書籍カテゴリー:分子生物学

医学のための細胞生物学
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医学のための細胞生物学

1版

  • 京都大学再生医科学研究所教授 永田和宏 編
  • 京都大学 副学長 理事 塩田浩平 編

定価:5,184円(本体4,800円+税8%)

  • B5判 315頁
  • 2009年8月 発行
  • ISBN978-4-525-13121-0

概要

医学・医療系学部の基礎過程で学ぶことが多い「細胞生物学」をコンパクトに学習できる新しいテキスト.細胞生物学の各領域の第一人者が日本語で書き下ろした明解な文章とわかりやすい図が特長.細胞生物学の重要な概念を通読できる分量ですらすらと読め,必須の知識がすっきり頭に入る.ヒトの疾患などがかかわる細胞生物学のトピックスを多数収載し,基礎課程以降,高学年で学ぶ臨床への連携も視野に入れた.

序文

細胞生物学は,生命現象を細胞レベルで理解し,解明しようとする学問であり,現在の生命科学のもっとも根幹となる学問分野である.すでに細胞生物学に関する多くの教科書が書かれ,あるいは翻訳されていることからもその重要性は明らかである.
医学は,治療としての医術としても,研究としての医科学としても,従来は多く個体レベルの学問分野であった.臨床医学はいうまでもなく,基礎医学の分野でも,病理学,生理学,解剖学など,従来の医学部の講座名を見るとそのことがあきらかに見てとれる.個体における病態の観察から始まった医学研究も,器官,組織へと対象は推移していくが,その真の原因に迫ろうとするとき,細胞レベルでの研究,細胞の理解が必須のものとして認識されるようになり,今や医学研究においても,細胞生物学はその根幹に位置する学問であると広く認められるようになった.極言すれば,細胞の理解なくしてはいかなる病気も病態も理解することができないとさえ言いきっていい時代になっている.米国の多くの医学部では,解剖学教室が細胞生物学教室と名を変えていることにもそのことは如実に現れており,状況はわが国においても同様である.
そのような状況でありながら,これから医学を学ぼうとする医学部学生,大学院生にとって,医学を視野の中心においた細胞生物学の教科書があまりにも貧弱なことに以前から気がついていた.先に記したように,細胞生物学の教科書自体は充実しているのだが,医学の進展を意識し,その視線で貫かれた細胞生物学のテキストはむしろ少ない.医学部学生や大学院生が手軽に読めて,自らの問題意識につながるような教科書の必要性を感じていたのである.
縁あって南山堂から『医学のための細胞生物学』の企画の相談を受けた.編者の一人,永田和宏は分子細胞生物学を専門とし,もう一人の編者の塩田浩平は基礎医学の研究者として解剖学・発生学を専門としている.異なる二つの専門から,“医学のための”というコンセプトと,“細胞生物学”という領域とを,どのようにアレンジすればいいのか議論するところからこの企画はスタートした.原稿をお願いした方々は,わが国を代表する医学・生物学研究の研究者ばかりである.お忙しいにもかかわらず快く意図に賛同していただき,むずかしい注文ではあったが,医学を学ぼうとする学生に必要,かつ十分な量の知識と理解を得られるよう配慮した原稿をいただくことができた.いたずらに大部にならず,かといって,細部の知識がなおざりにされていない,まさに“医学のための細胞生物学”の教科書をつくることができたと自負している.
できるだけ図を多くして理解を容易にしたのをはじめ,各章には,その章に関連する疾患をコラムなどで取り上げることにした.基礎学問としての細胞生物学がいかに実際の病態に関連が深いかを実感していただき,その基礎からの理解を深めるとともに,本書がめざす基礎学問と臨床応用との橋渡しを促進するためである.また必要なキーワードの解説にもページを割いた.量的にも学部学生の教科書として適当なものとなった.多くの大学で活用されることを望んでいる.また,理学部や,薬学部,農学部や生命科学部といった,直接医学とは関わりがなくとも,疾患や病態の理解はそれらすべての学部の共通の目標でもある.その意味からも,他の学部学生が,ヒトの疾患への興味とともに本書を手にしてくれれば,これもうれしいことである.
最後に,南山堂編集部スタッフに深甚なる感謝の意を表したい.編集部スタッフの万事にわたる行き届いた配慮と注意深い指摘,そして激励がなければ本書はこのような形で世に出ることはなかったであろう.


