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Department of Organ Formation
Institute of Molecular Embryology and Genetics
Kumamoto University

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Come and Join at Gen Yamada Lab, IMEG, Kumamoto University
山田研におこしください!

We are performing cutting edge researches in reproductive, urogenital organ formation. Such organogenesis plan remains mystery for decades. Finding outmolecular developmental programs is very exciting and you can enjoyresearches by joining us. Our lab activity is high. We are selected as COE,
GCOE members. Some of our students got prizes.

Many young people are working in our laboratory. We use English as basic languages (we have many international students from several countries (currently, four international colleagues). Japanese students also enjoy such environment, of course. They speak well with their international colleagues!!!

After finishing such research experiences, many people got jobs in universities, companies and jobs internationally, living in USA etc.


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山田からの一言  “努力、努力、、、、、と偉大な業績”

 研究を行っていて自分で自問自答すること、そして、若い学生さんからきかれることがあります。研究において必要な資質、必要な条件とは何かということです。答えは当然知りませんが、コメントすることは可能です。
  ノーベル賞研究者のうち多くがユダヤ人であることが知られていますが、ユダヤ人の方々の知能が高い等も(?)言われておりますが、アンケート結果で興味あることも同時に言われています。あくまでアンケートですが、ユダヤ人のかなり多くの方々が、家庭教育の為、あるいはその歴史的特性の為、我慢強く、負けたり逆境に屈しないということです。これはサイエンスにおいては patience 、忍耐であり、実験を行っておられるとよくわかりますが、数回の実験で非常におもしろい結果が得られるということはほとんどありません。実際多くの優秀な研究者は楽天的な気持ち、あるいは、前向きな気持ちなどをを持ち合わせておりますが、ユダヤ人研究者は非常に強い性格と忍耐強さを持っているというものです。偶然かもしれませんが、小生が事実知っている多くのユダヤ人の先輩や研究者たちも、小生などよりはるかに才能あることに加えて忍耐強いなと尊敬を感じています・・・・

 私は熊本大学赴任の前、独国マックスプランク研、久留米大学医学部、また鹿児島大学におりました。鹿児島大学におきましては、学生講堂が、最近、極めて有名な世界的建築家安藤氏により建築されました。安藤氏の建築は、奇抜なスタイルをとっているとよく知られています。実際、鹿児島大学講堂は、若者の伸びる力を象徴するとのことで、正方形の建物の中に、卵型の大きなオブジェクトが突き刺さっており、その卵型の大きなオブジェクトの中に、席が200程度入る講義室が設計されているというものでした。このようなユニークさからある種“天才的”ともイメージされると思うのですが、安藤氏の経歴やその言動などを本など読んで感じることがあります。安藤氏の御経歴もユニークで、全く独学で建築を学ばれたことに加え、そのガッツとでもいえる御言動は注目に値します。元々東大の教授になられる前は安藤建築事務所を率いて、世界的に有名な建築家になられた方で、インタビュアーが「エレガントなやり方で仕事されているんでしょう?」という趣旨で質問しても、「実際に建築のコンペに出品して連戦連敗である、それでもめげない。私の事務所は海賊船のようなもので、事務所の職員と一丸となって世界各国の建築の大型コンペティションに出品、競争して勝ったり負けたりして、日々努力している。」というコメントが返ってきます。御言動は本当にユニークで、「ジョルジオ アルマーニという人から本社ビルを設計してくれという電話がかかっており、冗談だと思っていたら、 FAXが来て、事務所職員がこれは実物だということで大騒ぎになりましたわ。」という言動も残っているそうです。書かれた教科書を見ても極めておもしろく、尊敬を込めて私はその教科書の目次を医学分子生物学の講義のときに実は若い学生さんに見せているのですが、その内容は勿論建築学のトピックではありますが、基礎をおさえた上で、いかに古い概念を乗り越え、古い概念を壊し、新しい概念にたどり着き、人にやさしい優れた建築をつくるかということが情熱を込めて記され、目次にも表れている気がします。古い物の破壊、新しいものの創造、そして未来にというような題が氏の教科書の目次に書かれているのを見ると、実際そのユニークさが実感できます。

