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地方を変える、バクテリア探索アプリ「BactoFinder」（第12回 NRI学生小論文コンテスト 奨励賞受賞）
- 1. 第 12 回 NRI 学生小論文コンテスト 地方を変える、バクテリア探索アプリ「BactoFinder」 東京工業大学 生命理工学院 生命理工学系 藤田 創 筆者は、東京工業大学にて、学部生からなる研究チームに所属し、毎年アメリカのボストンで開催さ れる iGEM という合成生物学の国際大会にて、昨年金賞を受賞した。同研究チームでの研究・広報活動 を通して、生命科学の知見を深めてきたと共に、自分自身が持つ専門性を、どのように社会に還元して いけるかについて考え続けてきた。この経験を活かして、地方創生に貢献できる、バクテリア探索ゲー ムアプリの製作・普及を提案するのが本稿の目的である。 1. はじめに 年間 3 億人を失明のリスクから救っている風土病薬「イベルメクチン」を知っているだろうか。2015 年にノーベル医学・生理学賞を受賞した大村智は、1973 年に訪れたゴルフ場で採取した土壌サンプル から、このイベルメクチンのリード化合物を二次代謝産物として産生する新種の放線菌を発見した。そ の発見から約 40 年。情報科学の発展も相まって、バクテリアに関する研究は大きな進展を遂げたが、 驚くべきことに、我々は地球上に存在する微生物のわずか 1％しか未だに発見できていないのだ。これ は土壌サンプルからバクテリアを分離する際の技術的な制約に加えて、研究者によるサンプリングだけ ではカバーしきれないほど、バクテリアの生息域が広いことが要因として挙げられる。 加えて近年、理科教育の重要性が急速に高まっている。筆者は自信が所属する合成生物学の研究チー ムの活動の一環で、大腸菌や遺伝子組換えなどに関する中高生向けの出張講義を行うことが年に数回あ るが、「バクテリア=有害」というイメージを持っていたり、遺伝子と DNA の違いがわからなかったり する生徒が数多くいるということを強く感じている。こうした経験から、一般の人たちにバクテリアを より身近なものとして捉えてもらうためのきっかけを作ることの必要性を痛感している。 以上に挙げた、未知のバクテリアの探索と科学コミュニケーション促進のための方策として、バクテ リア探索アプリの製作・普及を次章で提案し、このプロダクトの地方創生への貢献の仕方、生じる課題、 それに対する対応策について、3 章以降で論じていく。 2. 「BactoFinder」のしくみ 冒頭、バクテリア探索における課題として、土壌採取を行うヒューマンリソースの不足について言及 した。米露など広大な土地を有する国家と比べれば、日本の国土面積は小さいが、それでももし全国の 土壌を採取しようとした場合、とてつもないコストがかかることは疑いえない。そのため、日本全国の 土壌の網羅的なサンプリングは、予算の制約上、研究者にとっての大きな制約条件となっている。しか しよく考えてみると、土壌の採取自体は、研究者でなくともできる行為である。そこで市民からの協力 を得て、この部分の効率化を図れば、有用なバクテリアの発見や、バクテリアのデータベースの構築を 加速することができるのではないかと筆者は考えた。 今回提案するバクテリア探索アプリ「BactoFinder」のしくみはこうである。まず登録ユーザーが各 自好きな場所で土壌を採取し、採取地の情報を添えて、地元の大学に郵送する（配送の簡便化のため、
- 2. 郵送を指定。梱包方法などは郵送の形式に合うように工夫する）。こうして送られた各土壌サンプルは、 必要な処理が自動的に行われたのち、次世代シークエンサーを用いたゲノム情報の解析が行われる。解 析結果は、既存のゲノム情報のデータベース上で照合され、サンプルに含まれているバクテリアの種類 の同定が自動的に行われる。このような過程を経て、ユーザーが採取した土壌に含まれていたバクテリ アの情報と採取場所のマップが、アプリ上の「マイバクテリア」に反映される。 既存のデータベース上に存在しないゲノム情報が検出された場合、もしくは一部配列情報の読み取り ができなかった場合には、余剰のサンプルを用いて、同じプロセスで再現性が確かめられるまで、土壌 の自動処理とシークエンサーによる解析が繰り返される。これは稀に起こるシークエンサーの配列の読 み取りミスや、解析の対象となるタンパク質を分離・精製する過程での純度の低下によるエラーの影響 を回避するための工夫である。 再現性が確認され、なおかつ新たなゲノム情報が検出された場合、採取した登録ユーザーと、委託を 受けた大学・の担当研究者の元へ通知が届く。