2009年5月
永田和宏
塩田浩平



目次

第I部 細胞生物学の基礎
第1章
細胞とは:起源と多様性( 永田和宏)
 1-1・細胞生物学とは
 1-2・細胞とは何か
 1-3・細胞の発見:細胞は細胞から
 1-4・細胞の誕生
 1-5・細胞の進化,真核細胞の誕生
 1-6・細胞内共生説
 1-7・細胞内部のヒエラルキー
 1-8・原核細胞の構造
 1-9・単細胞生物と多細胞生物
 1-10・増殖と分化
 1-11・分化から発生へ,そして再生へ
第2章
細胞社会のヒエラルキー(藤本豊士)
 2-1・個体をつくる階層構造
 2-2・細胞内部の構造をみる
  1. 核
  2. 小胞体
  3. ゴルジ体
  4. 分泌小胞
  5. 細胞膜
  6. エンドソームとリソソーム
  7. ミトコンドリア
  8. ペルオキシソーム
  9. 脂肪滴,その他の封入体
  10. 細胞骨格
第3章
細胞で働く分子たち(石浦章一)
 3-1・アミノ酸
  1. アミノ酸の性質
  2. タンパク質とアミノ酸の関係
  3. アミノ酸あれこれ
  4. アミノ酸の修飾
 3-2・ヌクレオチドと核酸
  1. 核酸の構造と変性
  2. 塩基のメチル化
 3-3・糖 質
  1. 糖の構造
  2. ラクトース不耐症
 3-4・脂 質
  1. 脂 質
  2. 脂肪酸
  3. ステロイド
  4. 複合脂質
 3-5・無機塩類
 3-6・シグナル伝達分子
  1. 環状AMP(サイクリックAMP,cAMP)
  2. イノシトールリン脂質
  3. 一酸化窒素
第4章
糖代謝とエネルギー変換(森 正敬)
 4-1・エネルギー代謝の概要
 4-2・ミトコンドリアの構造
  1. 外 膜
  2. 膜間腔
  3. 内 膜
  4. マトリックス
 4-3・解 糖
 4-4・アセチルCoAの生成
 4-5・クエン酸回路
 4-6・電子伝達系
 4-7・酸化的リン酸化
 4-8・グルコースの完全分解によるATP産生
 4-9・呼吸制御
 4-10・ミトコンドリアDNA
第5章
脂質代謝(荒井秀典)
 5-1・はじめに
 5-2・脂質の分類
  1. 脂肪酸
  2. トリアシルグリセロール
  3. リン脂質
  4. ステロイド
 5-3・リポタンパク質代謝
  1. カイロミクロン
  2. 超低密度リポタンパク質(VLDL)
  3. 中間密度リポタンパク質(IDL)
  4. 低密度リポタンパク質(LDL)
  5. 高密度リポタンパク質(HDL)
第6章
アミノ酸代謝とヌクレオチド代謝(上田國寛)
 6-1・アミノ酸の代謝:概要
 6-2・アミノ酸の合成系
  1. 必須アミノ酸と非必須アミノ酸
  2. アミノ酸へのアンモニアの固定
  3. アミノ基転移反応
  4. 非必須アミノ酸の合成
  5. 1炭素単位と活性化メチル回路
 6-3・アミノ酸の分解系
  1. アミノ酸の酸化的脱アミノ反応
  2. 尿素回路
  3. 糖原性アミノ酸とケト原性アミノ酸
 6-4・アミノ酸から生体分子の生成
  1. 生体活性アミン
  2. ポルフィリンの生成
 6-5・アミノ酸代謝異常
 6-6・ヌクレオチド代謝
  1. ヌクレオチドのde novo合成
  2. ヌクレオチドの分解
第7章
核と遺伝情報から転写とRNAまで(米田悦啓)
 7-1・核とは
 7-2・核の構造
  1. 核 膜
  2. 核膜孔
  3. 核ラミナ
  4. 核小体
  5. 核マトリックス
  7-3・遺伝情報
   1. クロマチン
   2. 染色体
 7-4・遺伝情報の複製と修復
  1. DNA複製
  2. DNA修復
 7-5・遺伝情報の転写
  1. 転写単位
  2. RNAポリメラーゼ
  3. 基本転写因子
  4. 転写調節
  5. 転写後修飾
  6. マイクロRNA(miRNA)
 7-6・核-細胞質間輸送
  1. 受動拡散による流通
  2. タンパク質の核内輸送
  3. タンパク質の核外輸送
  4. RNAの核外輸送
第8章
タンパク質の一生:誕生から死まで(遠藤斗志也,西川周一)
 8-1・タンパク質の誕生:翻訳
  1. 遺伝暗号
  2. 翻訳の分子装置:tRNAとリボソーム
  3. 翻訳反応
 8-2・タンパク質の成熟-1:翻訳後修飾
  1. ポリペプチド鎖のプロセシング
  2. 糖鎖修飾
  3. ジスルフィド結合形成
  4. その他の翻訳後修飾
 8-3・タンパク質の成熟-2:フォールディングと分子シャペロン
  1. フォールディングと分子シャペロン
  2. Hsp70システム
  3. シャペロニン
 8-4・タンパク質の品質管理
  1. 小胞体におけるタンパク質の品質管理
  2. 小胞体関連分解(ERAD)
  3. 小胞体ストレス応答
  4. 細胞質ゾルにおける品質管理とストレス応答
 8-5・タンパク質の死-1:AAA+プロテアーゼとユビキチン-プロテアソーム系
  1. タンパク質の死とは何か
  2. AAA+プロテアーゼ
  3. プロテアソーム
  4. ユビキチンとユビキチン化酵素
  5. ユビキチン-プロテアソーム系の基質
 8-6・タンパク質の死-2:リソソームによる分解
  1. リソソーム
  2. リソソームにおける細胞内タンパク質の分解

