と有糸分裂・細胞質分裂が起こるM期、そしてそれぞれの間にG1期G2期という間期の4つの時期がある。
第2節:制御系はスイッチのオン・オフで機能し、スイッチが入れば事象は100%始まり、後戻りはできない。この制御系の中心成分はサイクリン依存キナーゼである。
第3節:DNA倍加は極めて正確に複製され、かつ、全ヌクレオチドの複製を1回に限定されなければならない。
第4節:有糸分裂は有糸分裂紡錘体が実行し、姉妹染色分体を引き離し、娘核に詰め込む。紡錘体形成は微小管を二極性に配列される能力と安定化させる能力に大きく依存している。
第5節:分割が終わると分裂溝の細胞膜がくびれて中央体を形成するが、微小管が発するシグナルで収縮環の位置が決まる。
第6節:器官や体の大きさはおおむね全細胞数と細胞の大きさによって決まり、動物は器官や組織の細胞の全容量を何らかの方法で測り、制御している。

<議題>
自らの意思で細胞の制御を行えるか?

自分の意思で制御したいこと
◯ 起きる時間
 →自己催眠、プラセボ効果、自律神経系を鍛える
◯ 太る・痩せる
 →自己催眠、プラセボ効果
 →脂肪合成をコントロールできれば
◯ ゆっくり消化する
 →まず脂肪にして、お腹が空いた時に脂肪から分解するようにしたい
  →体温を維持するため
  →筋肉から分解すると基礎代謝が下げられる(?)
  →脂肪は分解・輸送が大変そう(?)
◯ 髪・爪の伸びる速さ(髪の色を変える)
 →フィードバックがないため、適正長さがわからない
◯ 痛み・かゆみの感覚
 →脳の状態による(事故の時など痛い意味がないので感じない)
◯ 体温調節
 →筋肉を動かす
 →ミトコンドリアに穴を開ける(冬眠時に行っている方法)

制御にかかる時間も問題。
ホルモンを自分で制御できるとしても、制御に時間がかかりすぎる

<まとめ>
自ら制御するのは難しいと考えていたが、ホルモンレベルでは意外と制御?している事例があるように感じた。結論としては自己催眠の可能性に依存しているのではないか、ということになった。

2016年11月1日火曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/11/12) Making a beeline for honey

Nature Podcast(2015/11/12) Making a beeline for honey
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v527/n7577/full/nature15757.html)
担当 :平田
参加者:7名

概要

古くより人類はミツバチを利用してきたという証拠はあるが、いつどこで始まったかは分かっていなかった。
古い陶器のかけらに付着している蜜蝋を調べる事で、どの時代のどの地域の人がミツバチを利用していたかがわかる。蜜蝋は複数の脂肪群からなりその組成はミツバチのゲノムで決まっているため、高度に保存されており信頼度の高い情報と言える。
結果、新石器時代のヨーロッパ・近東・北アフリカの地域で、紀元前7000年前頃からミツバチの利用が恒常的に行われていたことが明らかとなった。

議題 現代において自給自足は可能か

自給自足の定義:地産地消と似た考え

生存に必要な要素
・水
・ミネラル( 塩+重金属)
・穀物

水が豊富にある場所ならば植物を育てる事ができ、自給自足可能?
→オアシス
寒い地域は植物の育成が難しいが、ロシアではビートを生産。北極では不可能?

自給自足は可能そうだが、現代の生活水準を下げたら人口は減るだろう
→場所や条件によりどのくらいの人数を養えるかが変化
人口を今の半分にしてもよいのであれば、古代文明は作れそう
東南・南アジアやアマゾン地域は温暖で自給率高い

結論 現代でも自給自足可能だが場所や許容人数が制限される

宇宙ステーションでの自給自足を考えると重金属が問題になりそう?

まとめ

人類は水・ミネラル・穀物があれば生存はできそう
それに加えて場所や条件によってどのくらいの人数が生活できるのかが変化する
自給自足の生活をするなら東南・南アジアがベスト?


2016年10月31日月曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/11/5) The environment down under

Nature Podcast(2015/11/5) The environment down under
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v527/n7576/full/nature16065.html)
担当:田河
参加者:8名

概要:
オーストラリアの未来における、環境の持続可能性と経済の発展可能性を幾つもの要素を用いてシナリオを作成し、それをシミュレーションして予想

モデリングには何を入れたか
9つのモデルを作ってそれを統合した
3つは世界動向(global scene)をプロットし、他の6つは農業による土地利用や電気生産、生物学的多様性や経済をまとめたもので、2050年までシミュレーションした。
どのシナリオにおいても経済的な成長は見られたが、変化の仕方には少し違いがあった
結果的にほとんどの場合で収益面は大きく増加する。
環境負荷において、多くの場合いくつかの項目が負荷2倍になってしまったが、環境への影響が0を下回る(好転する)ものも見られた。
シナリオによってどのように好転するかが変わるが、これによって正しい技術を利用していけば、環境に対する負荷と環境へのダメージは切り離すことができることがわかった。

