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海洋微生物の有用物质?有用遗伝子の探索と利用に関する研究。
难培养性の海洋微生物から未知の遗伝子を取得し、社会に生かす。
私は微生物、特に海洋细菌の机能を利用する研究をおこなっています。海洋の细菌は99.9%以上が难培养微生物であることが知られており、それらの有用な机能は、遗伝子を探索して合成生物学によって利用するため、遗伝子探索方法や遗伝子合成方法なども含めて开発しています。また、培养できる细菌については、その代谢に伴う有用物质生产経路の解明と、大量生产による応用に向けた研究をしています。
研究では、厂顿骋蝉の目标のうちの、７.エネルギーをみんなにそしてクリーンに 9.产业と技术革新の基盘をつくろう 12.つくる责任つかう责任 14.海の豊かさを守ろう――のあたりを意识しながら、『资源の再利用』や『低炭素社会の実现』を目标にしています。
研究のスタイルはというと、まず海洋にサンプリングに出かけ、持ち帰ったサンプルから新しい机能を持つ细菌株や遗伝子を探すというやり方でおこないます。
サンプリングに出かけるのは瀬戸内海や冲縄の海など。海は生命の起源であり、环境多様性も広いため、川の水や土から探すよりも、非常に変わった思いもよらない遗伝子が取れるのです。また、同じ海でも、ヒトが入った海水浴场でサンプリングしたものは、なかなかバクテリアが生えてこないので、広岛大学の小型调査船からぬす丸に乗せてもらって、瀬戸内海の无人岛を选んで出かけるようにしています。
そして、取ってきたサンプルは、空きビンに入れてしばらく増えるのを待ちます。难培养性といってもまったく増えない訳ではなく、まわりに仲间がいれば共存して生きながらえてくれるので、外から见て少し色が付いてきて、少し数が増えてきたなと分かると、今度はそれを実験室に持ち込み、狙った遗伝子に印をつけて取るという作业をします。その际の手法は、既知の遗伝子も未知の遗伝子も含まれているゲノムに対して、次世代シーケンサーを使ったメタ解析をおこない、新しい机能を持つものを见つけ出す「メタゲノムアプローチ」というものです。この手法で、いつも「みんなと违う」细菌机能が発见されます。探索方法もオリジナルに开発しています。
図1：メタゲノムアプローチと新技术开発
新たに『搁狈础直接検出法』を开発。新型コロナウイルス検査への応用も。
新技术开発を続けている私达ですが、2020年にも新しい机能遗伝子を発见するために、ある技术を开発しました。それは、欲しいと思った遗伝子の配列の一部を使って目印をつける手法で、核酸増幅技术でもあります。难培养性微生物（稀少数）と既知の微生物（圧倒的大多数）の遗伝子のわずかな违いも见分けられるように、顿狈础でなく搁狈础を见分けるように开発したもので、『逆転写を介さない搁狈础直接検出法』という非常に画期的なものです。
この度のコロナ祸においては、笔颁搁検査が一跃有名になりましたが、多くの问题点も指摘されています。そのひとつが、搁狈础ウイルスである新型コロナウイルスを逆転写によって顿狈础に変换したのちに増幅させるため、顿狈础由来の拟阳性の问题が生じることです。私达が开発した新技术は搁狈础ウイルスの検出に応用可能なので、半导体デバイスの先生との共同研究で、ウイルス検出デバイスの开発もおこなっているところです。うまくいけば、笔颁搁の问题の解决策になるかもしれません。
いまは、私が学生だった时に比べると、検出技术が革新的に进んでいます。私达の研究开発でも、重要な机能を持つ微生物を、破壊することなく、1细胞レベルで特定することが可能になりました。新しい知见を集めて谜解きやパズルのように考え、“新しい原理を思いついたとき”がいちばんワクワクします。そして、この「妄想」に基づいて学生と一绪に実験计画し、その结果を见て「これは行ける！」とディスカッションしていますので、妄想が予定になり现実になるワクワク感を、研究室の学生さん达も体感していることと思います。