第II部 細胞内・細胞間の生命現象
第9章
膜構造と細胞内輸送(吉森 保,野田健司)
 9-1・生体膜・膜タンパク質・細胞小器官
  1. 脂質二重層
  2. 小型分子の生体膜透過・膜電位
  3. 膜タンパク質
  4. 細胞小器官
 9-2・タンパク質の膜透過
  1. シグナル仮説と局在化シグナル
  2. 膜透過装置(トランスロケーター)
  3. 小胞体の膜透過装置―Sec膜透過装置
  4. ミトコンドリアの膜透過装置
  5. 葉緑体の膜透過装置
  6. ペルオキシソームの膜透過装置
 9-3・メンブレントラフィック-1:総論
  1. メンブレントラフィックとは何か
  2. 細胞内輸送ネットワーク
  3. 選 別
  4. 小胞輸送
  5. 輸送小胞の形成
  6. 輸送小胞と標的膜のドッキングと融合
 9-4・メンブレントラフィック-2:分泌経路
  1. 小胞体からゴルジ体へ
  2. ゴルジ体間輸送
  3. トランスゴルジ網
 9-5・メンブレントラフィック-3:エンドサイトーシス経路
  1. エンドサイトーシス
  2. エンドソーム
  3. エンドソームでの選別
  4. 初期エンドソーム-後期エンドソーム-リソソーム
  5. ファゴサイトーシス
 9-6・メンブレントラフィック-4:小胞体-リソソーム経路とオートファジー経路
1.  小胞体-リソソーム経路
2.  2. オートファジー経路
第10章
細胞骨格と細胞運動(細谷浩史)
 10-1・細胞骨格とは
  1. アクチンフィラメント
  2. 中間径フィラメント
  3. 微小管
 10-2・細胞運動の制御
  1. モータータンパク質
  2. 筋収縮
  3. 細胞の移動
  4. 精子の鞭毛運動
  5. 細菌で見つかったATP依存性の細胞運動
第11章
シグナル伝達の原理と多様性(宮田愛彦)
 11-1・シグナル伝達とは
 11-2・シグナル伝達に中心的にかかわるプロテインキナーゼ
 11-3・セカンドメッセンジャー
  1. cAMP
  2. イノシトール代謝回転
  3. Ca2+
 11-4・多様な細胞内シグナル伝達システム
  1. ステロイドホルモン受容体を介するシグナル伝達の仕組み
  2. 三量体Gタンパク質を介するシグナル伝達
  3. チロシンキナーゼおよびSH2/SH3タンパク質によるシグナル伝達
  4. 低分子量Gタンパク質を介するシグナル伝達
  5. MAPキナーゼカスケードによるシグナル伝達
 11-5・シグナル伝達ネットワークとその到達点
 11-6・シグナル伝達がかかわるヒトの疾患と治療薬
第12章
細胞周期と細胞分裂(佐方功幸)
 12-1・細胞周期
  1. 細胞周期の概要
  2. 細胞周期の型
  3. 細胞周期制御の概要
 12-2・細胞周期制御因子
  1. 研究の始まり
  2. CDKとサイクリン
  3. Cdc25とWee1/Myt1
  4. CKI
  5. ライセンシング因子
  6. 分裂期キナーゼ
  7. SCFとAPC/C
 12-3・チェックポイント制御
  1. 概念の提唱
  2. DNA損傷/複製チェックポイント
  3. 紡錘体チェックポイント
 12-4・細胞分裂
  1. 中心体と紡錘体
  2. 染色体分配
  3. 細胞質分裂
  4. 非対称分裂
 12-5・発生・分化と細胞周期
  1. 卵の減数分裂
  2. 初期胚発生
  3. 細胞分化
第13章
細胞社会学―細胞接着と細胞外マトリックス―(瀬原淳子)
 13-1・細胞間接着のいろいろな形
 13-2・上皮組織は接着装置でがんじがらめ
  1. アドヘレンスジャンクション
  2. タイトジャンクション
  3. デスモソーム
  4. ヘミデスモソーム
 13-3・間葉組織は細胞外マトリックスが生命線
  1. 組織の構造基盤としての細胞外マトリックス
  2. 間葉細胞の挙動に必要な糖タンパク質性の細胞外マトリックス
  3. グリコサミノグリカン