この研究によって違った未来を創生するための選択肢を提供する手助けができると良い。


議題:計算機による未来予測の信頼性とその影響力


  • どの程度信じて行動をすればよいか?
  • 信頼性と影響力を表にするとどうなるか
    • 影響小信頼大→電車の混雑度
    • 影響大信頼小→地震予測
    • 影響大信頼大→明日の天気、台風進路
    • 桜開花なんかはひとによって影響力が変わる
  • 信頼性と影響力を決める要素
    • 信頼性の要素
      • 予想対象機関
      • 過去のデータ
      • 系の複雑さ
    • 影響力
      • 行動を起こす上でのコストと起こさないリスク
      • どれくらいの人が予測を見るか
  • 予測対象によっては信頼性が変動することがある
    • 株など
まとめ
信頼性と影響力は必ずしも相関関係になるものではなく、信頼性が高ければ高いほど影響力も大きくなるとは限らない。また受け取る人によっても影響力というものは変わることが興味深かった。また予測内容そのものが影響力を持つことで結果として本来の予測とは違った未来になってしまうことも考えられるという事例もあるということがわかった。















 


 

2016年10月24日月曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/29) Bipolar stem cells

担当:佐藤(広)
参加者:8名


音源:
http://www.nature.com/nature/podcast/index-2015-10-29.html


元論文:
Differential responses to lithium in hyperexcitable neurons from patients with bipolar disorder
http://www.nature.com/nature/journal/v527/n7576/full/nature15526.html


概要:
双極性障害の皮膚からIPS細胞を作成し, 海馬の神経細胞に誘導.
双極性障害患者由来のニューロンにおいて過剰な活動電位の発火を観察.
リチウムの治療に反応のあった患者由来のニューロンにリチウムを投与すると選択的に回復.

議題:
精神疾患を予防するには

■ 精神疾患の原因
・ [環境]トラウマ(小さい頃)
・ [環境]人間関係(社会的ストレス)
・ [環境/遺伝?]コンプレックス
・ [遺伝?] 性格
 → 社会的ストレスなら予防できる?

■ 予防法① … ストレスを溜めない
・ ストレスが溜まったら逃げる
・ ストレスを発散する手段を持つ
・ 考え方を変えてストレスが溜まらないようにする

■ 予防法② … 自分の状態を把握する (⇛ ストレスの定量化)
・ 血圧
・ 心拍数
・ お酒の量
・ 食欲
・ メールの量
・ 睡眠の質
・ 日記をつける

まとめ:
 精神疾患予防として, ①ストレスを貯めない方法, ②ストレスの定量化について議論した.

2016年9月27日火曜日

細胞の分子生物学 16章 細胞骨格 第3~4節

担当:天満
参加者:8名

概要:
[1. 分子モーター]
・分子モーターとは、細胞内で何らかのエネルギーを機械的な動きに変換する分子のこと
・分子モーターの働きによって細胞は変形・移動し、細胞内で様々な高分子の輸送が行われる
・キネシン・ミオシン・ダイニンなどの種類がある
・モータータンパク質と呼ばれる場合、ATPを消費して筋肉の動きや細胞分裂の際の染色体の移動、小胞輸送など細胞の働きに必須な機能を果たすものを指す
[2. 細胞骨格と細胞のふるまい]
・前の3節で説明してきた、「細胞骨格重合体の動的な組み立てと解離」「重合体に会合する補助タンパクによる重合体構造の調節と修飾」「重合体上を移動するモータータンパクの協調した働き」が細胞のふるまいを決定しているということ
・その具体例、心臓や細胞分裂など

議題:
体内で動き回る細胞がより素早く動くすべを獲得したらどうなるか

■細胞が動くメリット
・部室の輸送を速く行える
・傷が速く治る

→速ければ速いほど良いのか?

■デメリットや問題
・スピードを求めるとエネルギーも必要となる
・車がいくらでもスピードを出せる訳ではないのと同様に、システム上スピードに限界があるかもしれない
・全体の機能とのバランスが大事(ex. 血流の速さと細胞との物質の応酬)
■自立的に動く細胞
・免疫系
・(細胞の)発生
・骨や皮膚(新陳代謝)免疫系の反応がより速くなると細菌などに対する対応を速くすることができるが、速くなりすぎるとアレルギーのように過剰反応の状態になりかねない。また、脳細胞などは発生から適当な場所まで伸びていくが、速くなると最適解に落ち着かなくなる可能性がある。

考察:
結論から言って、速ければいいのかというとそうでもなく、全体のシステムとのバランスを考えた適切な速さであることが大事そうである。
細胞の動きが速くなることで考えられるメリットもある程度考えられるが、同時に上で挙げたようなデメリットも考えられ、進化の過程で今の細胞の動きとその速さが規定されたものと考えられる。


2016年9月23日金曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/22) Eating electricity


Nature Podcast(2015/10/22) Eating electricity

元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7574/full/nature15733.html)

