光のスイッチで「細菌工場」を自在にコントロール！

土の中にいる有能細菌

納豆菌や乳酸菌など、細菌には人間の役に立つものが数多く存在しています。土壌に広く生息している放線菌もその一つで、抗生物質などの薬や産業用の酵素といった複雑な化合物を作ることが可能です。2015年に大村智博士がノーベル賞を受賞した抗寄生虫薬のイベルメクチンも放線菌が作り出す物質です。
この放線菌を光でコントロールして有用物質を大量に生産させる、新しい技術の開発が進められています。

安価でクリーンな光の制御

放線菌が光に対して反応することは、たまたま実験台に置かれていた放線菌の色が光の影響で黄色く変化したことで明らかになりました。詳しく解析したところ、光センサとして働く遺伝子がスイッチとなって、黄色いカロテノイド色素が作られることがわかり、この遺伝子はLitRと名付けられました。遺伝子組み換え技術でLitRと有用物質を生産する遺伝子を組み合わせれば、光のオンオフで生産の開始・終了をコントロールできる放線菌を作ることが可能です。すでに食品用酵素や藍色の色素の生産に成功しています。
これまでは放線菌に有用物質を作らせるには、誘導剤として抗生物質を培養液に添加していましたが、添加した抗生物質は取り出せず、高価であることや、薬剤耐性菌を生み出してしまうといった課題がありました。これに対して光でコントロールする方法なら、安価なLED光源を使い、環境にも優しいシステムの構築が可能です。

多重制御のセンサも

ただ、光では一つの遺伝子しかコントロールできず、遺伝子をいくつも制御する必要がある抗生物質など複雑な化合物は作れません。そこで、光センサのLitRと組み合わせて放線菌を「多重制御」できる別のセンサが探索されています。これまでに植物由来のフラボノイドに反応するセンサが見つかっています。
将来的には、新しい物質を作り出す遺伝子の組み合わせをビッグデータを基にAIに予測させ、何でも作れる、放線菌の万能生産システムを開発することも期待されています。

参考資料

先生インタビュー記事（大学HP）

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先生情報 / 大学情報

日本大学生物資源科学部バイオサイエンス学科教授髙野英晃先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

応用微生物学、合成生物学、光遺伝学

先生が目指すSDGs

メッセージ

大学選びで、自分の興味・関心がある学問分野を選ぶのは大切なことです。ただ興味だけではなく、自分の得意なことも考慮に入れてほしいです。周りからの評価は大きなモチベーションになり得るからです。興味と得意が重なった分野を選ぶことができれば、一番夢中になれるのではないでしょうか。自分は何が好きで何が得意なのか、ぜひ自己分析してみてください。また、研究で重要な要素の一つは独自性です。自分で考えたことや見つけたこと、思いついたことを大切にして、個性を育ててください。