特別研究２A （櫻井）

Advanced Research 2A （櫻井）

990C939

03GRRES601

櫻井　雅之

Masayuki Sakurai

2024年度前期

2024 First Semester

集中講義

Intensive Courses

生命科学研究科　生命科学専攻

Department of Biological Sciences, Graduate School of Biological Sciences

3.0単位

卒研

Graduation research

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

生命現象は、発生から死を含む変化(要因と結果)、これを実行する機構(メカニズム)の両観点から理解することが必要である。細胞運命制御機構を解明するべく、RNAを中心としたゲノムDNA転写、エピジェネティクス、RNAプロセシング、タンパク質機能発現、細胞動態を、特にこれらを制御する最上流となるゲノムDNA及びRNAの塩基編集機構の観点を主流に、正常状態の維持機構と破綻による疾患発症への生命分子機構を明らかにする研究を行う。

It is necessary to understand life phenomena from the viewpoints of both changes (causes and consequences) from death to birth, and the mechanisms that carry out this. To elucidate cell-fate regulation mechanisms, we perform research projects mainly for RNA, including genomic DNA transcription, epigenetics, RNA processing, protein function regulation, cell phenotypes. Especially we are focusing on the most upstream regulator such as genomic DNA and RNA base editing machinery that control the biological molecular mechanisms for maintaining the normal cell state and the onset of disease due to the breakdown of them.

分子レベルから細胞レベルの生命現象を理解するために必要となる分子細胞生物学的手法を中心とした実験の原理と手技、及びプロフェッショナルによるコツを学ぶ。また、必要に応じて分子細胞生物学・生化学・免疫学・遺伝学等の知識と研究技術を習得する。研究成果を部門内ミーティング、学内発表会や学会で発表できる能力を身に付け、研究活動の記録方法と最善と最悪を想定した条件設定能力、自ら率先して結果の解釈・問題点の発見と対応策を考察し、適宜指導者及びラボメンバーとの報告・連絡・相談を行う能力を身につける。以上により研究及び実社会における能力を、好奇心の充足と問題解決への努力と達成の楽しみを経験しながら養う。

本研究科のディプロマポリシー「生命科学における高度な技術を習得することで、これを駆使して、生命科学諸分野の課題の解決に貢献できる研究能力」を身に付ける科目である。

You will learn the principles and techniques of experiments focusing on molecular and cell biological techniques necessary for understanding the biological phenomena from the molecular level to the cellular level, with the help of professional scientists. Additionally, you will learn knowledge and research techniques in molecular and cell biology, biochemistry, immunology, genetics, etc..You will acquire the ability to present research results at department meetings and academic conferences. You will learn the importance and the way of recording research activities and predicting the best and worst-case scenarios so that you can gain new observations. You will acquire the ability to take the initiative in interpreting results, finding problems, and planning troubleshooting. You will be able to essential skills such as reporting, contacting and consulting with leaders and lab members. In this way, you will develop your skills in research and the real world while enjoying your research by feeling the joy to satisfy your curiosity and make an achievement with your own efforts with colleagues.

研究目標達成に向けた実験の実施を通して、必要な知識の習得・原理の理解と、研究記録の管理と整理、問題解決と工夫・他者への発表と説明力・多角的な解釈を可能とする視点の会得により、学術的な研究能力のみならず、実社会においても必要とされる、実用的なスキルと能力の会得と向上を目標とする。さらにこれまでの修士課程の研究成果について発表会で発表することを目標とする。

Students will acquire necessary knowledge, principles, how to manage research records, solve problems. Students will be able to perform convincing presentations and explanations to others, by acquiring multi-angle viewpoints and interpretation skills through conducting experiments to achieve research goals. Students will be able to acquire and improve practical skills and abilities required not only in an academic research field, but also in the real world. Students’ will be able to accomplish a defencing presentation meeting in the master's course.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

毎日の研究活動の他に、毎週の研究進捗ミーティングと勉強会に参加すること。指導員及びラボメンバーとの交流による情報共有を行うこと。自身の到達目標を設定し、常に時間と効率を意識し管理することを心がけること。一方で心身の健康管理に気を払い、問題に気がついた場合は臆すること無く指導員に相談すること。

Participate in weekly research progress meetings and study sessions in addition to daily research activities. Share information through exchanges with instructors and lab members. Set your own goals also by yourself and always keep in mind time and efficiency. Pay attention to physical and mental health management, and if you find a problem, do not hesitate to consult with your supervisor.

ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／プレゼンテーション　Presentation

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上記ソフトウェアの活用を行い、自身の研究に関連する資料からの知識を得て、実験手技及び条件の原理と意味を理解する。また実験前には常に俯瞰的なプロジェクトのマイルストーン達成を念頭におき、最善と最悪を想定し二手三手先の分岐した結果を予想し、対応が可能な条件設定を心がける。実験中は想定したプロトコルからはずれた点を記録し後に参照可能とする。実験後のデータ解析においては、自ら過去の実験データ及び関連文献との比較を行い、結果の解釈及び考察、次の一手を提案することを心がける。これらをもとに、指導員との円滑かつより意義深い相談を行う。

Students are encouraged to make use of the above software and obtain knowledge from materials related to your research to understand the principles and meanings of experimental procedures and conditions. Students are encouraged to keep in mind the achievement of milestones in a panoramic view of the project, assuming the best and worst, predict 2 or 3 steps ahead, and try to set conditions to decrease meaningless works. During the experiment, students should record any notice and unanticipated things to refer to them later. After each experiment, students should analyze data and try to compare with past data and related literature, interpret and consider the results deeply, and have an idea of the next move. With those student’s opinions, discussion with the supervisor will be more smooth and meaningful for students.

研究態度（３０％）　研究成果（２０％）
中間発表（秋期入学の場合、修士論文および修士論文研究発表）の評価（５０％）
Evaluated by study attitude (30%), achievement (20%), and research presentation at the midterm master course meeting (50%).

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

研究に関する科学論文や総説及び参考書を適宜入手またはラボメンバーからの共有情報を活用する。必要に応じて指導員から指定された文献と参考書の一部を読む。

Make use of obtainable scientific papers, reviews and reference books on research from shared information from lab members. Read the references and some of the reference books specified by the instructor.

【特別研究全体の注意点】
1)毎日の研究活動の他に、毎週の研究進捗ミーティングと勉強会に参加すること。
2)指導員及びラボメンバーとの交流による情報共有を行うこと。
3)自身の到達目標を設定し、常に時間と効率を意識し管理することを心がけること。
4)心身の健康管理に気を払い、問題に気がついた場合は臆すること無く指導員に相談すること。
5)担当研究は全く新規のものであり、自身が世界で一番詳しい人物である必要性と自負をもち、教科書を自らの研究が書き換えていく可能性をもつことを意識すること。
6)研究科における中間発表会において、研究プロジェクトの理解度、基礎知識、発表の構成、スライドの構成、プレゼンテーション能力、質疑応答能力、のそれぞれの項目について評価を受ける。

【Points of Research Plans】
1) Participate in weekly research progress meetings and study sessions in addition to daily research.
2) Share information through frequent communications with supervisors and lab members.
3) Set your own goals, and always keep in mind and manage time and efficiency.
4) Pay attention to physical and mental health management, and if you notice a problem, do not hesitate to consult with your supervisors.
5) Be aware that the research you are in charge is entirely new, and you should be the person who knows about your study in the world, and be proud of your research activity because it has the potential to rewrite the textbooks.
6) In the defencing presentation events at the graduate school, students will be evaluated for each of the following points: understanding of the research project, basic knowledge, presentation composition, presentation ability, and question/answer skills.

【授業計画】
第１回：研究計画の実行：RNAi法により培養細胞で解析対象遺伝子のノックダウンとその効果の解析。
第２回：研究計画の実行：目的遺伝子の変異体プラスミドの作成。
第３回：研究計画の実行：目的遺伝子の変異体プラスミドを培養細胞に導入してその効果の解析。
第４回：研究計画の実行：目的遺伝子と関連した機構の阻害剤を用いた細胞培養とその効果の解析。
第５回：特異的な化学試薬を用いて精製したDNAまたはRNA中の塩基修飾をさらに化学修飾し、部位および頻度を解析。
第６回：上記条件における細胞周期及びDNA損傷・修復系マーカー遺伝子のたんぱく質レベル発現解析。
第７回：上記条件における細胞周期及びDNA損傷・修復系マーカー遺伝子のmRNAレベル発現解析。
第8回：研究計画の実行：培養細胞のフローサイトメトリー法による細胞周期及びDNA損傷などの表現型比較解析。
第９回：研究計画の実行：培養細胞から架橋剤を用いてクロマチン免疫沈降解析。
第１０回：研究計画の実行：培養細胞から架橋剤を用いてDNA:RNA:タンパク質の三者複合体免疫沈降解析。
第１１回：研究計画の実行：次世代シークエンス解析に最適な免疫沈降条件の確立。
第１２回：研究計画の実行：次世代シークエンス解析を目的としたサンプル調製。
第１３回：研究のまとめ：研究結果の総括、研究発表の準備（秋期入学の場合、修士論文作成）
第１４回：研究のまとめ：研究発表の準備（ポスター／スライドの作製）、（秋期入学の場合、修士論文作成）
第１５回：研究発表

