こんにちは。ビッグバイオ研究部のtsuです。早いもので11月も半ばを過ぎてしまいました。今年も残り1ヶ月半となりましたが、今年はどんな年だったでしょうか？

残念ながら、2021年11月9日に亡くなられた瀬戸内寂聴さんは、「人生はいいことも悪いことも連れ立ってやってきます。不幸が続けば、不安になり、気が弱くなるのです。でもそこで運命に負けず勇気を出して、不運や不幸に立ち向かってほしいのです。」という言葉を残されています。どんなときでも前を向くしかないということですね。

 

• はじめに

今回は、微生物の未来その３と題し、微生物と2021年のノーベル化学賞との関わりを見ていくことにしましょう。

もし「その2 微生物とバイオテクノロジー」をご覧になってない方は、こちらからお読みいただけます！！

分野としては有機合成化学というものになります。単純な化学物質からスタートして、望みの化学物質をどうやって作るのかという研究が主な内容です。

内容のイメージからして、難しいそうなイメージをお持ちになるかもしれませんが、実は私達生物が生きるためにとても重要なことに関わっている分野なのです。

特に2021年のノーベル化学賞の内容は深い関わりを示す内容となります。

 

• 2021年のノーベル化学賞とは？

「不斉有機触媒」を発見した功績によりBenjamin ListとDavid W.C MacMillanの2人がノーベル化学賞を受賞しました。

これまで2種類しかないと考えられていた「触媒」という反応原理ですが、これら以外に第3の触媒である有機分子が触媒を担っていることを発見しました。

両氏の発見以降、触媒研究は発展し、新薬から太陽電池にいたるまであらゆる物を効率よく構築できるようになりました。

特に医薬品研究に大きな影響を与えました。SDGsが唄われている昨今、環境に優しい有機合成への期待もされています。

Fig.1 反応例とアルドール反応

Northrup, A. B.; MacMillan, D. W. C. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6798.

Northrup, A. B.; MacMillan, D. W. C. Science 2004, 305, 1752

Sakthivel, K.; Notz, W.; Bui, T.; Barbas, C. F., III J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5260

より出典・改変

 

• 触媒とは？

化学反応というのは、実は非常に時間がかかります。

学校などで行う理科の実験は単発で瞬時に反応が起こりますが、実際は非常に時間がかかる反応がほとんどなのです。

そこで「触媒」というものが登場します。「触媒」はある化学反応の反応速度を早める物質のことで、触媒自身は反応前後で変化しないものを言います。

これまで触媒となる化学物質は金属と生体触媒（酵素）の2通りでした。金属触媒の代表格は白金が挙げられます。

また生体触媒（酵素）はアミラーゼやトリプシン、リパーゼなどの酵素があり、健康食品などで一度は聞いたことがあるかもしれません。

これらを踏まえ「有機触媒」とは、金属元素を含まず、炭素、水素、窒素、硫黄などの元素からなる低分子有機化合物のことになります。これに対し、生体触媒（酵素）は高分子有機化合物となります。

 

• 生物と触媒の関係

生物と触媒の関係は切っても切れない関係にあります。私達生物が活動するために必要なエネルギーを作り出すことも触媒はなければ実現しません。

もちろん、微生物も同様で、この触媒がなければ生命活動ができない状態になります。

ところが、近年放線菌という微生物が有機触媒を作るという報告がされました。微生物も生命活動を行っているので、生体触媒は必ず持っています。

それに加え有機触媒も持っているということが示唆されたのです。この報告では、抗生物質として知られているアクチノロージンが、アスコルビン酸やシステインを酸化し、デヒドロアスコルビン酸やシスチンと過酸化水素を作る反応に関与していることがわかりました。

「有機触媒」は、これまで複雑に行われていた合成反応を単純化できる可能性も含まれています。それを微生物が作っているということになれば、これまでとは異なる概念を導き出し、目線をより多角的に持つ必要があるかもしれません。

 