担当:加賀谷
参加者:8名

概要:

海洋底から放出されるメタンガスは、嫌気性メタン酸化を担う古細菌と硫酸還元を担う細菌との共生関係によって行なわれていることが知られていたが、この生化学経路などについての理解は十分ではなかった。この研究では、様々な実験を通じて、二つの細菌間でナノワイヤー状の構造を通じて電子が直接的にやり取りされていることを確認した。

議題:

ほぼ全ての生物が有線でのエネルギー交換をできないのはなぜか?
※ 交換 ≒ 供与

● 余分なものを他人に与える?
 ・胎児 … へその緒
 ・母乳
 ・熱エネルギー
 ・位置エネルギー … 車椅子を押すとか
 ・接ぎ木 … 根から別の種への供給

● 有線での情報交換
 ・大腸菌 … ゲノム情報の交換
 ・アンコウ … 交尾時にメスにオスが吸収される

● 有線でエネルギー交換を行う必然性は?
 ・エサを取ってきてあげればよい
 ・有線で接続されているなら一つの個体でよいのでは?

● ヒトへの応用は?
 ・構造を変えないと難しそう
 ・例えばADPからATPを作るナノマシンに電磁誘導でエネルギーを与えるとか
 ・電脳化?

まとめ:

・元論文では、古細菌と細菌の間での電子(≒エネルギー)の交換が有線で行われていることが確かめられたが、このような関係を人類で実現するのは、難しそうである。ヒトは食物を摂取して、そこからエネルギーを取り出すということに特化しているため、食物を得てきて、それを渡す方がよほど効率的である。また、ほかの生物種においても同様にして、有線でのエネルギー交換に必然性はなく、他の方法でエネルギーを得る方向に進化しているため、元論文のような特殊な環境下以外では、このような機能を獲得することは難しいと考えられる。

2016年9月16日金曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/15) Mystery cells


Nature Podcast(2015/10/15) Mystery cells

元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7573/full/nature15700.html)

担当:平田
参加者:7名

概要:

線虫の一種であるC.elegansはモデル生物として広く利用されている。通常雌雄同体であるC.elegansの神経細胞は302個だが,雄に限り383個存在すると思われていた。しかし,新たに2つの雄特有のニューロン細胞が発見され,この細胞がC.elegansnoの行動・習性における性的二形性にどのような影響を及ぼすかに注目が集まっている。

議題:

真に男女平等にすることは可能か?

●男女平等が目指されていること
<権威関係>
・国会議員の男女比
・首相・大統領の男女比
・会社における管理職の男女比
<職業関係>
・大学教授の男女比
・雇用機会
<社会関係>
・家事の担当

●実現が難しい理由
<権威関係>
・女性には産休の必要性が生じる(生物学的理由)
 しかし、外国は女性首相が多い→日本では社会的背景も理由に
<職業関係>
・そもそもの大学生の男女比が偏っているから就職先の男女比も偏る

*大学教授の男女比に関して
・そもそも工学部に女学生が少ないからそこから教授になる女性が少ない
・情報科学研究科における女性の助教は5%

*大学生の男女比率に関して
・医学系や文系は女性が多いのに対し、逆に看護系等は男性が少ない
 →各々の学部の名称から連想されるイメージが男女比に影響?
 →女性にとっては就職に有利に働く資格が取れる学部かどうかが重要?(医学系や薬学系)
 →工学部には就職に有利な資格をとる機会がない?

まとめ:

・男女平等の実現が難しい理由として、大きくはそもそもの大学生の
 男女比が偏っていることが影響していそうである
・学部によって男女比が異なるのは、本人もしくは社会が持つイメージに
 よるものと、各学部で取得可能な資格による影響が考えられた
・男女平等の実現は当分はまだ難しいことが考えれらたが、
 今後の大学生の男女比率が改善されることで実現する可能性も考えれらた
 しかし、それにはまだ数世代の時間が必要であると考えられる

2016年9月13日火曜日

細胞の分子生物学 15章 細胞の情報伝達 第1~5節

担当:栗本
参加者:7名

<概要>
第1節:シグナルの伝達方法には様々な種類があるが、標的細胞は全て受容体で応答
     する。遺伝子調節タンパクの組み合わせによって特有の応答をし、足場タン
     パクを用いることによって、混線することなく効率のよい伝達をする。
第2節:Gタンパク共役型受容体(GPCR)は全ての真核細胞に存在する細胞表面受容体
     の最大のファミリーであり、動物の細胞表面受容体のほとんどを占める。
     GPCRは環状AMPなどの小分子細胞仲介物質を増加させて作用する。
第3節:酵素共役型受容体はリガンド結合ドメインが細胞膜の外側表面にある膜貫通
     タンパクであり、自身が活性酵素を持つか、もしくは1個の酵素と直接結合し
     ている。受容体チロシンキナーゼなど主に6つの受容体グループがある。
第4節:細胞外シグナルが転写抑制から転写活性へスイッチを切り替えるNotch受容体
     タンパク・Wntタンパク・Hedgehogタンパクを介する経路と、シグナルが維
     持されると活性が長時間にわたって振動するNFκBタンパクの経路がある。
第5節:植物では細胞表面受容体のほとんどが酵素共役型受容体である。植物ホルモ
     ンのエチレンやオーキシンなども植物特有のシグナルである。


<議題>
細胞の情報伝達を電気回路で再現することはできないか
→ 細胞内知見を全て論理回路で表現できるのか?