第III部 高次生命現象の細胞生物学
第14章
生 殖(伊川正人,岡部 勝)
 14-1・性の役割
  1. 無性生殖と有性生殖
  2. 有性生殖の利点
  3. 体細胞分裂と減数分裂
  4. 遺伝的多様性の獲得
 14-2・配偶子形成
  1. 生殖系列細胞
  2. 生殖腺の分化
  3. 卵子形成
  4. 精子形成
 14-3・受 精
  1. 精子が卵子に出会うまで
  2. 受精:透明帯との相互作用
  3. 受精:卵子との相互作用
  4. 受精:多精子受精の防止
 14-4・着床・妊娠
  1. 着 床
  2. 胎 盤
 14-5・生殖工学・発生工学とヒト生殖補助医療技術
  1. 生殖幹細胞
  2. 体外受精・胚移植
  3. 顕微授精
  4. 遺伝子組換えマウス
  5. 胎盤の遺伝子操作
  6. ヒトの生殖補助医療技術(ART)
第15章
発生・分化と器官形成(塩田浩平)
 15-1・発生とは何か
 15-2・細胞の分化能と分化形質の安定性
 15-3・発生の概要
 15-4・遺伝子による発生の制御
 15-5・ホメオティック遺伝子
 15-6・種を超えてみられる遺伝子機能の共通性
 15-7・発生に関与する遺伝子の階層性(階層的集積性)
 15-8・主要な発生遺伝子の汎用性
 15-9・遺伝子の重複
 15-10・発生のひずみ
第16章
がんの分子細胞生物学(河 成鎮,山本 雅)
 16-1・はじめに
 16-2・がんのメカニズムと遺伝子
  1. がん原遺伝子
  2. がん抑制遺伝子
  3. がん遺伝子とシグナル伝達:がん化における役割
 16-3・がんの転移の分子メカニズム
  1. 細胞外マトリックスと転移
  2. 上皮-間葉転換(EMT)
 16-4・がんの分子標的治療とは
第17章
細胞死と老化(宮崎 徹)
 17-1・細胞死
  1. アポトーシスとネクローシス
  2. アポトーシスの誘導制御機構
  3. アポトーシス実行のエフェクター分子
 17-2・老 化
  1. 細胞老化の定義
  2. 老化細胞の特徴
  3. テロメア
  4. テロメラーゼ
  5. 細胞分裂(細胞老化)とテロメア
  6. 細胞のがん化と老化,テロメア
  7. 細胞老化関連遺伝子
  8. 細胞老化と個体老化
  9. 老化を制御する因子 SIRT1
 17-3・老化におけるアポトーシス
  1. p53
  2. 酸化ストレスによるアポトーシスの誘導
第18章
免疫と生体防御(稲葉カヨ)
 18-1・生体防御における免疫システム:自然免疫と獲得免疫の概念
 18-2・免疫担当細胞の分化・生体内動態とリンパ器官・組織
  1. 免疫担当細胞とその分化
  2. リンパ系器官および組織と免疫担当細胞の生体内動態
 18-3・認識のための受容体と分子
  1. パターン認識受容体
  2. 抗原受容体
  3. MHC分子
 18-4・抗原提示機構
  1. 外来性抗原の提示
  2. 内在性抗原の提示
  3. クロスプレゼンテーション
 18-5・免疫応答の始動における細胞間相互作用
 18-6・免疫応答制御に関与するT細胞
  1. サイトカインを介したCD4+Th細胞分化の偏向
  2. 免疫記憶(メモリー)の誘導
  3. 免疫抑制性T細胞
  4. 制御性T細胞の性状と機能
 18-7・免疫応答制御と疾患
  1. 免疫が関与する症状と疾患
  2. 移植拒絶応答
  3. 抗腫瘍免疫応答
 18-8・感染免疫とワクチン
第19章
脳神経系の細胞生物学(石浦章一)
 19-1・脳の構造
 19-2・神経細胞(ニューロン)
 19-3・神経伝達
 19-4・受容体とシグナル伝達

