慶應義塾研究者情報データベース

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• 生命の基本要素である細胞は、一度破壊し物質の集合体としてしまうと、現在の技術では細胞に戻すことはできません。なぜ戻せないのかを分子生物学的に明確にし、人工細胞工学により物質の集合体から“生きた”細胞を再構成する技術を確立することに挑戦しています。

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2009年04月

  -

  2010年03月

  東京大学, 新領域創成科学研究科メディカルゲノム専攻, 日本学術振興会特別研究員PD

• 2010年04月

  -

  2011年03月

  京都大学, 物質細胞統合システム拠点, 特定研究員

• 2011年04月

  -

  2014年03月

  東北大学, 工学研究科機械系バイオロボティクス専攻, 日本学術振興会特別研究員PD

学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2004年04月

  -

  2006年03月

  東京大学, 農学生命科学研究科, 応用生命工学専攻

  大学院, 修了, 修士

• 2006年04月

  -

  2009年03月

  東京大学, 新領域創成科学研究科, メディカルゲノム専攻

  大学院, 修了, 博士後期

学位 【 表示 ／ 非表示 】

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• 博士(生命科学), 東京大学, 課程, 2009年03月

  シャペロニンGroEL/ESの細胞内における役割の解明

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• ライフサイエンス / 分子生物学

• ライフサイエンス / 生物物理学

• ライフサイエンス / システムゲノム科学

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• 人工細胞工学

• 合成生物学

• 微生物学

• 無細胞生命科学

著書 【 表示 ／ 非表示 】

著書 【 表示 ／ 非表示 】

• 合成生物学ハンドブック

  藤原慶, (株)エヌ・ティー・エス, 2026年06月

  担当範囲: 第4章第13節9を執筆

• Newton別冊『新・生命論』

  藤原慶, 2025年10月

  担当範囲: 3章「遺伝子を的確に改変するゲノム編集技術が品種改良に革命をおこす」のページを執筆

• 鏡写しの生命をつくる　SFで踏み出す鏡像生命学の世界

  藤原慶,大澤博隆,長谷川愛,茜灯里,柞刈湯葉,瀬名秀明,麦原遼,八島游舷, 2025年08月

• Synthetic Biology 合成生物学

  藤原 慶,徳永 美恵, ニュートンプレス, 2021年04月

  原著者： Jamie A. Davies,

• ペプチド医薬品のスクリーニング・安定化・製剤化技術

  須藤慧,藤原 慶, 土居信英, 技術情報協会, 2017年12月

  担当範囲: 1-4. mRNAディスプレイ法によるペプチドのスクリーニング

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Mirror life at the crossroads: Report on the symposia in Japan for discussion toward mirror life synthesis

  Fujiwara K., Aoki W., Furusawa C., Hasegawa A., Hayashi G., Kiga D., Mikami K., Takada S., Shimizu Y.

  Biophysics and Physicobiology 23 （ 1 ）  2026年

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  The synthesis of mirror life, an organism composed entirely of the mirror-image counterparts of naturally occurring biomolecules, may be a topic for science fiction today but is suggested to be a reality in the future. Scientists called for strict preemptive regulation for the synthesis of mirror life due to concerns regarding biosecurity risks, such as the potential threat of mirror life to humans and non-human ecosystems. This perspective reports on the discussions held at two recent symposia in Japan, at the Japanese Society for Cell Synthesis Research (JSCSR) meeting and at the Biophysical Society of Japan (BSJ) annual meeting. Participants, including synthetic biologists, social scientists and artists, discussed the feasibility of the synthesis of mirror-image artificial self-replicating cells and the balance between the risks and benefits of this emerging technology. The discussions indicate that, while safety management is essential, a rational, evidence-based framework developed through open dialogue with society is crucial for the responsible advancement of mirror life research.

  • Access to Document (DOI)

• Beyond Simplifications: Overlooked Physics of Macromolecular Behaviors in Living Cells

  Yanagisawa M., Fujiwara K.

