2007年日本生物技术领域取得的17项重点成果
文/JADE
自实施第三期科学技术基本计划以来，日本科技投入向重点领域集中非常明显。2006年研究开发经费构成中，用于重点推进四个科技领域（信息通信、生物、环境、能源）的研发经费占到经费总额的40%。其中，生物科技领域研发经费总额为25554亿日元(占研发经费总额的13.8%)。信息通信和生物科技领域占日本全体研究开发经费中比例最高。
近年来生命科学领域的大规模投入导致涌现一系列成果。
2007年，日本在生物技术领域共取得了17项重点成果，综述如下。
（1）在世界首次利用人类皮肤细胞培育出被誉为“万能细胞”的人工多功能性干细胞（IPS细胞）
美国著名的《细胞》杂志于2007年11月20日刊登该成果。日本京都大学再生医学研究所教授山中伸弥等研究人员将4个遗传因子组合在一起，导入从人类皮肤细胞中得到的成纤维细胞（fibroblast），制出能够分化成神经、心肌、软骨、脂肪等各种细胞的IPS细胞。该成果将实现无伦理问题和排斥反应的细胞移植治疗，11月27日即获德国“迈恩伯格奖”。11月30日，日本生物学家山中伸弥等又在美国《自然生物技术》杂志电子版发表论文，宣布通过改良制作方法，成功得到不含癌症基因、更为安全的多功能干细胞。
作为2007年度的重大科技发现，日本政府12月3日开始讨论构建“日本全国支援”体系支持该项目的研究，使国内的再生医疗领域研究人员能够共同合作开展研究。
（2）探明因脊髓损伤功能恢复的大脑作用机理
日本的自然科学研究机构生理学研究所、理化学研究所与浜松Photonics株式会社中央研究所利用PET进行脑功能的图像扫描，在世界上首次发现因脊髓损伤的日本猴为了恢复手指运动功能，在康复治疗时原来发挥作用的脑的部位和别的部位活动增强，从而弥补失去功能的作用机理。此发现有望应用于因脊髓损伤或脑梗塞发生功能障碍的病人的康复。该成果刊登在2007年11月16日出版的美国著名杂志《科学》上。
（3）探明人MD-2蛋白质结构
东京大学和大阪大学开展共同研究, 研究人员通过识别细菌表面释放的脂多糖（LPS，lipopolysaccharide）,用酵母大量制得与引起败血症有关的人MD-2蛋白质，并用X射线结晶构造解析方法在世界首次探明其立体结构。MD-2是能与人体内的天然免疫基因TLR4胞外区结合并能促进TLR4转导LPS信号的重要分子。该成果有望推进败血症治疗药的开发，被刊登于2007年6月15日发行的美国权威《科学》杂志上。
（4）探明不经遗传密码将氨基酸与蛋白质结合的酶反应机理
产综研与东京大学合作, 通过X线结晶结构分析和生化分析，探明了不经遗传密码，将氨基酸与蛋白质结合的酶(LF转移酶)反应机理，这是与细胞内通常蛋白质合成截然不同的新的反应机理，今后将有望通过向蛋白质引入非天然氨基酸，开发功能性蛋白质的合成技术，开发新的抗细菌药物。2007年9月23日，英国权威杂志《自然》电子版报道了该项发现。
（5）发现重要分子STIM1控制过敏反应
理化学研究所发现让钙从细胞外部流入的蛋白质STIM1控制过敏反应的分子机理。该研究发现STIM1蛋白质诱导钙流入对过敏反应是必须的，并探明了位于鼻、肠等粘膜表面的肥大细胞对过敏反应的机制，STIM1蛋白质将成为开发抗过敏药物的新目标，这对于治疗花粉症、食物过敏具有重要意义。
（6）发现大脑发达的重要新机理――神经细胞内的胆固醇合成不可缺少
产综研和科学技术振兴机构的研究人员发现了促进神经细胞内胆固醇合成，对于脑突触内神经传导的发达十分重要，而促进神经细胞内胆固醇合成的正是脑成长因子(BDNF)。胆固醇代谢和脑成长因子之间的关系或许成为脑疾病治疗药开发的新指针。美国《神经科学杂志》于2007年6月13日刊登了关于此发现的论文。
（7）发现脑内控制信息传达的蛋白质
三菱化学生命科学研究所与自然科学研究机构生理学研究所以人类基因组数据库为基础进行研究，发现了一种被命名为“破坏王蛋白质”(SCRAPPER)的分解酶，查明了这种分解酶实际抑制来自生物体内神经传达物质顶端的异常发放，起到适度发放的调节作用。此成果被认为有助于开发新的治疗脑神经精神病的药物。美国著名杂志《细胞》于2007年9月7日刊登了关于此研究成果的学术论文。
（8）蛋白质解析研究取得积极进展
