医理工学特論のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
医理工学特論 科目番号
Course number
L2LBART724
科目名称(英語)
Course title(English)
Advanced Medical Life Science and Technology
授業名称
Class name
医理工学特論
教員名 鎌倉 高志,酒井 秀樹,久保 允人,佐藤 圭子,滝本 宗宏,四反田 功,倉持 幸司,青木 伸,五十嵐 保隆,和田 直之,政池 知子,櫻井 雅之,上羽 悟史,中村 由和
Instructor Takashi Kamakura, Takimoto Munehiro, Tomoko Masaike, Keiko Sato, Naoyuki Wada, Yoshikazu Nakamura, Isao Shitanda, Hideki Sakai, Yasutaka Igarashi, Shin Aoki, Satoshi Ueha, Koji Kuramochi, Masato Kubo, Masayuki Sakurai 
開講年度学期 2022年度 前期
Year/Semester 2022 First Semester
曜日時限 水曜5限
Class hours Wednesday 5th. Period 
開講学科
Department
理工学研究科/博士後期課程
Graduate School of Science and Technology / Doctors Course
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
2.0 授業の主な実施形態
Main class format
対面授業/On-site class
概要
Descriptions
 医療の推進を目的とした理工学分野と医学分野の学際的融合領域の学問分野の理解を深めるため、この授業科目では,理工学,すなわち生命科学、ナノテクノロジー、生体物質化学、情報科学、生体機械工学等, を医療に応用することを目的とした観点からの分野横断・融合型の知識(「医理工学」)について総合的に講義する。

 To deepen understanding of academic fields in interdisciplinary integration areas in science, engineering and medicine for the purpose of promoting medical care, this class aims to provide comprehensive cross-sectoral/fusion-type knowledge (“Medical Science and Technology”) from the viewpoint of applying science and technology, namely Life Science, Nanotechnology, Biomaterial Chemistry, Information Science, Biomedical Mechanical Engineering, to Medical Care.
目的
Objectives
 近年、疾病の診断・治療へのナノマテリアル・ナノデバイス技術の応用や、介助・医療ロボットの開発など,理工学分野の医学分野への連携が進んでいる。また、膨大な網羅的解析データの最新の情報工学による分析などによる病態メカニズムの解明や、分析データに基づく予測,例えばAIによる分析,から疾病予防や最適な医療の提案が可能になってきている。本講義では,各分野の専門家による講義を通して、新しい医療の推進につながることが期待される理工学分野と医学分野の学際的融合領域の理解を深めるとともに、当該分野での実践力の育成を目的とする。 

 Recently there has been increasing collaboration between science and technology in medicine, for example, the application of nanomaterial and nanodevice technology to diagnosis and treatment of diseases and development of assistance/medical robots. In addition, it is becoming possible to clarify pathophysiological mechanisms by advanced information engineering of exhaustive big data and to consider disease prevention and optimum medical treatment using prediction based on analysis, such as AI-powered analysis. In this course, through lectures by experts in a wide range of related fields, we aim not only to deepen understanding of interdisciplinary integration areas of science, technology and medicine, which are expected to lead to the promotion of new medical treatments, but also to cultivate practical skills in this field.
到達目標
Outcomes
 本科目の到達目標は,異なった個別の研究分野の専攻に所属する学生が,理工学分野と医学分野の学際的融合領域の理解を深めることである。
 ※「医理工学際連携コース参加者」については、医理工学的分野に関わる研究の推進力や問題解決のための思考力を身につけることを目標とする。 

 The goal of this course is for students who belong to a major in a different research field to deepen their understanding of interdisciplinary integration areas in medical science and technology.
*Participants in the “Interdisciplinary Medical Science and Technology Course”: The purpose of this class is for students to acquire the ability to advance their related research and to solve problems.
履修上の注意
Course notes prerequisites
 本講義は,理工学研究科横断型コースの1つである医理工学際連携コースのコース必修科目であり、「コース教員」(理工学研究科所属),「協力教員」(他の研究科所属),および「特別協力教員」(その他の所属)により,オムニバス形式で実施される。また,外部の専門家による「特別講義」(集中講義形式「コースゼミ」)も実施する。講義内容の予習復習及び、その他の準備等については各講義担当の教員の指示に従うこと。
 ※「医理工学際連携コース参加者」は、成績評価方法の項目を確認すること。

 This lecture is a compulsory course in the “Interdisciplinary Medical Science and Technology Course,” which is one of the Interdisciplinary Courses of the Graduate School of Science and Technology. It has an omnibus format with course faculty members who formally belong to the Graduate School of Science and Technology, cooperation faculty members who belong to the other graduate schools, and special cooperation faculty members (other affiliation). Special lectures (in an intensive course format “Course Seminar”) by external experts will also be given. Follow the instructions of each lecturer about preparation and review.
*Participants in the “Interdisciplinary Medical Science and Technology Course” should confirm the items in the “Performance Grading Policy” described below.
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
小テストの実施
Quiz type test
-
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
 各担当教員の指示に従い、配布資料等を使った事前学習と復習を行うこと。