  Macromolecules 58 （ 18 ） 9557 - 9566 2025年09月

  ISSN  00249297

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  Simplifications are key to understanding the complex physical behaviors of biomacromolecules within living cells. However, in cell-sized spaces─micrometer-scale compartments enclosed by lipid membranes─the molecular organization, phase behavior, and reaction dynamics are influenced by confinement, high molecular concentrations, and membrane interfacial effects. Studies have shown that these factors, which are often overlooked or ignored during simplification, are critical for deducing the physics of intracellular processes. This perspective highlights the recent findings on the molecular behaviors of cell-sized spaces and emphasizes the need to consider cell-sized space effects, molecular diversity, and nonequilibrium dynamics to elucidate the physics of living cells. A deeper understanding of these fundamental principles bridges the gap between molecular biology and physics. In addition, it will refine our understanding of cellular organization, inspire developments in biomaterials, and contribute to polymer science.

  • Access to Document (DOI)

• STALL-seq: mRNA-display selection of bacterial and eukaryotic translational arrest sequences from large random-sequence libraries

  Hamano T., Nagumo Y., Umehara T., Hirono K., Fujiwara K., Taguchi H., Chadani Y., Doi N.

  Journal of Biological Chemistry 300 （ 12 ）  2024年12月

  ISSN  00219258

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  The translational arrest is a phenomenon wherein a temporary pause or slowing of the translation elongation reaction occurs due to the interaction between ribosome and nascent peptide. Recent studies have revealed that translational arrest peptides are involved in intracellular protein homeostasis regulatory functions, such as gene expression regulation at the translational level and regulation of cotranslational protein folding. Herein, we established a method for the large-scale in vitro selection of translational arrest peptides from DNA libraries by combining a modified mRNA display method and deep sequencing. We performed in vitro selection of translational arrest sequences from random-sequence libraries via mRNA display based on the Escherichia coli PURE system or wheat germ extract. Following several rounds of affinity selection, we obtained various candidate sequences that were not similar to known arrest peptides and subsequently confirmed their ribosome stalling activity by peptidyl-tRNA detection and toeprinting assay. Following the site-directed mutagenesis of the selected sequences, these clones were found to contain novel arrest peptide motifs. This method, termed STALL-seq (Selection of Translational Arrest sequences from Large Library sequencing), could be useful for the large-scale investigation of translational arrest sequences acting on both bacterial and eukaryotic ribosomes and could help discover novel intracellular regulatory mechanisms.

  • Access to Document (DOI)

• Cell-Free Protein Expression by a Reconstituted Transcription–Translation System Energized by Sugar Catabolism

  Sato G., Miyazawa S., Doi N., Fujiwara K.

  Molecules 29 （ 13 ）  2024年07月

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  Cooperation between catabolism and anabolism is crucial for maintaining homeostasis in living cells. The most fundamental systems for catabolism and anabolism are the glycolysis of sugars and the transcription–translation (TX-TL) of DNA, respectively. Despite their importance in living cells, the in vitro reconstitution of their cooperation through purified factors has not been achieved, which hinders the elucidation of the design principle in living cells. Here, we reconstituted glycolysis using sugars and integrated it with the PURE system, a commercial in vitro TX-TL kit composed of purified factors. By optimizing key parameters, such as glucokinase and initial phosphate concentrations, we determined suitable conditions for their cooperation. The optimized system showed protein synthesis at up to 33% of that of the original PURE system. We observed that ATP consumption in upstream glycolysis inhibits TX-TL and that this inhibition can be alleviated by the co-addition of glycolytic intermediates, such as glyceraldehyde 3-phosphate, with glucose. Moreover, the system developed here simultaneously synthesizes a subset of its own enzymes, that is, glycolytic enzymes, in a single test tube, which is a necessary step toward self-replication. As glycolysis and TX-TL provide building blocks for constructing cells, the integrated system can be a fundamental material for reconstituting living cells from purified factors.

  • Access to Document (DOI)

• Metabolic Tug-of-War between Glycolysis and Translation Revealed by Biochemical Reconstitution

  Sato G., Kinoshita S., Yamada T.G., Arai S., Kitaguchi T., Funahashi A., Doi N., Fujiwara K.

  ACS Synthetic Biology （ACS Synthetic Biology）  13 （ 5 ） 1572 - 1581 2024年05月

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  Inside cells, various biological systems work cooperatively for homeostasis and self-replication. These systems do not work independently as they compete for shared elements like ATP and NADH. However, it has been believed that such competition is not a problem in codependent biological systems such as the energy-supplying glycolysis and the energy-consuming translation system. In this study, we biochemically reconstituted the coupling system of glycolysis and translation using purified elements and found that the competition for ATP between glycolysis and protein synthesis interferes with their coupling. Both experiments and simulations revealed that this interference is derived from a metabolic tug-of-war between glycolysis and translation based on their reaction rates, which changes the threshold of the initial substrate concentration for the success coupling. By the metabolic tug-of-war, translation energized by strong glycolysis is facilitated by an exogenous ATPase, which normally inhibits translation. These findings provide chemical insights into the mechanism of competition among biological systems in living cells and provide a framework for the construction of synthetic metabolism in vitro.