入出力のみ合っていれば良いのであれば、実現できそう。
細胞内の仕組みが全て既知であれば簡単に表現できるのではないか。


☆ 細胞でしかできなさそうなことは?
・ 実態が必要な物(葉緑体が光によって他の葉緑体との位置関係も含めて動くなど)
・ 確率的に起こる要素(シグナルが入ってくるタイミングによって出力が変わるなど)
 → 実装するとなるとエネルギーやスペースなどの制約がある場合難しい
・ 未知の化合物への反応
・ 方向が関係するもの(3次元モデル)
・ 対ノイズ耐性が強くなければいけない


<まとめ>
1番の課題は、細胞の仕組みについてまだ解明されていないことが多いことであると感じた。全ての仕組みがもし解明されれば、情報伝達を再現するだけでなく、ヒト全部を再現することも可能になるかもしれない。生物系も機械系も結局 同じところを目指しているという話は面白いと思った。

2016年9月12日月曜日

細胞の分子生物学 14章 エネルギー変換 ミトコンドリアと葉緑体 第1~5節

担当 : 笹澤
参加者 : 8名

概要

1節 ミトコンドリアについて

ミトコンドリアは真核生物の細胞質の体積の相当な部分を占め、細胞内の酸化反応の大部分を担い、動物細胞のATPの大部分を担う。
2節 電子伝達系とプロトンポンプについて
ミトコンドリア内膜の呼吸鎖には三種類の主要な酵素複合体があり、これらによって電子が移動する。
3節 葉緑体と光合成について
葉緑体や光合成細菌ではクロロフィル分子が太陽光を吸収し、生じた励起状態の電子を光化学系が補足することにより高エネルギー電子を獲得する。
4節 ミトコンドリアと色素体の遺伝子系について
ミトコンドリアも葉緑体も細胞に共生した原核生物が起源だと考えられている。
5節 電子伝達系の進化について
細胞や個体、昨日の進化の多くはエネルギー要求性と関連して進化してきた。

議題:

エセ科学から一般人を守るには?

エセ科学の例として

水素水
ミトコンドリアダイエット
血液型診断
美容関連
ゲームは教育にいい?

などの例が上がった。

守るためには?

論文などによる客観的な評価
騙されないための必要な知識の教育
消費者庁が厳しく取り締まる
正しい情報ソースを得やすくする

これらのことが必要ではないかと意見が上がった。

考察

色々あげてきたが、エセ科学に騙される人はそもそも客観的な評価を用意しても見ない気がするし、情報ソースをわざわざたどることをしないのではないかと思った。このようなエセ科学によって被害を被る人が出ないようにするには、商品の検査を厳しくするなどまず世に出回らない努力をしないといけないのかなあと思った。



2016年7月21日木曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/08) Switching sleeps

Nature Podcast(2015/10/08) Switching sleeps
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7573/full/nature14979.html)
担当:田河
参加者:8名

概要:
REM(rapid eye movement)睡眠中に夢を見る
ネズミの脳幹の特定部位(延髄腹側部)にてREM睡眠とノンレム睡眠を切り替えるトリガーニューロン(GABA作動性(γアミノ酪酸放出)経路)が存在することを示した
それをどのようにして確認したのか?→光遺伝学

光遺伝学とは?
光活性化イオンチャネルを特定ニューロンに強制発現させることでその部位に光を当てるとニューロンをONにできる

覚醒状態からいきなりレム睡眠に入らせるのは無理だった
実際の睡眠下でもまずノンレム睡眠を経由して初めてレム睡眠にいく→なぜなのか興味深い

この技術を基にして、睡眠障害の治療法のきっかけが生じることを期待している


議題:睡眠コントローラーは可能か
コントロールの定義→好きなときに寝られる、起きられる
  • どんなコントローラーが可能か?
    • 睡眠薬等の投与
      • メラトニンというもので自然な眠りに近いものを作り出せる
      • しかし次の日に引きずる→分解酵素を作れば解決か
    •  頭にデバイスつける
    • ベッドが動いたり
    • 寝る時の温度

  • 睡眠がコントロールされることで多様性が減少しないか?