 ユダヤ人と安藤氏の例を挙げて、雑談めいて書きましたが、やはり仕事をやりたいという情熱を持って、どれだけ忍耐し、突き進むことができるのか、どれだけその情熱を維持できるのかが大切な因子の一つと痛切に感じます。特に小生は才能という点で問題があると思っており、そういった観点で努力、安藤氏のガッツなどというものを見習わねばと感じます。我々の目の前にあるのは超難問です。難問だからこそ情熱と忍耐をもってあたらねばなりません。分子発生学の基本中の基本、たった数万(4万程度)の遺伝子でどうして数十兆の細胞が、このようにヒトの見事な体を整然として作るようになれるのかという問題を若い皆さんと考えてみたいと思っております。 

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細胞工学2009より 許可転載

皮膚バイオロジーから見えてきた増殖因子シグナルクロストークによる細胞系譜制御;皮膚発生から生殖系発生メカニズムの解明に向けて

鈴木堅太郎1,2,3 、山口裕史4 、ヴィラコルテマイラ1,2,3 、秋山真志5 、清水宏5 、中潟直己1 、山田源1,2,3
Kentaro Suzuki1,2,3 , Yuji Yamaguchi4 , Mylah Villacorte1,2,3 Masashi Akiyama5 , Hiroshi Shimizu5 ,Naomi Nakagata1 and Gen Yamada1,2,3
1熊本大学生命資源研究・支援センター、 2グローバルCOE“ 細胞系譜制御研究の国際的人材育成ユニット ” 、 3発生医学研究センター、 4名古屋市立大学皮膚科、 5北海道 大学皮膚科


現代人にとって体毛の重要性は薄れている傾向にあるが、そもそも体毛は生きる上で体温の維持、紫外線や物理的障害からの保護、感覚器として、欠かすことができない重要な付属器官である。発生をさかのぼれば毛はもともと上皮性の細胞である。上皮(表皮) ? 間葉(真皮)相互作用により表皮の一部が肥厚、その後陥入し毛は形成される。つまり、表皮も毛も由来は同じである。
毛の発生には Wnt/ β-catenin シグナルが必須である(1 。同シグナルは器官形成において細胞の分化運命決定を左右することでも知られている。 それでは胎児皮膚形成過程において Wnt/ β-catenin シグナルを活性化することで表皮細胞の分化運命を変えることができるのだろうか?我々はこの問いにアプローチするため、 β-catenin 遺伝子のエクソン3領域を LoxP サイトで挟み込んだ β-catenin flox(ex3) (2 (以降 Catnb(ex3)fl/+ と記載)マウス、および 胎児皮膚形成過程において表皮細胞に特異的に Cre レコンビナーゼが発現する Keratin5-Cre(K5-Cre) マウス(3 を用いて解析を行なった。 β-catenin 遺伝子のエクソン3領域には Gsk3 b によりリン酸化を受けるアミノ酸が存在し、同領域を欠損すると β-catenin は Gsk3 b によるリン酸化を免れ、細胞内に蓄積し、恒常的に β-catenin シグナルが活性化される(2 。 Wnt/ β-catenin シグナルが表皮細胞で活性化されたマウス (K5-Cre Catnb (ex3)fl/+ ) の皮膚は、正常マウスに比べ肥厚しており角化異常がおこっていた (図 1 ) 。表皮分化マーカーである Keratin1 および Loricrin の発現を調べたところ、双方ともに発現が著しく低下しており、代わりに毛包特異的な Keratin ( AE13 抗体陽性細胞)が表皮全体に発現していた (図 1 ) 。通常、胎生期において毛包特異的な Keratin が発現することはない。さらに、 K5-Cre Catnb(ex3)fl/+ マウスの胎児皮膚は毛包原基の上皮および間葉のマーカー遺伝子の発現領域が皮膚全体に拡大しており、組織学的にも毛包原器に特徴的な間葉細胞の凝集が上皮直下に広範囲に観察された(4 。これらの結果は、 K5-Cre Catnb(ex3)fl/+ マウスの胎児皮膚は表皮全体が毛包様に 分化転換してしまっていることを示唆している(4

