竹山 春子 (タケヤマ ハルコ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

メールアドレス

メールアドレス

ホームページ

http://www.takeyama-lab.sci.waseda.ac.jp/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

  • 2015年
    -
    2023年

    規範科学総合研究所   プロジェクト研究所所長

学位 【 表示 / 非表示

  • 東京農工大学   博士(工学)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本農芸化学会

  •  
     
     

    日本分子生物学会

  •  
     
     

    日本生体磁気学会

  •  
     
     

    環境バイオテクノロジー学会

  •  
     
     

    化学生物総合管理学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 応用生物化学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • マリンバイオテクノロジー、遺伝子工学、分子生物学、微生物工学、環境ゲノム工学、バイオマスエネルギー、バイオセンサー、バイオ計測

論文 【 表示 / 非表示

  • Cortical transcriptome analysis after spinal cord injury reveals the regenerative mechanism of central nervous system in CRMP2 knock-in mice.

    Ayaka Sugeno, Wenhui Piao, Miki Yamazaki, Kiyofumi Takahashi, Koji Arikawa, Hiroko Matsunaga, Masahito Hosokawa, Daisuke Tominaga, Yoshio Goshima, Haruko Takeyama, Toshio Ohshima

    Neural regeneration research   16 ( 7 ) 1258 - 1265  2021年07月  [査読有り]  [国際誌]

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    Recent studies have shown that mutation at Ser522 causes inhibition of collapsin response mediator protein 2 (CRMP2) phosphorylation and induces axon elongation and partial recovery of the lost sensorimotor function after spinal cord injury (SCI). We aimed to reveal the intracellular mechanism in axotomized neurons in the CRMP2 knock-in (CRMP2KI) mouse model by performing transcriptome analysis in mouse sensorimotor cortex using micro-dissection punching system. Prior to that, we analyzed the structural pathophysiology in axotomized or neighboring neurons after SCI and found that somatic atrophy and dendritic spine reduction in sensorimotor cortex were suppressed in CRMP2KI mice. Further analysis of the transcriptome has aided in the identification of four hemoglobin genes Hba-a1, Hba-a2, Hbb-bs, and Hbb-bt that are significantly upregulated in wild-type mice with concomitant upregulation of genes involved in the oxidative phosphorylation and ribosomal pathways after SCI. However, we observed substantial upregulation in channel activity genes and downregulation of genes regulating vesicles, synaptic function, glial cell differentiation in CRMP2KI mice. Moreover, the transcriptome profile of CRMP2KI mice has been discussed wherein energy metabolism and neuronal pathways were found to be differentially regulated. Our results showed that CRMP2KI mice displayed improved SCI pathophysiology not only via microtubule stabilization in neurons, but also possibly via the whole metabolic system in the central nervous system, response changes in glial cells, and synapses. Taken together, we reveal new insights on SCI pathophysiology and the regenerative mechanism of central nervous system by the inhibition of CRMP2 phosphorylation at Ser522. All these experiments were performed in accordance with the guidelines of the Institutional Animal Care and Use Committee at Waseda University, Japan (2017-A027 approved on March 21, 2017; 2018-A003 approved on March 25, 2018; 2019-A026 approved on March 25, 2019).

    DOI PubMed

  • On Selecting a Suitable Spectral Matching Method for Automated Analytical Applications of Raman Spectroscopy.

    Ashok Zachariah Samuel, Ryo Mukojima, Shumpei Horii, Masahiro Ando, Soshi Egashira, Takuji Nakashima, Masato Iwatsuki, Haruko Takeyama

    ACS omega   6 ( 3 ) 2060 - 2065  2021年01月  [査読有り]  [国際誌]

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    Raman spectra are molecular structure-specific and hence are employed in applications requiring chemical identification. The advent of efficient handheld and smartphone-based Raman instruments is promoting widespread applications of the technique, which often involve less trained end users. Software modules that enable spectral library searches based on spectral pattern matching is an essential part of such applications. The Raman spectrum recorded by end users will naturally have varying levels of signal to noise (SN), baseline fluctuations, etc., depending on the sample environment. Further, in biological, forensic, food, pharmaceuticals, etc., fields where a vast amount of Raman spectral data is generated, careful removal of background is often impossible. In other words, a 100% match between the library spectrum and user input cannot be often guaranteed or expected. Often, such influences are discounted upon developing mathematical methods for general applications. In this manuscript, we carefully examine how such effects would determine the results of spectral similarity-based library search. We show that several popular mathematical spectral matching approaches give incorrect results under the influence of small changes in the baseline and/or the noise. We also discuss the points to be carefully considered while generating a spectral library. We believe our results will be a guiding note for developing applications of Raman spectroscopy that uses a standard spectral library and mathematical spectral matching.