→起きるときは比較的既にいろいろな方法があるが、すぐに寝られるものを作るのが難しそう。慣れによる効果の低下も大きそう

まとめ
睡眠をコントロールする上では、起きることよりも寝ることのほうがハードルが高いことがわかった。さらに現時点のコントロール法では慣れによって効果が薄くなってしまうことが挙げられた。よって今後この慣れの問題を解決する新たなものができれば、睡眠をコントロールすることより用意になるのではないかと考えられる。












 


 

2016年7月6日水曜日

細胞の分子生物学 13章 細胞内における小胞の移動 第1~5節

担当:天満
参加者:8名


概要:
細胞は物質の摂取、外界との連絡、環境の変化に対する迅速な応答を行わなければならない.これらの務めを果たすため、細胞では様々なことが起こっている.例えば、エキソサイトーシスやエンドサイトーシス、生合成ー分泌の経路を使った輸送など.
[1. 膜輸送の分子機構と細胞内区画の多様性維持]
・大きな交換経路があるのに、各区画が特殊化した性質を保てるのはなぜ?
・様々な被覆小胞とその構造について
・輸送小胞の出芽と輸送、融合の機構について
[2. 小胞体からゴルジ体を経由する輸送]
・小胞体の機能と仕組み
・ゴルジ体の機能と仕組み
[3.トランスゴルジ網からリソソームへの輸送]
・リソソームの機能と仕組みや輸送経路
・マンノース6ーリン酸(M6P)受容体
[4.細胞膜から細胞内への輸送ーエンドサイトーシス]
[5.トランスゴルジ網から細胞外部への輸送ーエキソサイトーシス]


議題:
植物は動き回ることができるようにはならないのか

動き回るとは?
→視認で知覚できる速度での能動的な動き
(植物はゆっくりは動いているため)

■「動く」植物たち
例:ハエトリクサ、オジギソウ
・筋肉を持っているわけではなく、水圧の調整などによるバネのような原理で視認できる動きを実現している.
・食虫植物は窒素の供給源として虫を捕食するのであって、土からの養分や光合成によるエネルギーを必要としないわけではない

■動物はなぜ動くのか
・他の生物を食べて栄養を得るため
・中には海綿動物やサンゴのように動かない動物もいる

■考察
・木には固い細胞壁がある上、大きくなることで生きるのに必要な栄養を補給できる
・「動く」ということには、得られる栄養が動くコストを上回っているという関係性があるはず
・植物は動けないのではなく、動く必要がない
・しかし、生き延びられるかは置いておいて、今後遺伝子操作によって動き回る植物を作り出すことは可能かもしれない






2016年7月5日火曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/10/01) 25 years of human genomes

担当:佐藤(広)
参加者:8名


音源:
http://www.nature.com/nature/podcast/index-2015-10-01.html


元論文:
A global reference for human genetic variation
http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7571/full/nature15393.html


概要:
ヒトゲノム計画が発足してからのゲノム解読の25年間を振り返った.
1000人ゲノム計画が最終段階を迎えた今, 次のステップとして, 更なる大規模な計画やゲノムと臨床をリンクさせた個別化医療などが期待される.


議題:
ゲノム利用による個別化医療や病気の予防が進むと人間の寿命や主な死因に変化は現れるか
■ ゲノム利用の定義
ゲノムを読むだけに限定 (ゲノム編集等は考えない)

■ ゲノムを読むタイミング
① 出生前 → 出生前診断等
② 出生後
③ 病気になった後 → スティーブ・ジョブズ

■ 寿命の変化について
・ 最大寿命 → 変化無し?
・ 平均寿命 → ①, ②のケースでは伸びそう

■ 死因の変化について
・ (避けられない病気に悲観して) 自殺が増えるかも
・ 死因ランキングの上位 → ガン, 心疾患, 脳血管疾患

■ ゲノムを知ると何ができるのか
・ ゲノムで病気のリスクとなりそうな行動を知る
・ ゲノムを頻繁に読む → ガン対策 → 家庭用シーケンサー?
・ 副作用予測
・ 原因をはっきりさせる (ゲノム or 生活習慣)

まとめ:
 ゲノムを知るだけでは人間の寿命や主な死因に影響を与えるのは思ったより難しそうだ

細胞の分子生物学 12章 細胞内区画とタンパク質の選別 第1~5節

担当:笹澤
参加者:10名

概要

真核細胞それぞれ膜に囲まれ機能の異なる細胞小器官に分割されています。細胞小器官はそれぞれ特有の酵素群や分子を持ち、複雑な輸送系を通じて特定の産物の運搬を行っています。これらの区画はタンパク質によって機能を付与されています。タンパク質は様々な反応を触媒し、選択的な輸送に関わる働きをしています。