 In accordance with the instructions of each faculty member, study in advance and review using handouts.
成績評価方法
Performance grading
policy
 授業への積極的な参加状況、プレゼン、レポート、試験などで総合的に評価する(1-13回目、各回7%、14, 15回目5%)。
※「医理工学際連携コース参加者」は、「コースゼミ」(14・15回の「特別講義」+「ポスターセッション」)に参加すると共に、ポスターセッションにおいて研究発表することが要件となる(修士課程在学中に1回発表するだけでよい)。

 A comprehensive assessment of class participation, presentations, reports, and examinations (7% each for classes 1-13, 5% each for classes 14 and 15) .
*Participants in the “Interdisciplinary Medical Science and Technology Course” are required to participate in the “Course Seminar” (classes 13, 14, and 15, “Special Lectures” and “Poster session”) and to present research at the poster session. (Only one poster presentation is required during the Master’s Course).
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
 特に指定はしないが、関連する論文等を積極的に読んでおくことが望ましい。

 Not specified, but it is beneficial to actively read related papers.
授業計画
Class plan
授業1~15回 内容(担当要員)開講予定日

1. イントロダクションと応用微生物学(鎌倉)2022/4/13
医学並びに医工学の領域において、微生物は幅広く、かつ密接に関わっているにもかかわらず、高校生物までの範囲で微生物が取り扱われることは少ない。本講義では、微生物について学んだ経験がほとんどない、生物科学領域以外の理工学系の学生を主たる対象とし、微生物の役割について知り、その重要性を理解する。また,医理工学特論の履修上の注意について説明する。

2. 炎症・免疫学(上羽)2022/4/20
がん、線維症に関わる炎症・免疫反応の基礎を学ぶとともに、次世代DNAシーケンス技術による新たながん免疫療法の予後予測、治療応答評価手法を学ぶ。

3. 計算機科学(滝本)2022/4/27
プログラミング言語、ソフトウェア工学、ユーザインタフェース、群知能、
GPU向け最適化、ARを用いたユーザインタフェース、移動エージェントを用いた群ロボット制御

4. 分子細胞生物学(櫻井)2022/5/11
DNA→RNA→タンパク質への遺伝情報の流れにおける、DNA及びRNAの塩基修飾及び転写制御と転写後プロセシング機構に関する知識と解析手法を学ぶ。

5. 生命情報学(佐藤)2022/5/18
科学として情報を扱うとはどういうことなのか。科学における情報の概念とそれが生命現象理解とどのように関わってくるのかについて、癌疾患の予後を決定する因子を大量の遺伝子データから見つけ出す方法を通して理解を深める。

6. ナノバイオサイエンス、1分子生物学、生化学、生物物理学(政池)2022/5/25
ATP加水分解タンパク質の化学反応、構造変化、機能を結び付け、作動メカニズムの解明

7. 生体電気分析化学(四反田)2022/6/1
電気分析化学は,電極を用いて物質の定性・定量分析を行う手法である.本講義では,生体物質の電気化学反応を利用したバイオセンシング手法について学ぶ.特に酵素バイオセンサについての理解を深める。

8. 発生生物学、器官形成・再生(和田)2022/6/8
発生生物学は基礎生物学の一分野としてだけではなく,近年では,多能性幹細胞からの器官形成・再生医療の基盤になるとして注目されている。
本講義では,発生生物学を理解するために基礎となる概念や関係する分子について確認し,また幹細胞生物学や再生医工学の基礎を学ぶ。

9. 応用界面化学・界面光化学(酒井秀)2022/6/15
リポソームやエマルションをキャリアーとしたドラッグデリバリーシステムへの界面化学的アプローチ、膜透過ペプチドの作用機序解析などについて学習する。

10. 脂質生物学(中村由)2022/6/22
生体膜脂質の構造、多様性、生理機能について学習する。生体膜脂質の量的、質的異常と疾患との関連について理解し、脂質を操作することによる疾患治療の可能性について考える。

11. 生物無機化学・光科学・医薬化学(青木)2022/6/29
金属錯体・金属酵素化学・光化学を基礎として、超分子化学、生物有機・無機化学への展開を学ぶ。

12. ケミカルバイオロジー(倉持)2022/7/6
ケミカルバイオロジーは化学的手法によって生命現象を解明する研究であり、生命の諸現象を分子レベルで解明することを目指している。本講義では、ケミカルバイオロジー研究の概念と戦略を理解することを目標としている。

13. 情報セキュリティ(五十嵐)2022/7/13
テーマ:暗号アルゴリズムの安全性評価、解読、ソフトウェア及びハードウェア実装。

14.免疫学(久保)2022/7/20
感染症は深刻な社会問題である。本講義では、インフルエンザウイルス感染症に対するユニバーサルワクチン開発をめざして免疫学を基盤とした感染症の分子病態の理解を深める。 

