櫻井 敏博 教授 [Toshihiro Sakurai]
担当授業科目
生物学Ia/生物学Ib/機能形態学C/栄養化学/公衆衛生学I/公衆衛生学II/衛生薬学実習/衛生薬学演習/特別実習
主な研究
主な研究テーマ
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胎盤形成の分子メカニズムを解明し、妊娠成立のしくみを理解する
哺乳類の妊娠は、受精、着床、胎盤形成という一連の過程を経て成立します。なかでも、着床から初期胎盤形成までの時期は妊娠の成否を左右する最も重要なステージであり、その異常はヒトでは不妊や流産、家畜では受胎率低下の主要な原因となります。
本研究室では、ウシやヒツジをモデルとして、胚と子宮内膜の相互作用、妊娠認識因子であるインターフェロン・タウ(IFNT)の発現制御、栄養膜細胞(トロホブラスト)の分化・細胞融合・二核栄養膜細胞(BNC)の形成機構を解析しています。また、低酸素環境やWntシグナルなどが胎盤形成に果たす役割を明らかにすることで、妊娠維持の分子基盤の解明を目指しています。
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胎盤はどのように進化したのか―胎盤進化の分子メカニズムを解明します
胎盤は哺乳類に共通する器官ですが、その形態や機能は動物種ごとに大きく異なります。こうした多様性がどのように進化してきたのかは、生殖生物学における重要な課題です。
本研究室では、比較ゲノム解析を用いて、内在性レトロウイルス(ERV)やLTR配列が胎盤形成や遺伝子発現制御に果たす役割を研究しています。特に、反芻動物に特徴的なERV由来遺伝子やIFNT遺伝子群の進化過程を解析し、ウイルス由来配列がどのように胎盤の進化や種特異的な胎盤形態の獲得に寄与してきたのかを明らかにすることを目指しています。
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漢方薬の安全性を科学的に評価し、妊婦・胎児医療へ貢献します
妊婦を対象とした臨床試験には倫理的な制約があるため、妊娠中に使用される医薬品や漢方薬の安全性については、十分な科学的根拠が得られていないものも少なくありません。
本研究室では、培養細胞や分子生物学的手法を用いて、医薬品や漢方薬が胎盤や胎児の発生に及ぼす影響を評価しています。催奇形性や胎児毒性を科学的に検証し、安全性に関するエビデンスを構築することで、妊婦が安心して医薬品や漢方薬を使用できる医療の実現に貢献することを目指しています。
研究
胎盤形成の分子機構と胎盤進化の解明
哺乳類の生命は、受精、胚発生、着床、胎盤形成、胎児発育を経て誕生します。この一連の過程の中でも、着床から初期胎盤形成に至る時期は妊娠の成否を決定する最も重要なステージであり、その異常はヒトでは不妊や流産、家畜では受胎率低下の主要な原因となっています。
ヒトでは、生殖補助医療(ART)において良好な胚を移植しても妊娠率は依然として高くなく、ウシにおいても人工授精と体外受精胚移植の受胎率に大きな差は認められません。これは、胚の質だけではなく、着床を受け入れる子宮内環境と初期胎盤形成が妊娠成立を大きく左右していることを示しています。
本研究室では、ウシやヒツジをモデル動物として、胚と子宮内膜との相互作用や妊娠認識機構に着目し、反芻動物特有の妊娠認識因子であるインターフェロン・タウ(IFNT)の発現制御や、子宮内環境を制御する分子ネットワークの解明に取り組んでいます。また、胎盤形成初期における栄養膜細胞(トロホブラスト)の分化・細胞融合・二核栄養膜細胞(Binucleate Cell; BNC)の形成機構を解析し、低酸素環境やWntシグナルなどの細胞内シグナルが胎盤形成に果たす役割について研究を進めています。
近年では、胎盤形成と進化を結び付ける分子として内在性レトロウイルス(Endogenous Retroviruses; ERVs)に注目しています。ERVは、進化の過程で宿主ゲノムへ取り込まれたレトロウイルス由来配列であり、その一部は胎盤形成に必須な細胞融合因子(Syncytin)や遺伝子発現制御配列として利用されています。私たちは、ウシ胎盤において細胞融合を担うBERV-K1(Fematrin-1)をはじめとするERV由来遺伝子やLTR配列の発現制御機構を解析するとともに、胎盤形成に関与する新たなERV因子の探索を進めています。
さらに、比較ゲノム解析や進化解析を用いて、反芻動物におけるIFNT遺伝子群とERV/LTR配列の進化を解析し、胎盤形成や妊娠認識機構がどのように獲得され、多様な胎盤形態へと進化してきたのかを明らかにすることを目指しています。これらの研究は、生命進化の理解に貢献するとともに、ヒトの生殖医療や家畜繁殖技術の発展につながることが期待されます。
また近年は、次世代シーケンサーによる比較ゲノム解析やバイオインフォマティクスを活用し、反芻動物におけるIFNT遺伝子群の起源や、胎盤形成に関与するERV/LTR配列の進化過程を網羅的に解析しています。細胞生物学と進化ゲノム学を融合したアプローチにより、「胎盤はどのように進化し、どのような分子機構によって形成されるのか」という根本的な問いに挑戦しています。
所属学会・団体名
- Society for the Study of Reproduction
- 日本繁殖生物学会(編集委員)
- 日本薬学会
- 日本衛生学会
その他
学術雑誌等に発表した論文
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Vranic S, Watanabe E, Yamazaki K, Wakahara T, Miyakawa K, Takeuchi S, Osada Y, Ichihara S, Wu W, Zong C, Sakurai T, Sato A, Hara Y, Ikegami A, Terashima Y, Matsushima K, Suzuki T, Abe R, Boland S, Tran L, Ichihara G. Impact of surface functional group modification on cellular internalization and cytotoxicity of silica nanoparticles. Part Fibre Toxicol. (2025)23:9 doi: 10.1186/s12989-025-00653-6.
