ゲノム研究の進展により生命科学は仮説駆動型からデータ駆動型の科学に変貌しつつある。このような科学を推進するには、多種多様で複雑なデータや知識を計算機でうまく扱えるようにすることが不可欠である。本講義では、その基礎となる理論や技術について解説する。 With the advancement of genome research, life science is transforming from a hypothesis-driven to a data-driven science. To promote such science, it is essential for computers to be able to successfully handle a wide variety of complex data and knowledge. In this lecture, the underlying theories and techniques will be explained.

本講義では、ゲノム動態学Iで扱うゲノム進化とエピゲノムの基本を踏まえて、ゲノム・エピゲノムの動態・メカニズム・機能を分子レベルで研究する第一線の研究者らによる、ゲノム・エピゲノム研究最前線を紹介する。扱う内容は、遺伝子の転写・転写後制御、非コードRNAによる転写・クロマチン制御、クロマチン構造生物学、環境に応答したエピゲノム動態、生殖および個体発生におけるエピゲノムリプログラミングとその機能、エピゲノムによる記憶形成など、多岐にわたる。ゲノムの進化や染色体の制御、生態学まで含め、多くの生物学分野における新たな考え方の枠組となってきつつあるクロマチン・エピゲノム分野について、遺伝学のモデル生物を用いた研究やオミクス解析からタンパク質立体構造解析など幅広い手法を用いた研究の最前線を中心に講義する。

広く産学官にわたってグローバルに活躍するために必要な「俯瞰力」を養成することを目指す。物質科学の各分野について最先端の知識を修得し、自分の専門分野と周辺分野がどのように関連するか、あるいはし得るか、について深く考察するために、第一線で活躍する講師の方々にその分野の最前線を概観していただく。さらに、それらの講義を通して異分野間のコミュニケーションを円滑に進めるための具体的方法論を学ぶ。 This survey course is designed to enable students to develop the broad perspective that is required of global leaders working in and across industry, academia, and government. Students will gain knowledge and insight on advancements in each field of materials science research, given by leading researchers working on the frontline in those fields. This will allow students to consider how peripheral fields are related to their own area of expertise, and to consider the potential for forging bridges between related fields in the future. In addition, students will learn specific methodologies designed to facilitate smooth communication among different disciplines.

生物の構造と機能は基本的にはゲノムのDNAによって決められる。ゲノムとは世代を超えて引き継がれていく、生物の持つ遺伝情報の本体である。したがって、その基本構造を知ることは多様な生命現象を理解するための基礎となり、不可欠である。本講義では、まず遺伝情報の総体としてのゲノム構造の一般的特性から始まり、遺伝情報の複製・発現などについて学ぶ。さらに、ゲノムの情報はさまざまな環境要因によって修正されることについて理解を深める。最近注目されているノンコーディングRNAもそのような過程に関わる分子の１つと捉えることが可能であり、その作用機序についても学ぶ。また、ゲノム生物学における生物情報科学の発展においては、それらのゲノム情報をどのように解析し応用するかという点が重要である。そこで、このような視点から、ゲノム情報解析の意義と方法、今後の展開、さらには付随する問題点についても学ぶ。

生物の構造と機能は基本的にはゲノムのDNAによって決められる。ゲノムとは世代を超えて引き継がれていく、生物の持つ遺伝情報の本体である。したがって、その基本構造を知ることは多様な生命現象を理解するための基礎となり、不可欠である。本講義では、まず遺伝情報の総体としてのゲノム構造の一般的特性から始まり、遺伝情報の複製・発現などについて学ぶ。さらに、ゲノムの情報はさまざまな環境要因によって修正されることについて理解を深める。最近注目されているノンコーディングRNAもそのような過程に関わる分子の１つと捉えることが可能であり、その作用機序についても学ぶ。また、ゲノム生物学における生物情報科学の発展においては、それらのゲノム情報をどのように解析し応用するかという点が重要である。そこで、このような視点から、ゲノム情報解析の意義と方法、今後の展開、さらには付随する問題点についても学ぶ。

動物の系統進化を考えると、メジャートランジションと呼ばれる大革新、例えば多細胞性、左右相称性（前後軸）、社会性の獲得など、いくつかの大きなイベントが見られ、そこから様々な動物の系統が適応放散（多様化）していることが理解できる。本講義においては、動物進化においてどのような発生生理機構の改変が必要であり、それがどのように取り巻く環境への適応を可能にしたのかを考える力を付ける。特に「表現型可塑性」を主要なキーワードとする。 生物の進化において表現型の可塑性は重要な働きをすると考えられるが、これまでの進化学では大きく取り上げられることが少なかった。生物は、変動する環境の中で臨機応変に生活を営んでおり、実に様々な表現型可塑性の機構が存在している。本講義では、それらの例を取り上げつつ、進化における可塑性の役割について理解を深めるとともに、「生態」「発生」「進化」をまたぐ新たな研究領域について概説する。特に、動物の生活史の中での発生段階や環境条件に応じた表現型の改変機構とその進化について理解することを目標とする。