• 最後に・・・・・

金属触媒が研究の中心であった時代背景にあって、毒性が強く環境への負荷も高い元素をなるべく使わない化学合成を行うのは非常に重要な課題となっていました。

しかしながら、今回の有機触媒の登場により、複雑だった合成を単純化しかつ、安全に行えることが非常に意味のあることとなります。

また、微生物が有機触媒を作っていることが示唆されたことから、ビッグバイオのBB菌の中にも有機触媒を作っている微生物がいることが考えられます。

弊社で出している主な製品はカビ予防、水質浄化、ニオイ対策、ヌメリ対策、農業関連と多岐に渡りますが、実は有機触媒が関わっていることでこれらの現象を起こしているかもしれないと思うと、非常に興味深い製品群と思います。解明し、よりもっと有用な情報をお届けできるようになりたいと思います。

 

 

 

 

 

こんにちは。ビッグバイオ研究部のtsuです。

お盆休みに入る前から大雨で、甚大な被害に合われた方には、心からお見舞い申しあげます。

また、復旧・復興にご尽力されている皆様には、安全に留意され、ご活躍されることをお祈りいたします。

そして、一日も早く平穏な生活に戻られることを心からお祈りいたします。

 

• はじめに

今回は微生物の未来 その2として、微生物とバイオテクノロジーの関わりを見ていくことにしましょう。

もし「その1 微生物がもたらすモノ」をご覧になってない方は、こちらからお読みいただけます！！

バイオテクノロジー（Biotechnology）とは、「バイオロジー(Biology)【生物学】」と「テクノロジー(Technology)【科学技術】」を合成した言葉で、日本語では「生物工学」または「生命工学」と訳されます。

生物またはその機能を利用、応用する技術のことで、酒や醤油、味噌作りといった発酵技術や遺伝子組み換え技術などがあります。

バイオ産業は今後、高い成長が期待されています。次世代の経済社会を牽引する産業の柱として、健康・医療分野、環境・エネルギー分野、素材・材料分野、食料分野などに重要な役割を担っていくと言われています。

 

• バイオテクノロジーの発展と広がり

 

バイオテクノロジーは、遺伝子工学、タンパク質高額、細胞培養、組織培養、異生物学、発酵工学、バイオインフォマティクスなどを通じ、健康・医療・環境・エネルギー・素材・材料・食料など、幅広い分野で活用され、社会課題の解決や付加価値の増大に寄与しています。

近年のバイオテクノロジー分野では、ノーベル化学賞を受賞したゲノム編集技術（クリスパー・キャス9 / CRISPR-CAS9）が開発され、ゲノム編集が容易になったことから、代謝などの生物機能を人工的に設計した細胞などを合成する「合成生物学（Synthetic Biology）」が急速に発展しつつあります。アメリカ人の分子生物学 ジョン・クレイグ・ベンター（John Craig Venter）が合成生命の作成に成功した初めての例として知られています。

合成生物学の例として、新型コロナウィルスのワクチンが上げられます。これはメッセンジャーRNA（mRMA）を活用していますが、このゲノム配列さえ分かればワクチンの設計・製造が可能になります。危険性の高いウィルスそのものを扱う必要がなくなるのです。一般的なワクチンの開発は、例えば、麻疹ワクチンは実用化に9年、ポリオワクチンは20年という歳月がかかっていますが、新型コロナウィルスのワクチンは1年程度となっていることから革新的な技術であることが伺えます。

健康・医療分野では、CAR-T療法というがん治療法が実用化され日本でも承認されています。外科治療、抗がん剤、放射線治療に続く、第4のがん治療方法とも言われています。また、素材・材料分野では細くて高強度のクモの糸から繊維を作り、パーカーが販売されました。食品分野では植物由来のタンパク質を使いながら、人工肉を開発することも進められています。

 