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Bai H, Kawahara M, Kusama K, Sakurai T, Pfarrer C, Takahashi M. Heat stress induces oxidative stress and activates the KEAP1-NFE2L2-ARE pathway in reproduction-related cells. Anim Sci J. 96:e70023. (2025) doi: 10.1111/asj.70023
- Bai R, Kusama K, Matsuno Y, Bai H, Sakurai T, Kimura K and Imakawa K. Expression of NFIL3 and CEBPA regulated by IFNT induced-PGE2 in bovine endometrial stromal cells during the pre-implantation period. Front. Endocrinol. 14:1075030. (2023) doi: 10.3389/fendo.2023.1075030
- Kusama K, Bai R, Matsuno Y, Ideta A, Sakurai T, Nagaoka K, Hori M, Imakawa K.Characterization of Serum Metabolome and Proteome Profiles Identifies SNX5 Specific for Pregnancy Failure in Holstein Heifers. Life (Basel). 12:309.(2022) doi: 10.3390/life12020309.
- Takizawa R, Ichihara S, Zong C, Kinoshita K, Sakurai T, Ikegami A, Mise N, Ichihara G. 1,2-Dichloropropane induces γ-H2AX expression in human cholangiocytes only in the presence of macrophages. Toxicol Lett. 349:134-144. (2021) doi: 10.1016/j.toxlet.2021.06.009.
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- Zhang L, Hara S, Ichinose H, Nagashima D, Morita K, Sakurai T, Ichihara S, Ichihara G. Exposure to acrylamide decreases noradrenergic axons in rat brain. Neurotoxicology. 78:127-133. (2020) doi: 10.1016/j.neuro.2020.03.001.
- Zong C, Hasegawa R, Urushitani M, Zhang L, Nagashima D, Sakurai T, Ichihara S, Ohsako S, Ichihara G. Role of microglial activation and neuroinflammation in neurotoxicity of acrylamide in vivo and in vitro. Arch Toxicol. 93:2007-2019. (2019)d oi: 10.1007/s00204-019-02471-0.
- Nagashima D, Zhang L, Kitamura Y, Ichihara S, Watanabe E, Zong C, Yamano Y, Sakurai T, Oikawa S, Ichihara G. Proteomic analysis of hippocampal proteins in acrylamide-exposed Wistar rats. Arch Toxicol. 93:1993-2006. (2019) doi: 10.1007/s00204-019-02484-9.
- Zong C, Kimura Y, Kinoshita K, Takasu S, Zhang X, Sakurai T, Sekido Y, Ichihara S, Endo G, Ichihara G. Exposure to 1,2-dichloropropane upregulates the expression of activation-induced cytidine deaminase (AID) in human cholangiocytes co-cultured with macrophages. Toxicol Sci. 168:137-148. (2019)d oi: 10.1093/toxsci/kfy280.
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- Zhang X, Zong C, Zhang L, Garner E, Sugie S, Huang C, Wu W, Chang J, Sakurai T, Kato M, Ichihara S, Kumagai S, Ichihara G. Exposure of Mice to 1,2-Dichloropropane Induces CYP450-Dependent Proliferation and Apoptosis of Cholangiocytes. Toxicol Sci. 162:559-569. doi: 10.1093/toxsci/kfx272
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総説等
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その他
- 櫻井敏博 ウシ栄養外胚葉の胎盤構成細胞への分化機構 月刊「細胞」2025年4月臨時増刊号 栄養発生生物学 (2025)
- 櫻井 敏博 私の研究 胎盤の形態を決める進化の伴走者~胎盤と内在性レトロウイルス~ 福島の進路 一般財団法人とうほう地域総合研究所 2022年1月号 (2022)
- 櫻井 敏博, 宮田 敏男 特集 糖尿病性腎症治療の新しい展望 II. 新しい腎症治療薬の展望 4. AGE阻害薬 Diabetes Frontier 2006年8月号 (2006)