東京大学大学院農学生命科学研究科・農学部

自然界には人類の生活に役立つ「贈り物」がたくさん

　2015年のノーベル生理学・医学賞が、寄生虫による感染症治療に有効な薬をつくる微生物を発見した大村智博士に授与されました。大村博士が長年研究対象にしてきたのは、「放線菌」と呼ばれる微生物のなかまです。抗生物質をはじめとして、薬のもとになる様々な化学物質をつくることが知られています。そのような微生物は肉眼で観察するには小さすぎるので、通常その存在を意識することはないかもしれません。しかし、実は皆さんの周りのいたるところに棲んでいるのです。例えば、林の中などに積もった腐葉土の中などにたくさんいます。日本は、原油などのエネルギー燃料資源に乏しいですが、南北に長い地形と四季に恵まれているという理由から、微生物という天然資源は実に多様で豊富なのです。そんな小さな微生物が与えてくれる抗生物質のような自然からのすばらしい「贈り物」を探すことで、人類の生活に役立つ化学物質の発見につながるかもしれません。また、微生物がどうやってそのような化学物質をつくるのかを明らかにすることは、新しい化学反応の発見につながる学術的にも高い価値を含んでいます。さらには、そのような化学反応を利用することで、有用な化学物質を自由自在につくりだせるようになるかもしれません。

自然界から「お宝」を見つけて活用しよう

　地球上には、人類がまだ手に入れたことがない生物活性を示す天然化合物が眠っています。実際、生態系から得られる遺伝子資源（Metagenome）にも多くの生物活性物質をつくるための遺伝子が存在します。そこで、分子育種学研究室では、生物の多様な代謝経路の解析、およびそれらを基盤とした合成生物学 （Synthetic Biology）の手法による有用物質生産へと展開する分子育種に加え、生物のもつ多才な機能と生態系との新たな関係を発見することで、生物学における新たな学理を構築することを目指しています。新しい生物活性物質や機能分子を発見することで、それらを核として、作用機序、有機合成、生合成を切り口にした学際的な研究を立ち上げることができます。さらには、生物情報学や構造生物学、計算化学を駆使した共同研究にも発展させることができます。このような「生物活性機能分子を核とした生物学ネットワーク」を構築して、つねに第一線級の研究を展開するとともに、生物活性物質やその生合成遺伝子に関する研究成果を利用した新たなバイオインダストリーの創生も目指しています。研究室では、個々人が協調し、また個の役割を認識しながら、個を生かして、皆が切磋琢磨してほしい、知識を作り出して欲しい、そんな思いで研究室を運営しています。

天然資源をもっと有効活用しよう

　天然物からの医薬品開発分野は、日本が新薬の発見・開発で世界をリードしたという輝かしい歴史を築いた得意領域です。また、アクリルアミドや生分解性ポリマーは、自然界から微生物や生体触媒を探すことで達成された成功例であり、生物機能を使った物質生産系が日本の得意分野の一つであることを物語っています。 　日本は、原油などのエネルギー燃料資源に乏しいですが、南北に長い地形と四季に恵まれている理由から多様な植物や微生物が棲息し、遺伝情報という天然資源は多様で豊富です。したがって、多様な遺伝情報から得られる有益な構造情報や触媒情報を与えてくれるビッグデータを有効利用しない手はありません。 　日本では、異種生産ホストとして、放線菌や、麹菌という日本の国菌が開発、改良されてきました。この麹菌を異種生産ホストに使用した生物合成法は、世界的に見てもトップレベルの性能と汎用性を誇っており、工業的発酵⽣産を行なっている企業が改良すれば、実用レベルの収量が期待できます。 　以上のように、「生物合成科学」は、独創的な天然物化学を展開してきた我が国がこれからも世界をリードすべき分野であり、我が国の未来に向けた持続可能なバイオエコノミー社会の実現に欠かせない研究領域と確信しています。