微生物を活用した脱石油製品を

大学４年生からはじめた研究が、アミノ酸を生産する微生物の研究です。微生物が餌である糖分を取り込んで発酵させ、アミノ酸の一種であるグルタミン酸をつくりました。
この発酵には15～20種類程度の代謝（化学反応）のステップを経ています。ただ、微生物にはこのグルタミン酸を作るだけでなく、生命を維持するために、さまざまな化学反応の経路（代謝経路）を持っています。当時明らかになっていなかった、これらの経路について、定量的に解析することが必要でした。

大学時代からこれまで、私の研究対象は当時のアミノ酸の生産から現在の脱石油製品の原料に置き換わっていますが、基本的なことは大学時代から全く変わっていません。
大学院から研究員を経て三井化学株式会社に就職し、大腸菌を使ってポリプロピレン（PP）の原料となるイソプロピルアルコール（IPA）を作る技術開発をしていました。
その後、プロピレンをダイレクトにバイオで作ることができる研究を進めるために現職である理化学研究所に入所しました。

石油で作られていたものを、生物由来のバイオマス資源で作るという新たな挑戦には、脱水酵素、酸化酵素、脱炭酸酵素などの酵素の化学反応のパターンを使うことになり、天文学的な数になる組み合わせの検討を人間の頭で行うことは非常に困難で膨大な時間がかかります。そこで、このパターンにもとづいた代謝反応の予測設計を自動でできるシミュレーションツール「BioProV（バイオプロブイ）」を、約5年かけて開発しました。

シミュレーションによりデザインされた経路をもとに酵素を作るバイオの実験が必須です。これを、合成生物学（Synthetic Biology）といい、その開発サイクルは、デザイン（D：遺伝子設計）・ビルド（B：微生物作成）・テスト（T：生産物質評価）・ラーン（L：学習予測）の頭文字をとって「DBTLサイクル」と呼ばれています。私の研究では、「BioProV」をはじめとした複数の設計ツールを活用して代謝経路の最適化を設計したデザイン（D）をもとに、実際に酵素を作るバイオの実験、ビルド（B）を行います。そしてテスト（Ｔ）で微生物により作り出された物質の効率を評価します。その結果から、ラーン（L）ではシミュレーションソフトに学習させて、さらに最適化した経路を設計できるようになります。私の場合は、応用生物出身であることから、全体を把握できることは強みの一つです。
すでに石油由来のプラスチック原料のみを使用することはヨーロッパで市場を失う可能性が出てきていることや、株主からの要望により環境対応が必要になるなど、バイオものづくりは喫緊の課題となっています。すべてのプラスチックを脱石油由来原料に置き換えることは、生産量や費用の面で難しいと思いますが、石油が採れない日本で、石油を使わなくても成り立つ社会のために研究を進めることは、研究者として私の使命だと感じています。