ではどのようなシグナルカスケードが Wnt/β-catenin シグナルによるこの表皮細胞の分化運命決定変化に関与しているのだろうか?我々は、増殖因子である Bmp (骨形成因子)および Shh (ソニックヘッジホッグ)シグナルが K5-Cre Catnb (ex3)fl/+ マウスの胎児皮膚におい顕著に亢進していることを見出した(4 。そこで Bmp の特異的なレセプターである BmprIA 、および Shh とのそれぞれのダブルコンディショナルノックアウトマウス( K5-Cre Catnb(ex3)fl/+BmprIAfl/fl マウス、 K5-Cre Catnb(ex3)fl/+Shhfl/- マウス)を作成し、 K5-Cre Catnb(ex3)fl/+ マウスに観られた毛包様への分化転換が回復するか調べた。 K5-Cre Catnb(ex3)fl/+BmprIAfl/fl マウスの胎児皮膚の分化異常は回復傾向にあったが、毛包原基マーカー遺伝子の発現亢進は維持されたままであった(図2)。この結果は、 Bmp シグナルは表皮細胞の毛包様分化促進に関与しており、毛包原基の異所的誘導には関与していないことを示唆している。さらに K5-Cre Catnb(ex3)fl/+Shhfl/- マウスでは、毛包様の分化異常さらに異所的な毛包形成ともに回復していた。 Shh シグナルは β-catenin による表皮細胞分化転換において中心的位置にあると思われる(4

毛包は一定の間隔を保ち、形成される(毛のパターン形成)。毛のパターン形成には、促進因子と阻害因子による正と負のフィードバック作用が重要であると考えられて いる( 反応拡散系 : 生物・化学における現象とモデル;ゼブラフィッシュの縞模様の研究等が知られている )。 促進因子として Shh 、阻害因子の1つとして Bmp が考えられるが、今回我々は、 Bmp2 のプロモーター解析の結果から Bmp2 の発現は β-catenin ではなく、ヘッジホッグシグナルにより正に制御されている可能性、 K5-Cre Catnb(ex3)fl/+ BmprIAfl/fl マウスの発現解析から Shh の発現が Bmp シグナルにより負に制御されている可能性を見出した(4 。本研究は、 毛のパターン形成の際、 Shh-Bmp2 のフィードバック作用およびその上流にある Wnt/ β-catenin シグナルの適切なバランス制御が極めて重要である可能性を示唆している(4

我々は、マウス胎児皮膚をモデルとして細胞系譜制御における増殖因子のシグナルクロストーク、そしてその上流のイベントとして Wnt/ β-catenin シグナル活性化制御の重要性を示すことができた。このような Wnt/ β-catenin による上皮細胞の細胞系譜制御機構は皮膚に限定することなのだろうか?我々は、子宮上皮分化過程において b -catenin シグナルが活性化されていることを見出した( ヴィラコルテら未発表データ) 。子宮等のホルモン依存的な器官形成において、 Wnt/ β-catenin シグナルはどのような役割を果たしているのか?近年、 β-catenin とエストロゲンシグナルがクロストークするという報告もある(5 。現在、我々は雌性生殖器官(子宮)の上皮細胞の細胞系譜制御分子メカニズムについても解析を進めたいと考えている。