第IV部 臨床応用と研究手法
第20章
再生医学の基礎(仲野 徹)
 20-1・はじめに
 20-2・組織幹細胞
  1. 組織幹細胞とその性質
  2. 分化マーカーと組織幹細胞の純化
  3. 組織幹細胞の未分化性維持とニッシェ5
 20-3・多能性幹細胞
  1. ES細胞の樹立
  2. リプログラミングとiPS細胞
  3. ES細胞の試験管内分化
 20-4・幹細胞を用いた移植療法
  1. 移植療法
  2. 組織幹細胞vs. 多能性幹細胞
 20-5・再生医学の問題点
  1. 医学・生物学的問題点
  2. 倫理的問題点
 20-6・おわりに
第21章
ゲノムと遺伝子解析(黒木陽子,藤山秋佐夫)
 21-1・ヒトゲノム
  1. ヒトゲノムの基本構造
  2. ヒトゲノム計画
 21-2・解読されたヒトゲノムの全体像3
  1. ヒトゲノム参照配列
  2. ヒトゲノムの多様性
  3. ヒトゲノムの構造多型と疾患
 21-3・ゲノム研究の手法
  1. 染色体解析技術
  2. マイクロアレイ,タイリングアレイ,CGH法の原理と応用
  3. DNAシークエンシング
  4. インターネットの利用
第22章
分子細胞生物学の研究手法の多様性-1―遺伝子操作―(河野憲二)
 22-1・組換えDNA技術
  1. DNAを切り貼りする
  2. DNAを増やす
  3. DNAやRNAの分離と検出
 22-2・遺伝子導入法
  1. リン酸カルシウム沈殿法
  2. リポフェクション法
  3. エレクトロポレーション法(electroporation,電気穿孔法)
  4. マイクロインジェクション法
  5. ウイルスベクター法
第22章
分子細胞生物学の研究手法の多様性-2―タンパク質操作―(河野憲二)
 22-3・タンパク質の分離・精製・同定
  1. 細胞破砕
  2. 細胞分画(遠心分離)
  3. タンパク質の分離
  4. タンパク質の検出と同定
 22-4・組換えタンパク質の作製
  1. 大腸菌で組換えタンパク質をつくる
  2. バキュロウイルスを用いた組換えタンパク質の作製
 22-5・タンパク質間相互作用をみる
  1. 共免疫沈降法 co-immunoprecipitation(Co-IP)
  2. 2ハイブリッド法
第22章
分子細胞生物学の研究手法の多様性-3―構造生物学:低温電子顕微鏡法, X線結晶構造解析,NMR分光法―  (加藤晃一,坂田絵理,矢木宏和)
 22-6・はじめに
 22-7・低温電子顕微鏡法
 22-8・X線結晶構造解析
 22-9・NMR分光法
 22-10・おわりに
第22章
分子細胞生物学の研究手法の多様性-4―細胞可視化技術―(平岡 泰)
 22-11・蛍光プローブ
  1. 低分子蛍光色素
  2. 蛍光性タンパク質
  3. 蛍光顕微鏡システム
  4. 生細胞蛍光イメージング
第22章
分子細胞生物学の研究手法の多様性-5―モデル生物の選択における利点と限界―(笹川綿子,笹川洋平,山中邦俊,小椋 光)
 22-12・医学のためのモデル生物研究
 22-13・モデル生物の利点と欠点
 22-14・酵 母
 22-15・線 虫
 22-16・ショウジョウバエ
 22-17・ゼブラフィッシュ
 22-18・マウス
 22-19・おわりに
第23章
分子細胞生物学研究発展の歴史(長野 敬)
 23-1・新装置としての顕微鏡
 23-2・生体の単位としての細胞
 23-3・細胞の起原
 23-4・細胞小器官へのアプローチ
 23-5・突破口としての遺伝子
 23-6・新しい展開へ
  1. ゲノム解読
  2. ジーンターゲティング
  3. エピジェネティクス
  4. 遺伝子のメチル化
  5. 構造生物学
  6. 受容体
  7. 細胞内シグナル伝達
  8. ES細胞とiPS細胞
 23-7・細胞生物学の研究年表
キーワード解説
参考図書・参考文献
和文索引
欧文索引