さらに、妄想を现実のものにするために重要なのは、前述の半导体デバイスの先生のような、他分野の研究者の方々とも频繁に情报交换をおこなうことだと考えています。私の研究室では、微生物を利用したレアメタルの回収にも取り组んでいるのですが、これも半导体结晶を研究する先生と一绪におこなっています(＊)。これには、微生物が重金属イオンを体内に取り込んで、无毒化するために鉱物化する机能を利用します。常温常圧で生まれるこの鉱物が、もしかすると半导体マテリアルになるかもしれません。また、通常、半导体结晶を作るのには1000℃ものエネルギーを使っていて、非常にハイカーボンで危険な作业を伴うのですが、生物机能の利用は、そうしたハイカーボン问题の解决にもつながるかもしれません。违う分野の知见や情报を交换することによって、これまでにない反応が生まれ、新たな分野が育っていく――私はそこに大いに期待して、他分野の先生のドアをノックしに行きます。
＊この研究は広岛大学のインキュベーション研究拠点のひとつに认定された「バイオジェニックナノマテリアル融合研究拠点」にて进められています。
生物工学は多様な分野の技术と融合することで、私达の安心安全な生活をサポートしてきました。このように、多面的に自分の研究を捉えることで、社会に役立つ研究ができると考えています。
作业に使用されるスーパークリーンルーム「テーブルコーチ」は、
冈村先生のグループの発案から生まれたもの。
2台も并ぶ実験室があるのは国内の大学ではここだけだ。
生物工学は、持続可能な社会に向けて、诸问题を解决する技术を生み出せる学び。
前述したように、私达の研究は、金属资源の循环や低炭素社会の実现の基盘になることを目指すものです。金属资源の安定な供给は、电子机器など私达の便利な生活を支える材料に不可欠ですし、何といっても、未来の子どもたちが安心して暮らせる持続可能な社会であって欲しいと思うからです。
そして、こうした目标や、海洋微生物の未知なる遗伝子资源を利用するという研究のコンセプト自体は揺るぎないものとしてある一方で、そのアウトプットは、常にその时々のニーズに合わせて応用展开していくよう努めています。それは、どういう技术や社会になって欲しいかというニーズを実现していくのが工学部の私达の使命であると思っているからです。
私はいまも、学生时代の恩师の「君たちの研究费は国民の税金から来てるんだから、国民のためになることを発信するのが君たちの纳税义务です」という深い言叶と、「他人の真似をせず、谁もやらないことをやる」という教えを心の真ん中に持っています。
生物工学は、工学部で生命の研究をする学问であり、生物学でありながら、工学者として社会に役立つ技术を作ることができる学问と言えます。これまでも工学が公害などの环境问题を解决する技术を生んできましたし、これからの问题も工学が解决の道筋を作らねばなりません。
広岛大学は、工学部が大変充実しているうえに、総合大学であるため、他分野の先生がすぐ近くにいて、妄想が现実に近づくアプローチに必要な技术协力をいただけます。さらには、海の研究をする环境も整っているという、大変ありがたいところです。ここでしっかり研究経験を积んだ学生さん达は、よい就职先にも恵まれて、社会で活跃してくれています。彼らには、どんな研究をしてもどんな就职をしてもどんな人生を歩んでも、地球で生きていく一员なのですから、将来の地球の姿がどうあって欲しいのか、そうなるためには何が必要か、を考えられる人材になって欲しいと思っています。
最后に、いま一番欲しいと思っているのは、私と一绪に、ワクワクしながら、新しい世界を切り拓いていく野望を持った元気な学生さんです。皆さんが私の研究室のドアを叩いてくれる日をお待ちしています。
バイオジェニックナノマテリアルを合成する细菌
国际学会で受赏した学生のポスター（3件）
Yoshiko Okamura
海洋生物工学研究室 教授
東京学芸大学大学院 教育学研究科 理科教育専攻 修士課程修了
東京農工大学大学院 工学研究科 物質生物工学専攻 博士後期課程修了
（井ノ头学园藤村女子中高等学校（理科教諭、1995年４月?1997年3月）を経て博士课程へ进学）
学位取得后、闯厂笔厂研究员、カリフォルニア大学サンタバーバラ校マリンサイエンス研究所でのポスドク、
県立広岛大学、东京农工大学を経て
2008年4月1日～2008年12月31日 早稲田大学 先端科学?健康医療融合研究機構 講師
2009年1月1日～2010年12月31日 早稲田大学 理工学術院 准教授
2011年1月1日～2018年3月31日 広島大学大学院 先端物質科学研究科 准教授
2019年4月1日～2020年3月31日 広島大学学術院（統合生命科学研究科） 准教授
2020年4月1日～ 広島大学学術院（統合生命科学研究科） 教授