1節

真核細胞では、ない膜系が作る小器官と呼ばれる区画が体積のほぼ半分を占める。
各小器官はそれぞれ独自の機能を果たすための固有のタンパク質を含んでいる。

2節

閣内で合成されたRNAやリボソームのサブユニットは細胞質へ運び出され、核内で機能するタンパク質はすべて細胞質で合成されて核に取り込まれる。

3節

ミトコンドリアと葉緑体は独自の遺伝子系を備えているが必要なタンパク質のわずかしか合成せず、その大半を細胞質ゾルから取り込んでいる。

4節

ペルオキソームは分子上酵素を用いた酸化反応を行う。

5節

小胞体は細胞に必要な資質のほとんどを合成し蛋白合成の大部分も小胞体の細胞質ゾルに面した表面で行われる。

議題

細胞の専門性を変化させたらどうなるか

専門性を高めれば?
分散して持つことで病気等のリスクを減らせる。
専門性のある細胞が怪我等で失われた場合にまずいことが起きる。
必要な物質の運搬が大変

機能をまとめたら?
もはや多細胞生物である必要はない。
→キノコのようにほぼ同じような細胞が集合している例もある
エネルギーの消費が増えそう。

まとめ

一つの細胞が万能な機能を持っていたらその細胞だけで生物として成り立ってしまうのではないかと思ったが、キノコのようなほぼ同じような細胞の集合体もあるというのは興味深い。やはり機能を分散して持つ方が何かと変化に対して柔軟に対応できるのではないだろうかと思った。






2016年6月21日火曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/9/24) Malaria retrospective

Nature Podcast(2015/9/24) Malaria retrospective
元論文http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7572/abs/nature15535.html
担当:加賀谷
参加者:9名

概要:

国選のミレニアム開発目標(MDG)の1つのターゲットである、マラリア対策による効果をまとめた。
マラリア対策として、今回は以下の3つについての効果を検討した。
1. ITN (insecticide-treated bed nets)
 殺虫剤の浸透した蚊帳を使ってもらう
2. IRS (indoor residual spraying)
 継続的に効果をもつ殺虫剤を屋内の壁などに散布する
3. ACT (artemisinin-based combination therapy)
 マラリアの早期診断と迅速な治療を行う

本論文では、それぞれの効果量を統計情報などからモデル化して検討した。結果として、ITNがもっとも大きな効果をあげていた。
また、マラリア対策全体としても大きな効果をあげたと言える結果となった。


議題:予防と治療はどちらがいいのか?

(治療は薬の投与など)

健康に戻せるのか
・戻せるなら治療でもいい
・戻せなくても、悪くならないように維持できれば、そのうち老化に追いつく

広がりやすさを考慮
・感染症などは爆発的に広がってしまうので予防すべき
・広がりにくいならば治療でもよい?

経済合理性を考慮
・予防 or 治療にかかる費用や時間を考慮すべき
 ・予防の場合もあくまで病気になる確率が下がるだけ
 ・病気になった場合、治療費がかかることはもちろん、経済活動も止まる
  ・働けないので収入が減る

例:インフルエンザ
・予防の場合
  ・予防接種が5000円程度
    ・流行の予測に基づいているので、外れることもある
・治療の場合
  ・診察代や薬代で5000~7000円程度
  ・とてもつらい
  ・基本的に出勤できないので、1週間くらい働けない

これらを考慮すると、予防の方が合理的にも見えるが、予防しなくてもかならずインフルエンザにかかるわけではない。
また、どうしても大切な用事がある(受験とか)の時は、少し高額でも予防をしたほうが合理的とも考えられる。

究極の予防 vs 究極の治療
・究極の予防は、やる人の甘さで究極さを失う
・究極の治療は、大量に感染者がいたら医者が足りない
 ・医者ロボット?

感染症ではないときは?
・生活習慣病では?
 ・予防にも時間やお金がかかりそう
  ・毎日N時間運動とか厳しい
 ・治療と予防のどちらが合理的か判断しにくい

まとめ:

疾病対策として、予防と治療のどちらが有利なのかを検討した。論文では、ITNという予防にあたる処置がもっとも効果があるという結果が得られたということだったが、議論を進めていくと、それぞれの戦略にそれぞれの適性があるため、経済的に合理性を保ちつつ、必要な処置を検討していくのがよいと感じた。特に感染症ではなく生活習慣病などの場合には、いろいろな考え方があって難しいところだと思った。


2016年6月17日金曜日

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/9/17) Nano camo

Nature Podcast(2015/9/17) Nano camo
元論文http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7571/full/nature15373.html
担当:平田
参加者:10名


概要:

生体内におけるナノ粒子の投与に関する問題は2つ存在
1. 人体の免疫システムへの対抗
2. 良い組織と悪い組織の識別精度
ナノ粒子を血小板膜で覆うことで上記の問題を改善
齧歯類モデルにおいて、血小板膜に覆われた薬剤の投与による病気の治療効果の向上が見られた

人間での試験には2つのマイルストーン
1. ラボ内の生産から容易さが保証された生産へ
2. 齧歯類のみではなく多くの動物種での試験をする必要あり


議題:Is there any shortcoming for drugs to totally disguise from immune system?

