システム生物医学入門

生命を遺伝子・タンパク質・細胞の統合ネットワークとして捉える次世代バイオロジー

児玉龍彦，仁科博道／著

2005年06月27日発行
B5判
206ページ
ISBN 978-4-89706-482-6

定価：4,180円（本体3,800円＋税）
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在庫：なし

ポストゲノム時代を迎え，これからの研究は「個別遺伝子研究」から「ネットワークの生物学」へ！　全く新しい生命科学の考え方を，生活習慣病，癌，クロノバイオロジー，創薬などをテーマに説いた今までになかった一冊です．

序章　人体のしくみを系統的に解き明かす− 新しい学問「omics」−

１．システム生物医学とはなにか− 一対一の医学から「多数対多数の医学」へ
２．多重的フィードバック論：たくさんの調節制御系がつくり出すネットワーク
３．omicsとは何か：包括的に生命情報を扱う方法
４．トランスクリプトーム解析の衝撃
５．ゲノミクス：静的な「遺伝子」からダイナミックな「ゲノム」へ
６．生活習慣病の発症機構を探る新たな手法
７．センサー→シグナル伝達系→遺伝子制御 − 複雑に重なり合った制御系
８．時間的な変化のメカニズムを探る
９．空間的な変化をイメージングで探る
10．プロテオミクス：タンパク質複合体から制御を知り薬をつくる
11．細胞の精密な見取り図cell map
12．病気と治療の経験から「逆システム学」で学ぶ
13．システム生物医学が可能にする癌の新たな診断と治療
14．システム生物医学が変える生活習慣病の新たな治療戦略
15．数値の是正より制御システムの是正が重要

第1章　2万2千個の遺伝子の測定で細胞の状態がわかる−トランスクリプトミクスが明らかにした複雑な人体のしくみ−

概要
１．RNAを多数測定する：ハイブリダイゼーションの原理
２．多数のRNAデータの読み方
３．遺伝子の名前も培養細胞も間違いだらけ：トランスクリプトームの衝撃
４．新たな概念「状態機械」
５．引き算の生物学の重要性
６．シグナルとノイズ：心臓移植での拒絶反応
７．たくさんの制御系を見分けるクラスター解析
８．疾患解明の鍵：たくさんの閉じないフィードバック制御

第2章　静的な「遺伝子」からダイナミックな「ゲノム」へ−ゲノミクスが解き明かした予想外の染色体の全体像−

概要
１．調節配列と反復配列の間に点在するエキソン：ヒトゲノムの全体像
２．動くDNA：反復配列はヒトゲノムの4割を占める
３．遺伝子ファミリーの形成 − 重複がもたらした生物の多様性
４．生物の形も転写因子がつくる
５．生きている構造物染色体 −ダイナミックな動きを支える精密なしかけ
６．配列だけでは決まらない染色体機能の調節：エピジェネティクスの誕生

第3章　病気から遺伝子を探る「逆遺伝学」，病気から制御メカニズムを探る「逆システム生物医学」

１．SNPから生活習慣病の原因遺伝子を探る
２．家系調査から病気の原因遺伝子をつきとめる「逆遺伝学」
３．解析の効率化をもたらしたハプロタイプ解析
４．リンケージの3原則：難しい多因子疾患の評価
５．複数の変異の効果は「足し算」できるほど単純ではない
６．調節ゲノム科学：ゲノミクスとトランスクリプトミクスの結合
７．薬の副作用をみる−的を絞った研究の重要性
８．病気の原因となるシステムの探索へ

第4章　その数は3,000にも及ぶ人体を支配するたくさんの制御系

１．2万2千個の遺伝子の見取り図
２．ヒトの体内で働く3,000もの制御系
３．転写因子：最大のファミリーはジンクフィンガータンパク質
４．ゲノム上の遺伝子ファミリー：形をつくるホメオドメインタンパク質ファミリー
５．ゲノム上の遺伝子ファミリー：細胞表面からのシグナルを伝えるGタンパク質共役型受容体
６．ゲノム上の遺伝子ファミリー：どんなシグナルを伝えるファミリーが見つかっているか

第5章　生物時計をつくり出すしくみ− クロノバイオロジー−

１．活性化シグナルが働くと活性化終息シグナルが誘導される
２．活性化の連鎖反応 −単純ではない遺伝子発現システム
３．時間軸の生み出す周期性：ダイナミズム
４．クロック：昼と夜をつくり出す遺伝子
５．細胞周期はサイクリン複合体の連続的な活性化で進む
６．細胞周期のクロックを是正するチェックポイント
７．チェックはさまざまなことを感知するしくみによる
８．発生，成長，成熟，老化のステージ変化