• 世界の動向

世界でもバイオテクノロジーを利用した取り組みが広がり、さまざまな可能性を示唆しています。2009年経済協力開発機構（OECD）が発表したレポート「The Bioeconomy to 2030: designing a policy agenda」によると、経済生産に大きく貢献する市場として“バイオエコノミー”という考え方を初めて提唱しました。このことから、世界でバイオエコノミーに対する機運が高まり、各国で国家戦略が策定されるようになりました。アメリカ、EU、イギリス、ドイツ、中国も、それぞれの戦略を出しました。

OECDによる資産によれば、バイオテクノロジーは2030年のOECD加盟国の国内総生産量（GDP）の2.7%（約200兆円）に寄与するとし、付加価値額ベース（GVA:Gross Value Added）で約110兆円としています。

 

• 日本の動向

日本では、政府が2019年6月に「バイオ戦略」を策定しました。2030年に世界最先端のバイオエコノミー社会を実現することを目標にしています。

1. 新型コロナウィルス感染症対策に関わる研究開発などの推進
2. 市場獲得を実現するデータ連携促進
3. グローバルバイオコミュニティ・地域バイオコミュニティの形成
4. 焙煎楽に沿って遅滞なく取り組むべき基盤的施策
5. バイオ戦略を推進する司令塔の機能強化

以上が概要となります。

 

• バイオ産業の発展

さまざまな技術によってバイオテクノロジーは発展してきました。さらに昨今、急速に技術革新を遂げているIT分野と融合することにより、産業の新たな地平が拓かれようとしています。ご存知のように機械学習、深層学習、AIの技術的進化が急速に高まっています。これにより、コンピュータ上で設計したものが利用できるようになったり、ビッグデータを利用した生物機能をデザインすることにも利用できます。

 

事例1 コハク酸の製造

バイオ合成法		化学合成法
132 円/kg	変動費（うち原料）	165 円/kg
148 円/kg	固定費（うち減価償却）	135 円/kg
280 円/kg	合計	309 円/kg

化学合成法は、石炭、石油、ガスなどから複数のステップを経てコハク酸が合成されますが、バイオ合成法では微生物を培養し、精製するだけでコハク酸を得ることができます。

 

事例 2　アクリルアミドの製造

二酸化炭素の排出量は化学合成法よりもバイオ合成法の方が少なく、約70%がバイオ合成法で製造されています。

 

• 微生物とバイオテクノロジー

これまで、バイオテクノロジーがどのような技術なのかお分かりいただけたでしょうか？

聞き慣れない言葉も多かったかもしれませんが、こういうものかとご理解いただけたら幸いです。

先述しましたが、酒や醤油、味噌作りといった発酵技術はバイオテクノロジーを利用した代表的な技術です。これら以外に、パン、食酢、抗生物質、旨味成分として知られているグルタミン酸やイノシン酸、アミノ酸も微生物の代謝機能を利用して生産されています。

例えば、パンはご存知の通り酵母を使って作られます。ただ単に酵母といっても、その種類は複数種類存在します。実は酵母の個性がパンの個性につながることはご存知でしょうか？酵母の種類によって、甘い味わいであったり、モチモチ感が増したり、濃厚な食味になったり、強い香りになったりとさまざまな顔を見せてくれます。また、帆立貝の養殖・加工時に廃棄物となる部位があります。その廃棄物を再資源化しようとする試みもあります。そして、大腸菌を使って水素を作ろうとする取り組みもあり、実用化まで後一歩というところまで来ています。

 

• 最後に・・・・・・

私達ビッグバイオでは、「自然に戻そう、自然の力で」をコンセプトに、微生物を利用した取り組みをしています。

自然に存在する微生物を使って、

• 水質浄化
• カビ対策
• 土壌改良
• ヌメリ処理
• 悪臭処理

と、まずは身近なお困りごとから解決していきます。

 

 

こんにちは。tsuです。早いもので、もう梅雨入りした地域も出ましたね。

熊本も5月中旬に梅雨入りし、雨が降れば大雨警報が出るほどです。

熊本は熊本地震や豪雨災害を経験してきました。

河川の近くに住んでおられる方は、常日頃から防災対策を心がけましょう。

 

 

 