(免疫システムを完全に回避したナノ粒子による薬剤投与の欠点はなにか)

免疫システムの役割
・自己と非自己の認識による異物排除

完全に回避とは?
・完全に生体内のモノ(自己)と認識される

免疫システムの完全な回避による考えられる欠点および解決案

外膜について
  • ”模した元”の機能と完全に同じ働きをしてしまい、薬剤を運搬するという本来の機能を果たせない可能性がある

→解決案

  • 完全に対象の場所へと移動するものを用いる(例:肝臓表面にしかないタンパク質にのみ付着するもの)

◯中身(薬剤)について

  • 粒子の中身が有害なものだった場合に免疫による排除がなされずに体内を運搬されてしまう危険性がある

◯人体の恒常性について

  • 本来存在しない場所にその物質が存在してしまう可能性がある
  • 外界からの物質の投与によりそれを模している元の物質の体内の量の調節に影響してしまう

→解決案

  • 人間のホメオスタシスの限界を知り、それ以上の物質の投与を避ける
  • 目的の場所にたどり着いたのちに別の物質へと性質を変化させる外膜の作成

◯開発について

・開発コストのかかる粒子の生産は困難


まとめ:

薬剤投与に関する科学の進歩が感じられる論文であったが、議論の結果、人類への応用のために改善すべき点は様々考えられた。特に薬剤を覆う外膜の性能の向上が望まれるだろう。






2016年6月14日火曜日

細胞の分子生物学 11章 小分子の膜輸送と,膜の電気的性質


担当:甲斐
参加者:10名

概要
第1節 膜輸送の基本
脂質二重層はほとんどの極性分子を透過させない。そこで細胞の膜にあるいろいろな輸送 タンパクが,小型の水溶性分子を細胞内外や,膜で固まれた細胞内区画に輸送する役を果たしている。輸送タンパクは溶質により決まっており、またその種類は輸送体とチャネルの2つがある。
第2節 輸送体と能動膜輸送
輸送体は特定の溶質を結合し溶質結合部位を膜の一方から反対側に向ける構造変化を起こして,脂質二重層を越えた溶質輸送を行う。輸送体のなかには,決まった溶質を電気化学的勾配に従った方向にしか輸送しないものもあるし,ATPの加水分解エネルギーや別の溶質(Na+. H+など)の勾配に従う移動や光を利用して一連の構造変化を起こし,結合した溶質を電気化学的勾配にさからって輸送するポンプとして働くものもある。
第3節 イオンチャネルと膜の電気的性質
イオンチャネルは,脂質二重層を貫通する水性の小孔を形成し,適当な大きさと電荷をもつ無機イオンを電気化学的勾配に従い, 輸送体による場合の千倍以上の速度で通過させる。K+選択性の漏洩チャネルは,動物細胞の細胞膜内外の静止電位の決定に重要な役割を果たしている。電位依存陽イオンチャネルは,ニューロンや骨格筋細胞など電気的興奮性を示す細胞で, 自己増幅性の活動電位を発生させている。伝達物質依存陽イオンチャネルは,化学シナプスで化学シグナルを電気シグナルに変換する。興奮性神経伝達物質は, 伝達物質依存イオンチャネルを開いてシナプス後細胞の膜を脱分極し, それが一定値を超えると活動電位が発生する。抑制性神経伝達物質は,伝達物質依存のCI-あるいはK+チャネルを聞いてシナプス後膜を分極状態に保ち, 活動電位の発生を抑える。

議題
どうすれば自由自在に記憶することができるか

自由自在…ここでは「意識的に覚えたいものを覚える」というイメージで扱う。

長期増強←細かい刺激を複数回与える必要がある。
→そのためにはどのような方法をとるのが良いか?

候補
1,サブリミナル効果
→画像による情報は良いが,記号的情報を与えるのには不向きかもしれない。
→「自由自在に」とは言えないのではないか?

2,ものを覚える時の脳の神経細胞の発火をモニタリングし、再度刺激を行う。
→物理的な難易度及び危険性が高く,ハードルが高い

まとめ
議題より,記憶するための方法として主に2つ挙げられた。
しかし,サブリミナル効果の方は自由自在とは言えず,脳の刺激は危険性があって現時点ではハードルが高い。
現時点ではいくつも問題点があり難しいと言える。

2016年5月31日火曜日

細胞の分子生物学 10章 膜の構造 第1~2節

担当:栗本
参加者:10名

概要:
第1節 脂質二重層
 脂質二重層はすべての細胞膜の基本構造であり、自然に配列して二重層を作りやすいという脂質分子固有の性質に起因している。この細胞膜の総重量のほぼ50%を占めているのが脂質分子で、全て両親媒性である。構成成分と温度の2つに依存する流動性は、膜輸送などにおいて重要な要素である。
第2節 膜タンパク
 生体膜の基本構造は脂質二重層だが、膜に特異的な機能の多くはタンパク質が担い、さまざまな方法で膜に組み込まれている。二重層の両側で機能したり、二重層を超えて分子を輸送したりできるのは、膜通過タンパクのみである。膜内のタンパク分子や脂質分子は特定の区画に局在しているが、膜タンパクの拡散はその区画内でしか行われない。