第6章　イメージングが捉えた細胞の生きた姿− 細胞の形と動きのルール：ローカリゾーム−

概要
１．イメージング：生きた細胞内の分子をリアルタイムでみる
２．細胞の中でタンパク質が動く基本システム
３．輸送システムは発芽と融合で制御される
４．ベシクルとオルガネラを動かす微小管のシステム
５．細胞分裂時の染色体も微小管で分離される
６．細胞のダイナミックな動きを支えるアクチン
７．タンパク質局在が細胞の表面を変える
８．細胞膜の中にも違いがある：コレステロールに富んだラフト
９．細胞膜の中にも違いがある：リン酸化イノシチドによる細胞の制御
10．タンパク質のプロセッシングで場所が変わる
11．足場タンパク質の解明がこれからの研究の鍵

第7章　タンパク質の相互作用から解き明かす生命の制御のしくみ− プロテオームからインタラクトームへ−

概要
１．どんなタンパク質でも同定できる質量分析
２．どんなタンパク質があるかのリスト：比較ゲノミクスおよび完全長cDNAプロジェクト
３．質量分析により巨大なタンパク質複合体が決められる：スプライソソームのタンパク質複合体
４．X線結晶構造解析の進歩：タンパク質複合体がみえた
５．構造解析のハイスループット化：結晶構造解析とNMR解析
６．NMRではタンパク質とリガンド（医薬品）の相互作用も解析できる
７．タンパク質相互作用の系統的な解析：インタラクトーム
８．受容体を系統的に発現してリガンドを探す：オーファン受容体プロジェクト
９．RNAiでタンパク質を系統的に減らしてみる
10．制御のしくみを象徴するタンパク質の相互作用がある

第8章　遺伝的に決定されている細胞の運命− 細胞の系譜のつくるシステム：cell map−

概要
１．氏か育ちか：cell map概念の誕生
２．ヒトの細胞ではcell mapは複雑である
３．転写因子が領域のアイデンティティを決める：ホメオティック因子群
４．1つの細胞から2つの異なった細胞ができる
５．分化を決定づける遺伝子マスタージーン
６．cell mapは細胞分裂の間もクロマチン構造の再構築で伝承される
７．濃度勾配による発現調節が細胞の運命を決定する
８．隣の細胞がちょっかいを出す：側方抑制とレシプロカルインダクション（鏡像的な誘導）
９．相互作用により境界をつくる：Wntとヘッジホッグの役割
10．細胞は動く：どこへ移動するかで決められる細胞の運命
11．cell mapにより決められている細胞死
12．細胞の寿命と老化：全身を見張るセーフティーネットが疾患解明の鍵

第9章　システム生物医学が生み出す新たな癌の診断と治療

１．癌遺伝子，癌抑制遺伝子から細胞増殖を制御するメカニズム全体の理解へ
２．増殖を加速化する癌遺伝子
３．酵母，ハエ，マウス：比較生物学によるRasの増殖制御システムの解明
４．前癌遺伝子は染色体転座で活性化されることもある
５．増殖を制御する癌抑制遺伝子：Rb遺伝子
６．ゲノムシステムの守護神p53：細胞周期のチェックシステム
７．多段階発癌：癌はたくさんの遺伝子異常が積み重なって進行する
８．ゲノムワイドな染色体構造変化の解析
９．トランスクリプトームによる癌の系統的な診断
10．治療の難しい幹細胞の癌
11．転移癌の治療：細胞移動と血管新生が鍵
12．細胞の相互作用を利用した新たな癌治療の可能性：Wntとヘッジホッグのシステム
13．薬物トランスポーターによる多剤耐性への対応

第10章　生活習慣病治療のシステム生物医学− 制御系の重なりを系統的に理解する−

概要
１．コレステロール代謝のフィードバック調節：閉じないループ
２．スタチンの多面的作用：生理的制御と薬理的作用の2つのメカニズム
３．核内受容体と転写制御ネットワーク
４．インスリンによる血糖の制御
５．脂肪細胞のセンサーとアディポサイトカイン
６．たくさんの制御系で支配される摂食行動
７．基礎代謝量の年齢に伴う変化の謎

終章　omicsの膨大な情報からいかに知識を発見するか

１．多数の制御系の重なりあいとして促える
２．シグナルの拡散と終息：未来への課題
３．もっとも基本的な制御のしくみ：cell mapをなす制御系
４．センサーを標的とする治療法
５．遺伝子の古い概念と新しいomicsからの概念
６．制御系を選んで選択的な治療を生み出す
７．データベースから法則と治療法へ

系統立てて生命のシステムを論じている。最近の研究も取り入れられている。（私大工学部教授）

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【本書名】システム生物医学入門〜生命を遺伝子・タンパク質・細胞の統合ネットワークとして捉える次世代バイオロジー
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