研究や専門は本郷でと思っていませんか？駒場IIキャンパスに、世界が注目する若い研究室（https://www.lsbm.org/*****）が集まっているのを知っていますか？ 本ゼミは、駒場IIキャンパスで進む最先端バイオテクノロジー開発や生命科学研究の内容を、学部生の皆さんに伝え、実際の研究に関わっていくきっかけとすることを目指しています。４月26日（土）12時〜15時に、駒場IキャンパスのKOMCEE West (B1F-001)レクチャーホールにて開催される「駒場II 生命科学シンポジウム」に参加してください（集中講義）。冒頭に、本全学ゼミのガイダンスを行い、その後、駒場IIキャンパスで行われている研究・開発内容や、学生の関わり方に関して発表します。 さらに同日シンポジウム後の15時〜18時に、駒場IIキャンパスの生命科学・技術系の研究室合同でポスター発表会（KOMCEE East B1F ホワイエ、駒場Iキャンパス）があります。希望者は参加して各研究室の教員や研究者・学生と交流し、より深く学ぶ機会もできます。また、担当研究室に個別に連絡（email）をして各研究室に独自に見学・体験（実践的な研究に携わる）することもできます。 同シンポジウムで紹介される先端バイオテクノロジー開発・生命科学研究に関して、興味のある研究室の研究内容に関して、レポート課題（https://www.sadaotalab.net/***** https://sadaotalab.com/***** に掲載）を提出してください。 シンポジウム後にポスター発表会に参加してより深く学ぶことが可能です。担当研究室に個別に連絡（email）をして各研究室に独自に見学・体験（実践的な研究に携わる）することも可能です。 本授業は出席と提出するレポートの内容で成績評価を行います。ガイダンスは、４月に対面で行います。 【LSBMとは】 LSBMは、次世代生命医科学を開拓すべく有機的に協働する、先端科学技術研究センターのメンバーを中心とするバーチャルな十以上の研究室集合体です。工学・理学・情報科学・医学の研究者が、積極的なコラボレーションを展開しています。

【注意】この授業は開講日程の都合上、成績が所定の確認日より後に公開される見込みが高いので留意すること。特に2年生は本科目の成績が前期課程修了要件に含まれない見込が高いので、履修にあたっては十分に注意すること。 教養学部後期課程（理系）・統合自然科学科の「統合生命科学コース」には、ライフサイエンス研究の若きトップランナーが集結し、生命科学のフロンティアを開拓しています。本ゼミの履修学生は、最先端の研究を展開している研究室に数名ずつ配属され、未解明の研究課題に実際に取り組んでもらいます。 研究の進め方は教員と相談して決めます。研究室によって曜限を指定する場合、指定しない場合、集中して行う場合があります。セメスターの最後に、履修者全員が参加して成果報告会を開催する予定です。 統合生命科学コースの特徴は、先端性と多様性である。准教授が独立した研究室を運営できるため、２６もの研究室がある。その研究テーマは極めて多様であり、分子生物学や細胞生物学、植物生理学といった理学的な基礎研究から、神経科学、内分泌学といった医科学的な研究、そして、創薬などを目指した薬学・農学・工学的な研究まで多岐にわたる。ノーベル生理学・医学賞を受けたオートファジー研究が駒場で開始されたという事実が象徴するように、流行にとらわれない独創性の高い研究が行われている。実験や理論などのアプローチ法も多彩である。若き教員が柔軟な発想で、先端的でチャレンジングな研究テーマを選び、熱心に学生を指導するのみでなく、教員自らが現場に立って実験をしている研究室も多い。 生命科学が大好きで、新しい分野を切り拓きたいという熱い想いを持つ学生を歓迎する。また、文系から理系への転向を考えている学生も受講できる。教科書で学ぶことの先にある生命科学の最先端を体験して欲しい。 担当教員と研究テーマ（テーマと教員は変更・増減する可能性があります）： 野本　貴大　　切らない手術 ケミカルサージェリー・ドラッグデリバリーシステム 道上　達男　　ツメガエル胚の形づくりに力はどのように関わるか 晝間　敬　　　植物と共生する微生物の未知の機能の探索 吉本　敬太郎　核酸医薬の分子設計と機能評価 加納　純子　　染色体末端テロメア/サブテロメアの分子機能の解明 佐藤　守俊　　生命現象の光操作技術・ケミカルバイオロジー（光遺伝学） 長谷部政治　　動物生理学・神経科学・時間生物学・内分泌学 上記以外で参画される可能性のある先生方。 https://bio.c.u-tokyo.ac.jp/*****