議題:
細胞膜の変化の過程

細胞とは...区画化、分裂、代謝を行う。生命の最小単位である。

細胞膜の機能
・内と外に分ける     *
・分裂したり、結合したり
・物質の輸送        ⭐︎
・特定のものだけ通すゲート ⭐︎

古細菌はエーテル脂質
真核細胞はエステル脂質
→ 環境的に、酸素が多くなってきたので、エステル脂質になっていった
  エーテル脂質は熱耐性がある
細胞膜の機能は昔から持っていたのか?
→ 持っていたのではないか(古細菌は持っていたのではないか)

膜の構成成分:脂質(*)、タンパク質(⭐︎)  [上の機能は記号の方に大きく依存している]
大腸菌の細胞数から考えると、構成成分(脂質、タンパク質)の種類は増えた
→ それによる利点があったのだろうと考えられる

まとめ
 細胞膜が元々どうであったのか、変化の過程が分からないため、難しい議題となった。しかし、細胞膜の構成成分の種類は増えていて、それによる利点まで議論できれば良かったが、時間切れとなってしまった。何かの折に話し合う機会があれば面白そうだと思った。

[火曜討論会2016] Nature Podcast(2015/9/10) Plankton Clouds

Nature Podcast(2015/9/10) Plankton Clouds
元論文(http://www.nature.com/nature/journal/v525/n7568/full/nature14986.html)
担当:田河
参加者:10名

概要:
氷雲の形成のメカニズム(主に氷雲の核について)についての研究
氷の結晶ができるには、単に周りの気温が氷点下になればいいというわけではない
→-38まで氷にならずに存在することもある

どうやって結晶になるか?
→結晶になる時、空気中の微粒子を核として必要とする場合がある

どのように核が運ばれてきて、それを利用するのだろうかを研究している
→核をINP(Ice-Nucleating Particlesと呼ぶ

一番のINPは砂漠の砂が上空に運ばてINPとなる
→海上では?

海上の有機物を調べた結果、波の動きによって空気中に放出され、それが風に巻き上げられて大気中に上がることが判明した

メカニズムとしては波が白くなって崩れるときたくさんの泡が割れ、有機物の混ざった膜水滴が生まれる。それが大気中に上がっていく

遠隔操作の車両を使って海の一番上の層をサンプリングした結果、有機物に富んでいた
その中でもプランクトンの排泄物(0.2μm未満)が核になっていそうだというのがこの論文のキモ

有機物サンプルを調べた結果植物性プランクトン(Thalassiosira pseudonana)のexudate(にじみ出るもの、浸出液)を発見し、さらにそれをプランクトンと分離して実験した結果exudateのみでも氷の核になることを発見した
→陸から離れた場所で氷が発生するのはこれが原因か


議題:生物を用いた人工降雨の可能性

  • 有機物
    • ヨウ化銀→弱い毒性
    • 砂→大きさ様々
    • 塩の結晶 →塩害
  • 無機物 
    • プランクトンの浸出液(0.3μm未満)
  • 必要な条件
    • 上空まで上がれる大きさ、重さ
    • 構造が氷と似ている→これを作れる生物を作る?寄生させてもいいかも
  • 候補
    • DNA折り紙(水の構造に似せて作る)
      • コストはかかるがニーズはありそう
      • DNA汚染の可能性 
      • タンパク質やRNAでもいいのかも
まとめ
生物とは離れるが、DNA折り紙のような応用性のある物質を用いて氷と同じような構造のものを作り、それを上空に送ることで氷雲を作れるのではないかという結論に達した。やはり生物そのものをもちいて雨を降らすということは難しいそうということがわかった。









 


 

2016年5月27日金曜日

細胞の分子生物学 9章 細胞の観察 第1~2節

担当 : 甲斐
参加者 : 10名

概要
第1節 光学顕微鏡で細胞を見る
染色,固定した細胞を通常の光学顕微鏡で調べたり, 蛍光色素と結合した抗体を用いて特定の分子の細胞内での位置を蛍光顕微鏡で知るなど多くの光学顕微鏡技術が細胞観察に利用できる。
第2節 電子顕微鏡で細胞と分子を見る
急速凍結法という構造を忠実に保ったまま観察したり、同種の粒子から得られる情報や1つの対象をいろいろな角度から撮った画像から得られる情報をコンピュータ解析し三次元像に再構築したりできる。これらの方法を組み合わせ、顕微鏡の分解能や視野を個々の巨大分子などを画像化できるレベルまで高められるようになった。
 
議題
どこまで細かく見れば事象を説明できるか

事象とは?→次の瞬間の行動など(どのレベルで見るかによって変わる)
観察対象が小さいほど観察する行為自体が影響を与えるのでは?
→どこまでの大きさなら影響を無視できるか疑問

原子レベルでの事象
移動する方向、親水性など→原子間で反発が起こるかなど確率的要素が絡む
個体レベルでの事象
次の瞬間の体の動きなど

事象により観察するレベルが異なる

まとめ
どのレベルにおいて観察するかは、自身が観察したい現象によって決定すると考えられる。ただし、観察対象が原子レベルまで小さくなると確率的要素が絡むようになるため、短期間的な事象の予測は難しいと考えられる。