本日からブログを始めさせていただきます。

微生物の良さをもっと知っていただけるように発信していきますので、

よろしくお願いします。

 

・はじめに

この世の中は微生物だらけ。

例えば、1gの土中には数10億、一人の体内には100兆を超える微生物がいると言われています。

肌	常在菌
口腔内	虫歯原因菌
胃	胃がんの原因と言われるピロリ菌

 

これまで人類が発見した微生物はおよそ1万種類ほどで、地球上にはその10倍から100倍の微生物種が存在していると言われているほどです。

実はヒトの生活空間も微生物だらけで、普段私たちと共生しています。

私たちとは、切っても切れない存在と言えるでしょう。

 

・微生物がもたらすモノとは？

人類は微生物を利用してきた歴史があります。

特に日本では、

• 味噌
• 醤油
• 漬物
• 酒

など、毎日口にする食品に利用されています。

味噌	麹菌、酵母、乳酸菌
醤油	麹菌、酵母、乳酸菌
漬物	麹菌、酵母、酪酸菌
酒	麹菌、酵母、乳酸菌
納豆	枯草菌（納豆菌）
チーズ	乳酸菌、プロピオン酸菌

これらの微生物を管理することにより、異なる風味や味を生み出すことができます。

その他にも、抗生物質に代表される医薬品や、バイオ燃料に至るまで微生物が生産し、どれを欠いても私たちの快適な日常生活は成り立たないものになります。

病気を引き起こす病原微生物も多数いますが、こちらの方が一般的にはニュース性が高くなります。

もしかするとマイナスイメージの方が強いかもしれませんね

H・G・ウェルズが1898年に発表した「宇宙戦争」という小説でも、トライポッドと呼ばれる戦闘機械は、人間の武器ではなく、病原菌で倒したということがありますね！

 

・微生物の未来

微生物は種が多様というだけではなく、生息する環境もまた非常に多様です。

1. 強い酸性、アルカリ性の環境下
2. 海底火山から吹き出る熱水の中
3. 北極や南極の氷点下
4. 地下深くの高圧環境
5. 無酸素環境

なども。

さらには、普通の生物には猛毒の有機溶媒や人間の致死量の数倍の放射線下など極限環境にも適応しています。

例えば、海底火山から吹き出る熱水の中に存在する微生物を利用して、PCR技術が完成したと言えます。

昨今ではコロナ検査で話題ですね！

実は、PCRの原理を考えたのは日本人ということはあまり知られていない事実！

さらには、多種多様な微生物からなる「微生物叢」（マイクロバイオーム）の研究が盛んに行われています。

本格的に始まって、まだ15年ほどと比較的歴史は浅いです。

そう遠くない未来、

• プレバイオティクス（有益な微生物が育つ基質として働く化合物）
• プロバイオティクス（有益な微生物そのもの）
• 便移植（健康なドナーから提供された微生物が豊富な便）

などの形で、健康な微生物を人体に投与することが普通になるかもしれません。

 

最新の研究によれば、アメリカのカルフォルニア大学サンディエゴ校で微生物叢（マイクロバイオーム）を研究するロブ・ナイト博士（TEDでも有名ですね！）によれば、一人ひとりが持つ微生物の顔ぶれはそれぞれ独自なもので、他の誰とも違っているそうです。

彼はこの特有の性質を犯罪科学に応用できるかもしれないと考えています。

皮膚の微生物叢の痕跡と照合することで、犯人が触れた物体をたどって、本人までたどり着くことができるようになるとのことです。いつの日か微生物によって、犯人が特定される日が来るかもしれませんね。

 

ビッグバイオでは、微生物の力を使って環境負荷の低減や省エネルギー、省資源を実現しようとしています。個人的には、環境から農業に至るまで、このマイクロバイオームが重要な切り口になるのではないかと思っています。

元々自然界に存在する微生物を利用することで、これらを実現できるのではないでしょうか？

 

長くなりましたが、最後までお読みいただき、ありがとうございます。

今後とも、よろしくお願いします。

 

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