病態と細胞生物学に関するコラム&トピックスミトコンドリア病(森 正敬)
ウイルソン病と銅輸送タンパク質(森 正敬)
糖尿病とインスリン(塩田浩平)
動脈硬化とコレステロール代謝(荒井秀典)
脂質異常症と血清リポタンパク質(荒井秀典)
核の異型性(米田悦啓)
アマトキシン中毒とアマニチン(森 正敬)
レプトマイシンB(米田悦啓)
色素性乾皮症(米田悦啓)
脊髄性筋萎縮症(米田悦啓)
ヘモグロビン異常症(森 正敬)
核膜病(米田悦啓)
α1-アンチトリプシン欠損症と肺気腫(森 正敬)
神経変性疾患とポリグルタミンタンパク質凝集(永田和宏)
プリオン病とタンパク性伝播(石浦章一)
コラーゲン病とコラーゲン構造形成異常(永田和宏)
ストレスタンパク質と脳虚血(永田和宏)
嚢胞性線維症と塩化物イオンチャネル(森 正敬)
血友病と血液凝固系(上田國寛)
リソソーム病(森 正敬)
ペルオキシソーム病とツェルベーガー症候群(森 正敬)
アルツハイマー病と微小管結合タウタンパク質(細谷浩史)
赤痢菌の感染と微小管およびアクチンフィラメント(細谷浩史)
カルタゲナー症候群とダイニン(森 正敬)
筋肉の病気:筋ジストロフィーとアクチンフィラメント(細谷浩史)
血液細胞や神経細胞にみられる接着(瀬原淳子)
細胞接着の動的な制御(瀬原淳子)
分子シャペロンと肝硬変(永田和宏)
ムコ多糖症(MSP)(宇谷厚志)
スフィンゴ糖脂質代謝異常(宇谷厚志)
天疱瘡とデスモソーム(平子善章,尾張部克志)
先天性表皮水疱症とヘミデスモソーム(平子善章,尾張部克志)
受精におけるカルメジンとADAM-3(伊川正人,岡部 勝)
精子と卵子の融合におけるIzumo1とCD9(伊川正人,岡部 勝)
凍結保存と顕微授精(伊川正人,岡部 勝)
ホメオボックス(塩田浩平)
遺伝子の重複(塩田浩平)
合指症とプログラム細胞死(塩田浩平)
頭蓋骨縫合早期癒合症とFGF受容体(塩田浩平)
精巣性女性化症(アンドロゲン不応症)とアンドロゲン受容体(塩田浩平)
神経冠(神経堤)細胞の遊走障害(塩田浩平)
関節リウマチと自己免疫(八木下尚子,中島利博)
アレルギーとIgE(藤井亮爾,中島利博)
脳機能の画像解析(石浦章一)
間葉系幹細胞(仲野 徹)
造血幹細胞移植(仲野 徹)
iPS細胞(塩田浩平)
GFPと下村脩博士(丹羽治樹)