これまでの生物学・基礎生命科学研究の発展には、「モデル生物」が非常に重要な役割を果たしてきた。モデル生物とは、「大腸菌で正しいことは象でも正しい」という言葉に代表される生命現象制御メカニズムの普遍性を前提として、多くの研究者がさまざまな角度から集中的（および協力的または競争的）に研究するために選ばれた生物種である。これまでに、ファージ・大腸菌・ウニ・カエル・出芽酵母・線虫C. エレガンス・ショウジョウバエ・ゼブラフィッシュ・マウス・ラット・アカゲザル・シロイヌナズナ等が選ばれてきた。 しかし、これらの中には現在はほとんど研究対象として用いられていない生物種も存在する。また、過度に「モデル生物」に集中した研究の弊害も明らかになりつつある。（例えば、実験用ハツカネズミは野生のハツカネズミよりも遥かに飼育しやすいが、これは室内で「貴族的」に振る舞うように選択圧が掛けられた結果である可能性が高い。） 全ゲノム解析やゲノム編集、さらには細胞単位でのRNA発現解析が容易に行われるようになった現在において、何十年も前に選ばれた「モデル生物」を研究し続ける意味は存在するのであろうか？ 本講義では、モデル動物の"Big Four"の１つとして知られる線虫C. エレガンスを主な題材として、「なぜモデル生物として選ばれたか？」「その結果として何がなされたか？」「最先端の現場では何が行われているか？」「未来の研究のためには何が必要か？」について、講師・木村が関与した「老化」や「microRNA」に関わる遺伝学的解析および「刺激〜神経活動〜行動」の多次元計測とその解析を中心として整理する（詳細は、下記「その他」参照）。 その上で、上記の知見および受講者からの研究提案とそれに対する議論などを介して、「モデル生物」の意義や可能性を現在の生命科学研究の視点から問い直す。これらの活動の結果として、将来において受講者自身が独創的かつ本質的な生命科学の研究対象や研究手法を選択するための手掛かりを獲得することを、本授業の目標とする。 本授業は集中講義であり、開講時期は8/6（水）〜8（金）の３日間（２限〜５限）、授業は10:30 ~ 18:00を予定してる（終了時間は前後する可能性がある）。 The concept of "model organisms" has played a crucial role in the advancement of biological and life sciences research. Traditionally, model organisms have been selected based on the assumption that fundamental biological mechanisms are universal, allowing concentrated research efforts across various disciplines. Examples include bacteriophages, E. coli, sea urchins, frogs, yeast, C. elegans, fruit flies, zebrafish, mice, rats, macaques, and Arabidopsis thaliana. However, some of these organisms are now rarely used in research, and concerns have emerged regarding the limitations of relying too heavily on a small set of model species. Advances in genome sequencing, gene editing, and single-cell RNA analysis now allow researchers to explore a broader range of organisms, prompting the question: Does it still make sense to study model organisms chosen decades ago? This course will use the nematode C. elegans, one of the “Big Four” model animals, as a focal point to examine key questions: Why was it selected as a model organism? What scientific discoveries have resulted from its use? What cutting-edge research is being conducted today? And what is needed for the future of biological research? Discussions will center on the instructor’s work in genetics related to aging and microRNAs, as well as multi-dimensional analyses of neuronal activity and behavior. Through lectures, discussions, and student research proposals, this course will encourage a critical reassessment of the role of model organisms in modern life sciences. The goal is to provide students with insights that will help them make independent and innovative choices in their future research. Course Format: Intensive three-day course (August 6–8), covering periods 2–5 each day.

細胞は身体を構成している基本単位であり、細胞内および細胞間で生じる現象を分子レベルで理解することは生命科学および薬学において不可欠である。本講義では、細胞増殖、細胞死、細胞分化など細胞機能制御および細胞間相互作用により生じる機能発現制御の分子メカニズムについて講義を行う。 　これらの講義および「分子生物学」、「細胞生物学」の講義を通じて、生命体の成り立ちを細胞レベル・分子レベルで理解し、生物系薬学を学ぶための基盤となる知識と技能を習得する。