    DOI PubMed

  • Development of an Inflammatory CD14+ Dendritic Cell Subset in Humanized Mice.

    Ryutaro Iwabuchi, Keigo Ide, Kazutaka Terahara, Ryota Wagatsuma, Rieko Iwaki, Hiroko Matsunaga, Yasuko Tsunetsugu-Yokota, Haruko Takeyama, Yoshimasa Takahashi

    Frontiers in immunology   12   643040 - 643040  2021年  [査読有り]  [国際誌]

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    Humanized mouse models are attractive experimental models for analyzing the development and functions of human dendritic cells (DCs) in vivo. Although various types of DC subsets, including DC type 3 (DC3s), have been identified in humans, it remains unclear whether humanized mice can reproduce heterogeneous DC subsets. CD14, classically known as a monocyte/macrophage marker, is reported as an indicator of DC3s. We previously observed that some CD14+ myeloid cells expressed CD1c, a pan marker for bona fide conventional DC2 (cDC2s), in humanized mouse models in which human FLT3L and GM-CSF genes were transiently expressed using in vivo transfection (IVT). Here, we aimed to elucidate the identity of CD14+CD1c+ DC-like cells in humanized mouse models. We found that CD14+CD1c+ cells were phenotypically different from cDC2s; CD14+CD1c+ cells expressed CD163 but not CD5, whereas cDC2s expressed CD5 but not CD163. Furthermore, CD14+CD1c+ cells primed and polarized naïve CD4+ T cells toward IFN-γ+ Th1 cells more profoundly than cDC2s. Transcriptional analysis revealed that CD14+CD1c+ cells expressed several DC3-specific transcripts, such as CD163, S100A8, and S100A9, and were clearly segregated from cDC2s and monocytes. When lipopolysaccharide was administered to the humanized mice, the frequency of CD14+CD1c+ cells producing IL-6 and TNF-α was elevated, indicating a pro-inflammatory signature. Thus, humanized mice are able to sustain development of functional CD14+CD1c+ DCs, which are equivalent to DC3 subset observed in humans, and they could be useful for analyzing the development and function of DC3s in vivo.

    DOI PubMed

  • Detection of Penicillin G Produced by Penicillium chrysogenum with Raman Microspectroscopy and Multivariate Curve Resolution-Alternating Least-Squares Methods.

    Shumpei Horii, Masahiro Ando, Ashok Zachariah Samuel, Akira Take, Takuji Nakashima, Atsuko Matsumoto, Yo Ko Takahashi, Haruko Takeyama

    Journal of natural products   83 ( 11 ) 3223 - 3229  2020年11月  [査読有り]  [国際誌]

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    Raman microspectroscopy is a minimally invasive technique that can identify molecules without labeling. In this study, we demonstrate the detection of penicillin G inside Penicillium chrysogenum KF425 fungal cells. Raman spectra acquired from the fungal cells had highly overlapped spectroscopic signatures and hence were analyzed with multivariate curve resolution by alternating least-squares (MCR-ALS) to extract the spectra of individual molecular constituents. In addition to detecting spatial distribution of multiple constituents such as proteins and lipids inside the fungal body, we could also observe the subcellular localization of penicillin G. This methodology has the potential to be employed in screening the production of bioactive compounds by microorganisms.

    DOI PubMed

  • High-Quality Draft Genome Sequence of a Rickettsiales Bacterium Found in Acropora tenuis Coral from Okinawa, Japan.

    Keigo Ide, Yohei Nishikawa, Masato Kogawa, Eisuke Iwamoto, Ashok Zachariah Samuel, Yoshikatsu Nakano, Haruko Takeyama

    Microbiology resource announcements   9 ( 48 )  2020年11月  [査読有り]  [国際誌]

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    Rickettsiales-like organisms are important for the survival and functioning of corals, prompting an investigation of their complete genomes. Earlier reports of the genomes of these organisms remain incomplete. Here, we report a novel draft genome of Rickettsiales bacterial strain SESOKO1, found in Acropora tenuis coral, using single-cell genome technology.