【Class Schedules】
1st. Perform research plans: analyze the effect of target gene knockdown by RNAi method in cultured cell lines.
2nd. Perform research plans: Design and prepare plasmids for mutagenesis assay of the target gene.]
3rd. Perform research plans: analyze the effect of mutagenesis by transfecting prepared mutant gene coding plasmid into cultured cell lines.
4th. Perform research plans: analyze the effect of inhibitors specific to target gene activity used in cultured cell lines.
5th. Perform research plans: analyze the effect of inhibitors specific to target gene activity used in cultured cell lines.
6th. Perform research plans: analyze expression levels of proteins relating to cell cycles, DNA damage responding & repairing to evaluate effects on cell viability.
7th. Perform research plans: analyze expression levels of messenger RNA relating to cell cycles, DNA damage responding & repairing to evaluate effects on cell viability.
8th. Perform research plans: analyze cell cycle and DNA damage profiles of the cell population by flow cytometry.
9th. Perform research plans: perform chromatin immunoprecipitation using fixed cells to see the chromatin status of target gene regions.
10th. Perform research plans: perform immunoprecipitation of fixed DNA-RNA-protein complex to analyze components.
11th. Perform research plans: optimize conditions of immunoprecipitation for next-generation sequencing to analyze DNA and RNA components.
12th. Perform research plans: prepare cDNA samples for next-generation sequencing using determined optimum conditions.
13th. Summarize results and prepare progress presentation.
14th. Practice and brushing up presentations such as poster and slides.
15th. Presentation.

【研究分野】
発生から死という生命の時間軸各段階における生命現象の変化と機構を、生体分子、ゲノム、RNA、タンパク質、細胞、組織、生体とミクロ〜マクロの各階層から理解し、解析と制御の新技術開発に取り組んでいる。
遺伝子の研究において、「生命のセントラルドグマ: ＤＮＡから適宜必要な遺伝子をRNAへと転写し、機能発現体であるタンパク質を産生する遺伝子発現の流れ」の理解と解明は必要不可欠である。しかし我々は現在、DNAに記載されている遺伝子情報がDNAまたはRNAの段階で書き換えられる機構を発見し、さらにRNAがDNAからの遺伝子発現を制御する機構の解明に取り組んでいる。本内容は、これまでの教科書にある直線的なセントラルドグマの概念を一新するものであり、生命科学研究及び遺伝子の異常による疾患原因究明におけるパラダイムシフトを引き起こしうるほどの重要性を持つ。本授業計画はこれらの研究を推進しつつ、修士課程の学生としての達成目標を成し遂げるものである。

【Research field】
We are performing study projects to understand the changes and mechanisms of life phenomena at each stage of cell-life such as from development to death, and at each scales such as from the biomolecule, genome, RNA, protein, cell, tissue, organ, and a living organism. We also trying to invent new technologies for analysis or controlling those mechanisms.
In gene study, understanding and elucidation of “Central dogma of life: the flow of gene expression that transcribes necessary genes from DNA into RNA as appropriate and produces proteins that are functional expressors” is essential. However, we have now discovered a mechanism by which the genetic information described in DNA can be rewritten at the DNA or RNA stage, and we are working on elucidating the mechanism by which RNA controls gene expression from DNA. This content is a renewal of the concept of linear central dogma in current textbooks, and it can even cause a paradigm shift in life science research and investigation of disease causes due to genetic abnormalities. Above lesson plan aims to achieve the goals of the master's student while promoting these studies.

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情報記録及び共有を円滑にするソフトウェア(Slack, Zoom, Microsoft Powerpoint Office, OneNote, Evernote, Dropbox, Box, Papers)の活用により、研究推進に必要な科学論文と確立した実権プロトコルの情報共有、及び詳細な研究方針及び実験条件とトラブルシューティングに関する相談と議論、さらに研究室の運営管理と雰囲気をメンバーと協力して向上することを推進する。また、これらの意見と情報を記録管理して閲覧可能として二度手間を減らし、研究活動の効

特になし

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