“蛋白质3000项目”投资578亿日元、历时5年，于2007年3月完成。该项目共分析了4517种蛋白质结构（基本结构4187种），向蛋白质数据库(PDB，Protein Data Bank)登记3923件，申请专利403件，发表论文4195篇，远远超出了当初分析3000余种蛋白质的预期。与同期美国开展的第一次PSI项目（Protein Structure Initiative)）相比，分析了近3倍的独特序列。同时，开发了26种蛋白质生产技术和16种结晶技术等相关技术。理化学研究所、东京大学、北海道大学、京都大学、大阪大学和高能加速器研究机构等的800多研究人员参加，在日本全国设置了99台NMR等一批设备，完善了高能加速器和SPring-8的相关装备，构建了日本蛋白质结构分析的研究基础。
（9）开发通过肠道黏膜吸收的口服疫苗
东京大学医学研究所成功开发出一种可预防多种感染症，且无需注射的口服型疫苗。研究小组研制了一种只与肠道中含量很少的M细胞特异性结合的单细胞抗体(Monoclonal antibody)，以此作为疫苗抗原的导入分子，让其与疫苗抗原结合，成功地制成以M细胞为标的黏膜疫苗开发出了对粘膜免疫系统有效发挥作用的口服型疫苗。
（10）开发利用血液检测早期癌症的新方法
日本千叶大学医学研究院研究出利用血液检测早期癌症的新方法。该方法利用人的免疫反应，当人体内控制癌的Ｐ53基因发生异变就会产生异常的Ｐ53蛋白，该法通过测定人体产生的抗体，可以及早发现早期食道癌、肠癌和乳腺癌。该检测方法经日本厚生劳动省认定，8月已销售检查药物，并将适用医疗保险。
（11）发现成人哮喘由异常免疫反应引起
日本兵库医科大学教授中西宪司等人与佐贺大学、大阪大学通过老鼠实验证实，在成年人中多发的顽固性哮喘是由于感冒等引发的咽喉炎症使某种免疫细胞发生变异从而引起的一种特殊过敏反应。研究人员在对小白鼠的喉部注入毒素引起炎症，结果发现从炎症部位产生的物质对某种淋巴球产生作用，引起了异常免疫反应，直至引起呼吸困难和支气管炎。《美国科学院学报》网络版2007年8月28日刊登了该成果的学术论文。
（12）发现C型肝炎病毒在肝细胞所囤积的脂肪滴表面增生
京都大学病毒研究所研究发现，C型肝炎病毒在肝细胞所囤积的脂肪滴表面上增生。肝细胞感染C肝病毒后容易变成脂肪肝，C肝病毒随之在增加的脂肪滴表面上增生，形成恶性循环。此项研究成果的论文发表于2007年8月26日出版的英国《自然细胞生物学》杂志上。
（13）发现细胞内分解与循环系统的膜的形成机理
日本自然科学研究机构基础生物学研究所研究发现，一种名为“Atg8”蛋白质在细胞分解细胞质等自身构成的自噬体形成过程发挥重要作用。Atg8和一种磷脂分子结合后可以黏合脂质膜，进而形成自噬体。该成果有利于开发帕金森氏病等神经性疾病的预防和治疗药物。其学术论文刊登于2007年7月13日出版的美国《细胞》杂志网络版上。
（14）发现痢疾杆菌控制寄主细胞感染的机理
东京大学医科学研究所发现痢疾杆菌为了维持肠管的感染抑制肠上皮细胞的代谢。该研究发现,痢疾杆菌到肠上皮细胞内分泌的IpaB蛋白质和作为后期促进因子(anaphase-promoting complex，APC)抑制因子的Mad2L2蛋白质结合,通过推迟细胞周期实现抑制上皮细胞的代谢更新（turnover）。该成果有利于病原性细菌的抗菌药物开发，刊登于2007年8月23日的美国科学杂志Cell电子版。
（15）首次发现对稻瘟病菌多种病害具有极强防御能力的水稻遗传基因WRKY45
农业生物资源研究所在世界首次发现对稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)等多种病害具有极强防御能力的水稻遗传基因WRKY45。该成果的学术论文发表于2007年6月29日出版的《植物细胞学》杂志的网络版上。
（16）首次成功改变水稻特定基因
日本农业生物资源研究所与组合化学工业（Kumiai Chemical Industry）通过“基因靶标（Gene Targeting）”方法，将表现出除草剂耐受性的突变基因导入水稻，在世界上首次成功开发出具备很高除草剂耐性的水稻。该发现有助于开发出只改组目标基因即可按预想进行品种改良的技术。该成果的学术论文刊登于《植物杂志》2007年８月９日出版的网络版上。
（17）发现促进植物的根生长的遗传基因
奈良尖端科学技术大学院大学的田坂昌生教授等人发现了促进植物的根生长的遗传基因。该遗传基因，受到被称为茁长素的植物荷尔蒙的影响后功能活性增强，具有通过生长侧根，促进根的发达从而使根向地下伸长的机能。由此有望能够培育在根难以发达的环境中也能多长根的新品种，或能够通过插枝栽培培育新植物品种。
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