    DOI PubMed

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Precision Medicine

    竹山春子, 西川洋平, 堀井俊平( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 新規生理活性物質生産菌のハイスループット スクリーニングプラットフォーム構築)

    北隆館  2021年06月

  • 日本乳酸菌学会誌

    西川洋平, 細川正人, 小川雅人, 竹山春子( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 環境細菌のシングルセルゲノム解析—微小液滴を用いたゲノム解析手法とその応用例—)

    日本乳酸菌学会  2021年04月

  • シングルセル解析でなにがわかるか

    竹山, 春子, 細川, 正人

    化学同人  2020年07月 ISBN: 9784759817348

  • シングルセルゲノミクス : 組織の機能, 病態が1細胞レベルで見えてきた!

    細川正人, 小川雅人, 竹山春子( 担当: 分担執筆,  担当範囲: マイクロバイオームのシングルセル解析)

    羊土社  2019年12月 ISBN: 9784758103831

  • バイオサイエンスとインダストリー(B&I)

    細川正人, 小川雅人, 竹山春子( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 環境微生物を対象としたシングルセルゲノム解析の最前線)

    2018年

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Misc 【 表示 / 非表示

  • 報告されているアシクロビル治療抵抗性HSV-1脳炎患者で検出されたHSV-1チミジンキナーゼ遺伝子変異のアシクロビル耐性誘導能

    稲垣 拓哉, 藤井 ひかる, 佐藤 正明, 山田 壮一, 吉河 智城, 柴村 美帆, 原田 志津子, 竹山 春子, 西條 政幸

    NEUROINFECTION   23 ( 2 ) 209 - 209  2018年10月

  • アルギン酸分解におけるFalsirhodobacter sp.alg1株の特性評価

    モリ テツシ, 高橋真美, 三宅英雄, 柴田敏行, 田中礼士, 張成年, 黒田浩二, 竹山春子, 植田充実

    マリンバイオテクノロジー学会大会講演要旨集   19th   90  2017年06月

    J-GLOBAL

  • Exonuclease processivity of archaeal replicative DNA polymerase in association with PCNA is expedited by mismatches in DNA

    Hirokazu Nishida, Yoda Takuya, Maiko Tanabe, Toshiyuki Tsuji, Takao Yoda, Tsuyoshi Shirai, Haruko Takeyama, Yoshizumi Ishino

    GENES & GENETIC SYSTEMS   91 ( 6 ) 367 - 367  2016年12月

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

  • Relationship between intestinal flora and cytokine gene expression in intestine of tilapia administered with probiotics

    Takashi Aoki, Urara Watanabe, Haruko Takeyama, Masahira Hattori, Wataru Suda, Jun-ichi Hikima, Masahiro Sakai, Sasimanas Unajak, Mavichak Rapeepat

    FISH & SHELLFISH IMMUNOLOGY   53   119 - 120  2016年06月

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

  • Effects of the PCNA-DNA interactions on the DNA polymerase/exonuclease reactions by archaeal replicative DNA polymerase

    Hirokazu Nishida, Takuya Yoda, Maiko Tanabe, Tsuyoshi Shirai, Haruko Takeyama, Yoshizumi Ishino

    GENES & GENETIC SYSTEMS   90 ( 6 ) 388 - 388  2015年12月

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 生物工学功績賞

    2021年06月   (公社)日本生物工学会   環境微生物資源の有効利用のためのシングルセル解析技術の開発と展開研究  

    受賞者: 竹山春子

  • マリンバイオテクノロジー学会賞

    2021年05月   マリンバイオテクノロジー学会   「環境微生物叢高解像度解析を目指した新規シングルセル解析技術の開発  

    受賞者: 竹山春子

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 土壌微生物叢アトラスに基づいた環境制御による循環型協生農業プラットフォーム構築

    研究期間:

    2020年12月
    -
    2030年03月
     

    担当区分: 研究代表者

  • シングルセルメタゲノミクスを活用した臨床・環境試料のマイクロバイオーム解析

    研究期間:

    2020年
    -
    2023年03月
     

    担当区分: 研究分担者

  • 新規生理活性物質生産株の超ハイスループットスクリーニングプラットフォーム構築

    基盤研究(S)

    研究期間:

    2017年05月
    -
    2022年03月
     

    竹山 春子, 油谷 幸代, 安藤 正浩, 細川 正人

     概要を見る

    1.微生物二次代謝産物のラマンスペクトラムデータベースの構築
    本年度までに当初予定を前倒し、350種類の化合物の計測を行い、ウェブベースで試験運用DBへのデータ拡充を行った。また、生体試料を対象としたラマン分光測定に向け、市販の顕微ラマン分光計システムの改良・最適化を行った。解析アルゴリズムの開発では多変量スペクトル分解(MCR)を応用することにより、混合物由来の重畳したスペクトルから構成分子各々のスペクトルの分離・抽出・同定を可能にした。また、類似の骨格を持つ生理活性物質でも、官能基などの違いによるスペクトルの変化を捉え、混合物中での各成分の分子同定ができるシステムを構築した。
    2.シングルセル解析のためのドロップレットマイクロフローシステム構築
    真菌・放線菌を標的としたin situシングルセル測定を行い、生理活性物質の同定および菌体内での局在分布を可視化することに世界で初めて成功した。さらに、海外研究室との共同研究として、カイメン共在微生物を標的としたin situシングルセルラマン解析およびシングルセルゲノム解析を組み合わせた解析を行い、二次代謝産物を産生する未培養細菌の同定と全ゲノム情報の獲得を行った。
    3.シングルセルゲノミクスによる新規生理活性物質遺伝子群の解析
    微生物の高精度な性状解析手法として、ドロップレットを用いた新しいシングルセルゲノム解析技術を開発した。本手法により、多様かつ大規模な解析が可能になり、他大学や他の研究機関・企業を含め、当初の予定を超えた幅広い環境微生物への応用が展開された。具体的な応用例として、ヒト・マウス由来腸内細菌、サンゴ・昆虫共生細菌、土壌(土漠・海泥・根圏)細菌、海洋性細菌、感染性細菌、空中浮遊細菌などが挙げられる。また、得られた配列情報を効率的に解析する手法の開発にも並行して取り組んでおり、論文の発表に至っている。

  • 糖尿病個別化予防を加速するマイクロバイオーム解析AIの開発

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2022年03月
     

    担当区分: 研究分担者

  • 食サイクルのイノベーション(フード&アグリテック)未来共創拠点

    研究期間:

    2020年12月
    -
    2022年03月
     

    担当区分: 研究分担者

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Coral microflora dynamics under different environmental conditions in Okinawa shallow reef, Japan

  • Towards understanding the mechanisms of expression regulation by spatial and regional omics analysis from micro-punched tissues

    Haruko Takeyama  [招待有り]

    IMSセミナー  

    発表年月: 2021年08月

  • 微生物機能のフル活用に向けたシングルセル解析技術の開発と応用

    竹山春子  [招待有り]

    生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のオンラインセミナー  

    発表年月: 2021年07月

  • Open the door into the microbial world by single-cell analysis

    Haruko Takeyama

    World Microbe Forum  

    開催年月:
    2021年06月
     
     
  • 微量組織・シングルセルのマルチオミックス

    竹山春子

    第21回蛋白質科学会-シンポジウム-蛋白質科学が社会へ与えるインパクト:AMED-BINDS から次のステージへ  

    発表年月: 2021年06月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 16S rRNA解析による魚介類の腸管および環境水の細菌叢の構造と役割の解明

    2016年  

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    腸内の常在細菌叢は、外部からの病原体の影響を強く受け、侵入防御機構や腸管上皮細胞の分化誘導などの消化管免疫機能の役割を果たしている。魚類の腸内細菌叢(腸内フローラ)には多種多様な細菌叢が存在し、複雑な微生物生態系が形成しているが、その役割についてはほとんど解明されていない。そこで、本研究では、魚類の腸内フローラについて、メタゲノム解析を行い、腸内細菌の種類や組成を明らかにする事を目的とした。このために、今年度はサンプルからのDNA抽出法、16S rRNA遺伝子配列の解析に伴うプロトコルを検証し、今後の研究の基盤となる検討結果を得た。