図1 Wnt/ β-catenin シグナルが活性化されたマウス (K5-Cre Catnb (ex3)fl/+ ) の皮膚に観られる形成異常 
( A, B ) K5-Cre Catnb (ex3)fl/+ マウスは表皮表面が鱗状の形態異常を示す。さらに表皮は肥厚しており、分化異常が観られる。( E-J ) K5-Cre Catnb (ex3)fl/+ マウスの表皮は表皮分化マーカーである Keratin1 および Loricrin の発現が消失しており、毛包特異的な Keratin ( AE13 抗体陽性細胞)が表皮全体に発現している( J: red )。白色点線:表皮と真皮の境界線。スケールバー : A,B ( 1 mm ) ; C-J ( 50 μ m )。

図2 BmprIA (骨形成因子タイプ I レセプター A )とのダブルコンディショナルノックアウトマウス( K5-Cre Catnb(ex3)fl/+BmprIAfl/fl マウス)では毛包様の分化異常が回復する。
K5-Cre Catnb(ex3)fl/+ BmprIAfl/flマウスの胎児皮膚では、 Loricrin 、 Keratin1 の発現が回復しており( C, F )毛包特異的な Keratins の発現は消失している( I )。毛包原基マーカー遺伝子である Bmp2 遺伝子の発現亢進は維持されたままである( L )。

参考文献
1. Huelsken J.et al : Cell (2001) 105(4): 533-545
2. Harada N. et al: EMBO J (1999) 18(21): 5931-5942
3. Tarutani et al: Proc Natl Acad Sci U S A. (1997) 94(14): 7400-7405
4. Suzuki K. et al: Development (2009) in press
5. Kouzmenko AP. et al: J Biol Chem (2004) 279(39): 40255-40258

※細胞工学  2009 年 3 月号に掲載されました

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21世紀COEラボで国際性を養う分子発生医学研究 (山田ラボより一言!)

大学院で実力を伸ばす、21世紀COEラボで国際性を養う分子発生医学研究

 大学院は修士、博士を問わず学部と異なり更に学問に自主的に取り組み、未知のメカニズム、生殖系の発生や遺伝子プログラムの複雑さ、その面白さについて取り組むことになります。
  学問的面白さやそのやりがいについてはいうまでもありませんが、ここに申し上げたいのは、大学院はエキサイティングな経験と言えるという点です。
  特に大学院後期課程(博士課程)においては当研究室はCOE(center of excellence)という認定された機構に所属しており、審査後  実力のある院生の方々については大学院博士課程においてサポートを御支払いすることができます。また当研究室においては、後期大学院においては、当然とも言えますが国際的に評価を受けるような仕事を行なうことが目標です。後期大学院の後半に達しますと、皆さんが努力され国際的にも評価できる成果が出ますと実際に旅費をお支払いして欧米の学会に参加していただき、そこで討論していただくというチャンスをこれまでも提供してきました。
  実際これまでドイツやアメリカの学会に諸先輩が参加され、成果次第でその費用を負担させていただいております。こうした国際学会では自分の学術的成果を披露、議論することはもちろん、英語を用いて各国の研究者と意見交換や直接触れあう機会が得られるわけです。これまでの実例では、現在学位習得後アメリカの立派な研究所(NIH)に留学中の方ですが、ドイツに派遣後多くの外国友人を作られた方までおられます。
  このように大学院教育というのは国際的な学術研究、そして自分自身の実力、自分自身のタイトル(学位)を得るということに加え、その努力に応じて更に発展していただく機会を含んでいると言えると思います。

  また博士前期課程(修士課程)においても  その成果によって国内学会等の参加をサポートしてきており、積極的な研究活動への参加、自分自身でものを考え進めて行く姿勢が求められると思います。
  このように大学院の教育というのは進路を切り開いていく、発見に満ちたエキサイティングなプロセスであると思います。

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若い人と年長組 (山田ラボより一言!)
若い人と年長組;(当研究室主催の領域会議について;特定領域ニュースレターより抜粋)

