微生物の未来 〜 その2 微生物とバイオテクノロジー 〜

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、

と、まずは身近なお困りごとから解決していきます。

 

 


tsu

tsu

研究部 技術開発課に所属するtsuです。時々、社内SEもしています。 研究開発に従事する傍ら、データ分析を行ったり、アプリケーション開発も行ったり、データサイエンス関係もしています。研究分野とIT分野が融合すれば、面白いですね。 専門はバイオテクノロジーです。

微生物の未来  〜 その1 微生物がもたらすモノ 〜

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。

常在菌
口腔内 虫歯原因菌
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

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
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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tsu

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研究部 技術開発課に所属するtsuです。時々、社内SEもしています。 研究開発に従事する傍ら、データ分析を行ったり、アプリケーション開発も行ったり、データサイエンス関係もしています。研究分野とIT分野が融合すれば、面白いですね。 専門はバイオテクノロジーです。

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