細胞でものづくりする時代！　「デザイナー細胞」が医薬品に

細胞そのものを薬にする

私たちが普段服用している風邪薬や頭痛薬は、小さな分子の化合物でできた「低分子医薬品」です。それに対し、近年タンパク質や核酸などを利用した「バイオ医薬品」が登場し、さらに細胞そのものを薬にする「細胞医薬品」の時代が訪れようとしています。
すでに実用化されている細胞医薬品の例が、免疫細胞にがんを攻撃する機能を持たせた「CAR-T細胞」です。CAR-T細胞のように治療などの目的で人工的に改変した細胞を「デザイナー細胞」といいます。

受容体を自在にデザイン

さまざまな機能を持つデザイナー細胞を創製するカギの一つが、細胞表面にある受容体です。これに特定の物質（リガンド）が結合すると、細胞内にシグナルが伝達され、分化や増殖といった細胞の応答が起こります。いわば受容体は細胞の運命を決めるスイッチで、受容体を思い通りにデザインすることにより、細胞の運命を制御できるのです。具体的には、タンパク質のパーツをブロックのように組み合わせて、任意のリガンドに結合できる受容体をデザインします。同様に細胞内のシグナル伝達を担うパーツも、目的の遺伝子が発現するように設計していきます。
これまでの研究で、細胞の増殖・分化効率を大幅に向上させたり、細胞を遊走させたりする受容体のデザインに成功しています。こうした成果は、例えば再生医療のための細胞の増殖や、細胞医薬品を体内の目的の場所に運んで、その場で抗体医薬を生産させるような治療法につながると期待されます。

AIで人工受容体を作る

受容体のデザインには、AIの利用も検討されています。一つはAIに分子間の結合の強さなどを予測させることによる、実験の効率化です。また、現段階では天然にあるタンパク質に倣って人工受容体がデザインされていますが、AIの機能を活用すれば、天然にない骨格を持った人工タンパク質を人工受容体に組み込むことも可能です。例えば熱に強いなど、まったく新しい特性を持った受容体がデザインできるかもしれません。

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先生情報 / 大学情報

工学院大学先進工学部生命化学科教授河原正浩先生

研究室

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

合成生物学、細胞工学、蛋白質工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

生物学というと、生き物を観察し、生命現象を解析して有用な物質を探すといったイメージがあるかもしれません。しかしこれからは、これまで積み重ねてきた知見をもとに、生命をデザインする時代です。私は受容体に魅力を感じ、受容体のデザインに熱中してきました。タンパク質のパーツを組み立てたり、遺伝子をつなげたりする合成生物学は、いわば細胞を対象とした「ものづくり」です。「食べる細胞」である培養肉もその一つで、アイデア次第でいろいろな細胞が作れるとても面白い分野です。

工学院大学に関心を持ったあなたは

工学院大学は、2017年に創立130周年を迎えた、伝統のある大学です。2019年4月から、専門性を高めた知識を得られるように、先進工学部の「応用物理学科」と「機械理工学科」では各学科を2専攻に分け、きめ細かな学修ができる体制に変わりました。
応用物理学科には応用物理の分野を究める「応用物理学専攻」と宇宙関連分野を学ぶ「宇宙理工学専攻」を、また機械理工学科には従来の機械の知識を学びながらグローバルな視点を養う「機械理工学専攻」とパイロットライセンスの取得をめざす「航空理工学専攻」を設置しました。