  • バクテリアシングルセルRNA-seqのためのドロップレットデバイスの開発

    2015年  

     概要を見る

    1細胞トランスクリプトーム解析には、1細胞mRNAからcDNAを合成し、RNA-seqを実施可能とするための全転写産物増幅(WTA)の工程が必須である。本研究では、微生物に特化した1細胞WTA法を開発することを目的とした。具体的には真核細胞用のWTA技術を改変して、Poly(A)鎖配列を持たないバクテリアのmRNAからのcDNA鎖合成と増幅について検討した。この結果、従来法が必要とするmRNA量よりも少ない鋳型量から増幅cDNAライブラリーを構築し、次世代シーケンサーにてトランスクリプトーム解析を実施できる可能性が示唆された。以上より、今後1細胞に対応するための基盤となる検討結果が得られた。

  • 単一細胞解析技術を用いたHIVの感染進行と成立の解析

    2010年  

     概要を見る

    本研究では、二種類のHIV-1の細胞内での感染優位性の違いの解明を行うため、HIV-1のモデルとなるレンチウイルスの作成および単一細胞内の二種類のHIV-1の定量に向けた技術開発を行った。単一細胞レベルでのデジタルPCRを達成するためにCapillary plate PCR (CP-PCR)を開発した。CP-PCRとは多数のポアがあるキャピラリープレート内で単一分子cDNA を個別・並列的に増幅する技術である。CP-PCRでは各ポア内のPCR 産物量がプライマーの数により制限され、各ポア内のPCR産物量が限られるという特徴を持つ。この特徴からPCR産物の濃度を定量することでテンプレート量の解析に繋げることができ、リアルタイムPCR で解析が可能になる。またCP-PCRを行うときにTaqManプローブを加え、PCR後に蛍光を発するポアをカウントすることで定量する方法を検討した。この方法では単一分子のテンプレートcDNAを単一蛍光ポアに置換することができ、微量のcDNAをカウントにより定量することが期待できる。 

  • 環境有害金属のイムノクロマトグラフィーによる新規測定法の開発とその国際標準化

    2010年  

     概要を見る

    カドミウム(Cd)は人体に有害な重金属であり、水道水基準値は3 µg/Lである。Cd濃度の分析法は高額な費用、長い測定時間、専門的な知識と技術、広い分析場所が必要であるため、発展途上国や試料採取場所では微量分析が期待できない状況であり、迅速で簡便な検出・定量法が求められていた。近年コメ中のCd濃度を迅速かつ簡便高感度に定量するイムノクロマトグラフィー(ImC)が開発された。しかしながらImCの定量下界は10 µg/Lで環境基準を分析するには測定段階前に前処理が必要であった。本研究では前処理カラムの保持力および緩衝液の緩衝能の改善などの前処理段階の条件を最適化しImC測定の高精度化および簡易化を実現した。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2021年06月
    -
    継続中

    国立研究開発法人科学技術振興機構  国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム)アドバイザー

  • 2021年05月
    -
    継続中

    (公社)日本生物工学会  理事

  • 2021年05月
    -
    継続中

    国立研究開発法人科学技術振興機構  戦略的創造研究推進事業CREST「データ駆動・AI駆動を中心としたデジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新」領域アドバイザー

  • 2021年04月
    -
    継続中

    マリンバイオテクノロジー学会  理事

  • 2020年09月
    -
    継続中

    (公財)笹川平和財団「国連海洋科学の10年に関する研究会」  メンバー

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社会貢献活動 【 表示 / 非表示

  • 朝日新聞

    朝日新聞 

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    「お宝遺伝子 一気に捜索 -培養不要のメタゲノム解析」

  • 日経BP

    日経BP 

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    ”NEDOのメタゲノムプロジェクト、データベースなど成果を産業応用へ”

  • 化学と工業

    化学と工業 

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    ”メタゲノムが微生物研究を一変させる”

  • YOMIURI ONLINE

    YOMIURI ONLINE 

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    海洋微生物が持つ無限の力—進化するメタゲノム解析—

  • 日刊工業新聞

    日刊工業新聞 

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    早稲田大学が専門家育成〜早稲田大学規範科学総合研究所

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