15.特別講義(外部講師を予定)(鎌倉)
 ※特別講義は、「コースゼミ」として開講(7月末~9月頃を予定)
 ※医理工学際連携コースの参加者は,「成績評価方法」欄を参照すること

Class 1~5 Contents (Instructor) Scheduled dates

1.Introduction and Applied microbiology (KAMAKURA) 2022/4/13
Microorganisms play various roles in medical and medical-engineering fields, however, microbiology is rarely taught in basic education. This class focuses on those students with limited exposure to microbiology to help the understand the importance of the role of microorganisms in medicine. A short guide to this course will be also provided.

2. Inflammation and Immunology (UEHA) 2022/4/20
Understand the inflammatory and immunological responses underlying cancer and fibrotic diseases. Learn next-generation-sequencing based approaches for predicting and diagnose the therapeutic effects of cancer immunothereapies.

3. Computer Science (TAKIMOTO) 2022/4/27
Programming Languages, Software Engineering, User Interface, Swarm Intelligence, Code Optimization on GPU, User Interface Using AR, Swarm Robots Control Using Mobile Agents.

4. Molecular Cell Biology (SAKURAI) 2022/5/11
Learn the mechanisms and methodology for the analysis of the genetic information flow from DNA to protein bridged by RNA, known as central dogma (Replication, transcription and translation), the RNA processing mechanism of RNA, and the modulation of DNA & RNA chemical structures by enzymatic modifications.

5. Bioinformatics (SATO) 2022/5/18
Determining how to handle a huge amount of molecular and clinical data and then how to extract clinically meaningful targets is a significant challenge. This lecture introduces the concept of information in science and describes how this helps us understand life phenomena.

6. Nanobioscience, Single-molecule biology, Biochemistry, and Biophysics (MASAIKE)2022/5/25
This lecture deals with how to correlate chemical reactions with conformational changes, and functions of nucleotide-hydrolyzing enzymes in order to investigate the underlying mechanisms.

7. Bioelectroanalytical Chemistry (SHITANDA) 2022/6/1
This course reviews basics and measurement methods of bio-sensing devices and bio-fuel cells that use biological recognition elements, with a focus on the field of electrochemistry.

8. Developmental Biology and Regenerative medicine. (WADA) 2022/6/8
Developmental biology is one of the research fields in basic biology to understand how an egg forms a species-specific morphology of a multicellular organism. In addition, it is understood that the knowledge obtained from the research is useful for progress in research, such as stem cell biology and regenerative medicine.
The objective of this course is to deepen the concept and knowledge of cellular/molecular biology to understand developmental biology, and to learn basic knowledge of stem cell and regenerative medicine.

9. Applied Interfacial Chemistry, Interfacial Photochemistry (Hideki SAKAI)2022/6/15
Study the Interfacial chemical approach to DDS using liposomes and Permeation mechanism of cell penetrating peptides (CPP).

10. Lipid biology (Yoshikazu NAKAMURA) 2022/6/22
Understanding structure, diversity, and physiological functions of lipids in biological membrane. Learning about the link between diseases and abnormalities of the amount and the quality of membrane lipids. Learning about the treatment of diseases by manipulation of the membrane lipid composition.

11. Bioorganic Chemistry, Photochemisty, and Medicinal Chemistry (AOKI) 2022/6/29
Study basic sciences on chemistry of metal complexes and enzymes and photochemistry and application to supramolecular chemistry and bioorganic and bioinorganic chemistry.

12. Chemical Biology (KURAMOCHI)2022/7/6
Chemical biology involves the application of chemical techniques, analysis, and often small molecules produced through synthetic chemistry, to the study and manipulation of biological systems. This class provides students with the basic and advanced knowledge on chemical biology.

13. Information Security (IGARASHI) 2022/7/13
Subject: Security Analysis and Software/Hardware Implementation of Cryptgraphic Algorithms

14. Immunology (KUBO)2022/7/20
Infectious disease is serious social problem. In this session, we improve understanding of molecular pathology in infectious diseases based on immunological system for the development of universal vaccines against infection of influenza virus.

15. Course Seminar Special Lecture (Invited Lecturer:TBA) (KAMAKURA)
※Special Lecture will be held between the end of July ~ September.
※The Course students (participants in "Interdisciplinary Medical Science and Technology Course") should refer to the "Performance grading policy" column described above. 
教職課程
Teacher-training course
実務経験
Practical experience
鎌倉は国内研究機関(理化学研究所)における勤務経験を活かし,医理工学の境界領域における専門研究について講義する。Kamakura will make use of his own work experience at domestic research institutes (such as RIKEN) to give lectures on professional research in the border area of medical science and technology. 
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
996A729
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