 遺伝子が生殖器官形成に如何に関わるか解析しています。日々自転車操業ですが結果が出ますと、学生さんたちと海外発表、論文勝負をします。最近感じるのは 欧米学会やラボで、若い世代と年長世代がけっこう上手く交流しているなという点です。米国発生学会中にはミート ザ ディレクターなど院生等がトップと会う機会があります。メンタリティの違いもありますが、アメリカ学会の最後の打ち上げなどでオーソリティの年をとった先生と若手の学生があまり上手でないダンスを一緒に踊ったりしているのを見ると、ある意味でうまいつきあい方だなと感じることもあります。この年になりますと欧米のやり方がベストだとは全く思いませんが・・・・。

 また若い方々と話していると、次第に自分の年齢が実際に(高齢)年長組と感じることもあります。まずTVや映画の話などを無理にして共通話題を探り、そこから話をスタートしようとするときに感じます。比較的最近の映画のつもりでもまず彼らに分かってもらうことはできません。トピックがすでに大幅にずれているのです。
  またちょっとしたことですが、例えば我々が大学院生の頃は教授や先輩たちと時にラボで安いウイスキーや焼酎を持ってきてするめなどとラボで貧しい酒盛りをすることも多くありました。社会が豊かになり、おそらくラボにお酒があっても、そのような機会を無理に作ろうといっても今の学生さんたちはそういった環境を喜んでいるとはあまり思えません。

 少し前に上海中国アカデミーにいったときの経験ですが、経済は高度成長期にあります。サイエンスはまさにこれからですが、SPFマウス施設など見事な施設が建ちつつあり、また研究室の中では大学院生たちが遠心機を回している間も論文を一生懸命読んでいたりするのを見ると、高度成長期のハングリーだった我々(今から思う回想ですので美化されてるか分かりませんが)と結構ダブるものがあります。
  若手との交流に関して会議準備ということに関連して最近感じたことがあります。
  今回の領域会議準備におきましては、交通の便のよいシティホテルではなく、参加者の交通手段を確保した方がいい離れたホテルでしたので、アレンジにかなり時間がかかりました。この点教室員の若い大学院生や秘書の方に非常に多くのヘルプを得ることができました。

 つまり若い方々も今回の領域会議設営や運営に関してはこちらの想像以上の大活躍をしていただいたのです。一旦若い人をうまい形でのせると(言葉は悪いですが)想像以上の力を発揮されるのは間違いないと思います。領域代表もいわれていますが、なるべく若い人にいろいろな段階で刺激を与えるというのが月並みですがやはり最善ではないかと思われます。数年前にGordon会議に演者として呼ばれたときに重鎮の研究
者が言っておられたのは、学生でGordon会議に参加し、ご承知の通り寄宿舎同然のぼろい建物の中で学生さんでもその気になれば勇気を出して大御所の横に座り、必死になってディスカッションについていく、そういった今回の領域会議的な雰囲気で(?)泊まり込み、時間、年齢など気にせずに密着して議論するタイプの会議がやはり適しているのかもしれません・・・・そういった意味で多少自画自賛ですが、領域会議会場
にフォーマルな懇親会でなく、徹底的に議論し、あるいは語り合う場をおいたのは多少よかったのではないかと考えております。また何名かの若い方々に領域会議はよかったとお声をかけていただいたのは名誉でした。

 またこれからの会議におきましてもいろいろなアイデアを含めて、その運営について考えていくのも必要と感じております。
 今後とも皆様方と共にこうした問題を考えさせていただきたいと思います。ご指導よろしくお願い申し上げます。

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Gen Yamada, Ph.D.
Department of Organ Formation
The Institute of Molecular Embryology and Genetics (IMEG)
Kumamoto University
Honjo 2-2-1, 860-0811 Kumamoto, Japan
Tel;81(Japan) 96 373 6569
Fax;81 96 373 6560
Gensan(at mark)gpo.kumamoto-u.ac.jp

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Kumamoto University
Institute of Molecular Embryology and Genetics



update: August 17, 2009