  • Access to Document (DOI)

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 細胞内の創薬ターゲットに対するがん細胞選択的な膜透過抗体医薬の開発

  藤原, 慶

  科学研究費補助金研究成果報告書 2023年

• 再構成系による生命の転写総体形成原理の理解

  藤原, 慶

  学事振興資金研究成果実績報告書 （慶應義塾大学）  2022年

• 細胞サイズ空間における時空間パターン形成の物理 : 再構成実験と理論モデルによる解明

  藤原, 慶

  科学研究費補助金研究成果報告書 2022年

• 新規のヒト由来膜透過促進ペプチドを利用したバイオ医薬の細胞選択的DDSの開発

  藤原, 慶

  科学研究費補助金研究成果報告書 2019年

• 形と流動性の再現から読み解く生命システムの秩序原理

  藤原, 慶

  科学研究費補助金研究成果報告書 2018年

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 酵素をひたすら混ぜる研究

  藤原慶

  生物工学会誌 （日本生物工学会）  101 （ 12 ） 639 - 639 2023年12月

  単著, 筆頭著者, 最終著者, 責任著者

• 生命の折り合い：単純と複雑の調和

  藤原慶、柳澤実穂

  現代化学 （東京化学同人）   2023年12月

  記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 共著, 筆頭著者, 責任著者

• Min波の人工細胞内再構成とそこから見えた細胞サイズ空間効果

  光山 隼史, 義永 那津人, 藤原 慶

  生物物理学会誌 （生物物理学会）   62 （ 1 ） 19 - 23 2022年03月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 最終著者, 責任著者

• 酵素を内包した人工細胞が拓く新しい醸造業や医薬品の開発

  藤原慶

  MDB 技術予測レポート    項目36 2019年

• 細胞サイズ脂質膜小胞による”発酵”生産の可能性

  藤原 慶

  バイオサイエンスとインダストリー （(一財)バイオインダストリー協会）  76 （ 4 ） 302 - 303 2018年07月

  記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 単著

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

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• 細胞内反応拡散波の人工細胞再構成系で探る細胞空間の時空間パターン形成原理

  藤原慶

  定量生物学の会第十回年会, 

  2022年12月

• 人工細胞内再構成系で探る生化学システムの細胞サイズ効果

  藤原慶

  広島大学健康長寿研究拠点（HiHA）WS「サイズ生物学の探究」, 

  2022年10月

• 細胞を創る研究 (ボトムアップ合成生物学) への誘い

  藤原慶

  TARA Seminar理論合成インシリコ生物学セミナー, 

  2022年07月

• 細胞を創る研究から考える微生物の生

  藤原慶

  第44回日本分子生物学会, 

  2021年12月

• 人工細胞創成から見えたきた新しい生化学とその将来像

  藤原慶

  隅基礎科学創成財団 微生物CS グループ1 第5回定例会, 

  2021年05月

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• タンパク質工学による細胞内反応拡散波の進化原理解明

  2026年04月

  -

  2028年03月

  補助金,  研究代表者

• 創るトランスクリプトームにより迫る生命の設計原理

  2023年04月

  -

  2030年03月

  創発的研究支援事業, 研究代表者

• 細胞内にチューリングパターンは形成可能か？

  2022年06月

  -

  2024年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 藤原 慶, 挑戦的研究（萌芽）, 補助金,  研究代表者

• 社会で実用可能な超越分子システムとしての人工細胞発酵法の確立

  2022年06月

  -

  2024年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 藤原 慶, 学術変革領域研究(A), 補助金,  研究代表者

• 細胞反応拡散波が示す情報・力学変換の理解

  2022年04月

  -

  2024年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 藤原 慶, 新学術領域研究（研究領域提案型）, 補助金,  研究代表者

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

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• 微生物学

  2026年度

• 基礎生命実験

  2026年度

• 生命システム情報特別講義Ｂ

  2026年度

• 生命システム情報輪講２

  2026年度

• 化学・生命情報科学修士研究２

  2026年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 微生物学

  慶應義塾大学

  2018年04月

  -

  2019年03月