bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテクノロジーが一層注目されるようになっており、ケムステでも過去にたびたび紹介しています。
過去記事：「人工金属酵素によるSystems Catalysisと細胞内触媒反応」University of Basel, T. R. Ward研より
過去記事：酵素合成と人工合成の両輪で実現するサフラマイシン類の効率的全合成
過去記事：ケミカルバイオロジーとバイオケミストリー
さて、この度は2025年3月20日(木・祝)に横浜ランドマークタワー内の「みなとみらい BUKATSUDO」（横浜市西区）にて開催された「理研よこはまサイエンスカフェ 「計算科学とバイオ技術の融合で生まれる“未来のものづくり”」」に参加してきました。理研は、一般の方々に研究活動を紹介する場として定期的にサイエンスカフェを開いており、今回のご講演もそのような趣旨で開催されたものです。
今年のテーマは「計算科学とバイオ技術の融合で生まれる“未来のものづくり”」ということで、ケミカルバイオロジーやバイオケミストリーに関する理研の研究の最前線についてうかがうことができました。
この記事では会の模様を簡単に振り返ってみたいと思います。
演題と講師の先生は以下の通りです。
開催日 2025年3月20日(木・祝)
時間 13:30-15:20 (13:00受付開始）
講師
白井 智量 先生（理化学研究所 連携促進本部バトンゾーン研究推進プログラム 微生物ケミカル生産研究チーム 副チームリーダー）
鈴木 淳 先生（理化学研究所 連携促進本部 連携促進部）
対象 中学生 / 高校生 / 大学生/ 一般
会場 みなとみらい BUKATSUDO
（神奈川県横浜市西区みなとみらい2丁目2-1 ランドマークプラザ ドックヤードガーデン地下1階）
詳細 https://www.yokohama.riken.jp/sciencecafe/sciencecafe_250320.html
白井先生は代謝工学や合成生物学をご専門とされている新進気鋭の研究者で、第6回バイオインダストリー奨励賞をはじめ輝かしいご業績を残されています。
まず白井先生はご自身の研究のお話をされる前に、米国の政治学者、Donald Stokes氏の提唱したパスツールの四象限についてご紹介されました。これはx軸にその研究が実用化を目指しているか否か、y軸に原理の探求を意図しているか否かを示した座標系で、第一象限は生物学の発展やワクチンの開発に尽力したルイ・パスツールにちなんでパスツール象限、第二象限の純粋理学は原子の構造を探求したニールス・ボーアにちなんでボーア象限、純粋工学の第四象限は発明家トーマス・エジソンにちなんでエジソン象限と呼ばれています。そして、理研の目指すのは第一象限にあたるパスツール的研究であると力説されており、産業界の発展にも貢献してきた理研の足跡を説明されました。
次いで、現代の発酵工学の礎となった、有用微生物のスクリーニング研究のお話に言及されました。この分野は1990年代頃までいわば日本のお家芸であり、その背景には気候風土の多様性に富んだ国土、根性で地道に新種を見つけ出すのが得意な国民性などがあったとのことです。対する海外勢は代謝工学やゲノム編集など、微生物そのものを人間の役に立つよう改変し、有用性を最大化する技術を発展させ、現在ではこちらがこの分野を牽引しているとのお話でした。微生物は本来、みずからの増殖を最大化するために資源を利用していますが、これを有用化合物の生産にすべて振り向けさせるための培養条件の設定が必要です。この最大化問題はUC SandiegoのMolgan教授らにより、数学で言うところの線形計画法によって解析的に解くことができることが示されており、これら工学的手法の基礎理論となっているようです。
とはいえ、比較的単純な大腸菌においても1000以上の代謝反応を司る複雑な酵素群を保有しており、これを解くには計算科学の力が欠かせません。このような複雑な問題の解析に力を発揮すると期待されているのが量子コンピュータと人工知能の組み合わせですが、現時点では線形計画法を解く上で必要なプログラムの面に難点を抱えており、今後の発展が待たれるそうです。
白井先生は実際に、大腸菌のもつ酵素を改変することで代謝経路を変え、ジェット燃料としての応用が期待できるイソブタノールや、メバロン酸から合成ゴムの原料として重要なイソプレンを収率よく合成することに成功したそうです。ゆくゆくはより複雑な超分子化合物や、生分解性プラスチックなどの合成への応用も考えられるとのことで、今後の研究の進展に期待です。
最後に、これらの研究は科目で言うところの「生物」に相当するものの、実際には計算科学を理解するための数学・物理学や、合理的な反応経路を設定さるための有機化学の知識が何より重要であり、学問分野に垣根はないこと、現在のご研究を進める上では趣味を通じた仲間との出会いなど机上の勉強以外の要素も欠かせなかったことから、すべての人生経験が活きてくると締めくくられており、大変感銘を受けました。
春休み期間ということもあり、親子連れの方や学生さんをはじめ多くの方々で盛況で、抽選となるほどでした。一般向けということもあり、お茶とお菓子を片手にリラックスしてお話を聞けるよう非常に敷居は低くなっておりますので、みなさんもご興味があればぜひご参加されてみてはいかがでしょうか？
最後となりましたが、ご講演くださった先生方、講演会をセッティングしてくださったすべての方々に心よりお礼申し上げます。
