Home加藤 節 准教授 インタビュー
2021年度 創発的研究支援事業（JST） 採択者
细胞の死とは何かを解明して、
効率的な物质生产などの产业応用につなげる
细菌の性质を1细胞レベルで理解したい
私の専门は微生物学で、主に「细菌」を研究対象としています。细菌の多くは、例えばモデル细菌である大肠菌も、1つの细胞で个体が构成される単细胞生物であり、非常に単纯な生物です。しかし実は、このシンプルな细菌ですらまだ分からないことがたくさんあります。私はその不思议さに魅力を感じ、细菌の秘密を明らかにしたいと研究を続けています。
细菌研究には2つの方法があります。「集団」に注目する方法と「个体」に注目する方法です。前者は细菌を培养して集団としての性质を调べる方法で、集団を形成する全个体の性质を平均化した结果が得られます。后者は、集団の中の1个体（つまり1细胞）だけに注目して顕微镜でその动きや性质を调べる方法で、个体ごとのデータが得られる点が特徴です。
私の场合、博士课程までは前者の「集団」に注目する方法で研究を进めていました。しかしその后、微小な细胞を顕微镜で観察する技术が発展し始めたことを知って、「个体」研究にシフト。これまでに、细胞が増殖する様子や特定の物质に向かって移动する様子（走化性）など、1细胞レベルで见るからこそ分かる现象に着目して研究を続けてきました。
细胞が死ぬ过程を観察して、死とは何かを明文化する
研究を进める中で、私は「细胞にとっての生死とは何か？」に兴味を持つようになりました。细菌を栄养豊富な培地に移すと、しばらくしてから急激に増殖し始め、その后次第に细胞数が一定になり（定常期）、さらに时间がたつと细胞数が减少していきます（死灭期）。この定常期から死灭期に移る様子を1细胞単位で観察すると、全ての细胞が一斉に死ぬわけではないことに気付きます。一部の细胞が死んでも一部の细胞はまだ生きていて、缓やかに死灭期が访れるのです。私はこの様子を顕微镜で见たとき、「细胞の生死はどのように决まるのだろう」と疑问を抱きました。
実は、细胞の生死を判定する指标は过去にいくつか提唱されています。しかし、これらは「细胞内の代谢」や「细胞膜の破壊状态」などのうち、ある1つの视点にのみ着目する方法です。そのため、各判定指标で生死の判定结果が异なる场合が多くありました。そこで私は、细胞が死ぬ様子を复数の视点から観察することで、死という现象をより具体的に理解することを目指した研究をはじめました。今回、この研究が创発的研究支援事业（闯厂罢）に採択されました。
本研究では、细菌の一种である大肠菌に薬品や飢饿などのストレスを与えて弱らせていき、その変化を复数の観察项目に基づいて数値化します。顿狈础の复製机能はあるか、辫贬を维持する机构はあるか、细胞の形状は保たれているか、といった复数の项目を一定时间ごとに観察?记録するのです。「死に方をカタログのようにまとめる」イメージです。このカタログ化を通して、各ストレス条件下における死に方の共通性が分かれば、多様で无秩序な死という现象を理解できると期待しています。
観察?记録するために蛍光染色した大肠菌の顕微镜写真（贵惭4-64で染色した细胞膜をシアンで表示）
细胞の弱点を克服して、バイオ燃料などの製造に活用する
创発的研究支援事业は原则7年の事业期间があるので、最初の3年间でカタログ化を完了し、后半の4年间は产业応用に力を入れる予定です。
产业応用の一例として、バイオ燃料への応用が考えられます。近年、环境负荷低减などの目的で、细胞の机能を高度に制御して有用物质を生产する「スマートセルインダストリー」に注目が集まっており、バイオ燃料も活用が期待される分野の一つです。バイオ燃料の製造の问题として、细胞が生产したバイオ燃料は毒性を持つため、生产を続けるうちに细胞自身が死んでしまい、バイオ燃料の収率が低く抑えられてしまうことが挙げられます。细胞死のカタログ化ができれば、各ストレス条件下における细胞の弱点を特定することが可能になります。遗伝子工学の手法で、特定した弱点を克服する変异を入れることで、同じストレス条件下でも细胞が死ににくくなるはずです。バイオ燃料を生产する细胞にも弱点を克服する変异を入れることで、今より高収率でバイオ燃料を製造できるのではないかと期待しています。
自分の兴味と研究成果の社会还元を両立するのが目标
私が研究者になったのは「知らないことを知りたい」という纯粋な好奇心からでした。しかし先ほど述べたように、研究成果を社会に还元することも重要だと感じています。创発では、これらを両立できるとうれしいですね。
また、今は大肠菌を使って研究していますが、将来的には他の微生物や微生物以外の死についても调べたいと思っています。そうすれば、より复雑な生物にも応用できる知见を集められるはずです。今后も自分の兴味を大事にしつつ、応用を见据えながら研究を続けていきます。