そして改めて担当研究者の解析結果のチェックを実施し、 より詳細な配列の分析や、二次代謝産物の有用性の検証が行われる。もし有用な二次代謝産物の産生が 確認され、産業応用が見込まれる場合、実際に土壌採取を行った登録ユーザーには、特別オーナーシッ プが付与される。例えば創薬などの分野に応用された場合、上市する医薬品の命名権や特許収入の一部 を特別オーナーとして享受するようにすることでインセンティブを付与するのである。 3. 地方創生への貢献 BactoFinder は、地方創生の文脈において、非常に重要な役割を担うと考えている。ではどのように して、地方創生へと繋がるのだろうか。 まず第 1 に、自然豊かな地方のほうが都市と比べて、BactoFinder の恩恵を受けやすいことが挙げら れる。日本には各都道府県に少なくとも一つの国立大学が設置されており、BactoFinder を運用してい く上で必要となるゲノム解析を行うための環境は実は整っている。そのため設備面で都市と地域の格差 が生じにくく、むしろ自然環境が豊かな地方の方が、都市部と比較して、より豊富な種類のバクテリア、 より多くの種類の新規有用バクテリアを発見する素地があると見なすことができる。これは地方のユー ザーと、その地元にある大学にとって、非常に大きなアドバンテージである。例えば、旧帝大を除いた 地方の国立大学は、昨今の研究費削減によって、限られたリソースを十全に活用した組織運営が急務で ある。今まで注目されてくることのなかった「バクテリア」というリソースの活用を足がかりにして、 生命科学研究を加速化させていくことで、やがては予算規模の大きな旧帝大などと同等の研究競争力を 獲得することも期待できる。 第 2 に、BactoFinder は、都市部と地方との間にある理科教育へのアクセスの差を解消するための潤 滑油になると考えている。筆者は幼少期から東京で生活し、小学生の頃はロボット製作の教室に通い、 上野の国立科学博物館のようなサイエンスに触れることができる施設が身近にあった。しかし、理工系 に特化した東京工業大学に入学して、地方出身の友人と話していると、そうした環境が必ずしも当たり 前ではなく、地域差があるということを身に染みて感じた。BactoFinder は、普段はあまり繋がりがな い地元市民と大学との間に新しいネットワークを構築する役割を果たすことも期待できる。そして大学 はこのネットワークを活かして、BactoFinder とのタイアップ企画として様々な理科教育の機会を地元 市民に提供し、やがてはこの取り組みが優秀な理工系人材の育成に繋がる可能性がある。 第 3 に、BactoFinder を起点としたバクテリア解析プラットフォームの普及が、地方の食品製造業の 振興に繋がると考えている。例として、醸造食品を挙げてみたいと思う。我が国では醤油、味噌、日本 酒などの醸造食品が古くから親しまれ、近年では、醸造の過程で微生物がいかにして味わいを生み出す かについて、盛んに研究が行われている。地方には醸造食品を製造する企業が数多く存在し、そうした
- 3. 企業にとって、自社の醸造食品に含まれる微生物の組成や発酵プロセスを解明することは、商品改良を 行う上で非常に重要である。現に、山形県鶴岡市にある慶応大先端生命科学研究所が起点となって作ら れたベンチャー企業、ヒューマン・メタボローム・テクノロジーズ社は、同研究所と協力して、地元特 産の枝豆や日本酒に含まれるバクテリアのゲノム解析や、解析結果をベースにした品種改良に取り組ん でいる。BactoFinder は土壌サンプルの解析プラットフォームの提供を基本としているが、そのような 企業向けの解析サービスも徐々に拡大させていくことで、高い収益性が期待出来る。このように、醸造 食品をはじめとした食品製造業にとって、BactoFinder は、消費者ニーズに応えるための必須のツール になることが期待される。 以上のように BactoFinder をきっかけにして、地方の各大学と食品製造業が競争力を高め、地元の理 科教育のハブとして機能することで、最終的に地方の各地域の活性化に結び付く。この一連の仕組みは、 十分な実現可能性を有している。最近は、地方の理工系人材のトップ層が都市部の大学に流出する傾向 が顕著になっている。しかし、もしそのような人たちが幼少期から地元の大学に対して愛着を持ち、大 学側からも十分な教育・研究環境が提供されるのであれば、彼らの多くは地元の大学を進学先として選 択するようになり、地元の産業振興に大きく貢献してくれる可能性もある。 4. 課題と考えられる対応策 BactoFinder は非常に魅力的なツールだが、いくつかの課題を抱えている。 第 1 に、単にバクテリアに関する情報が単にアプリケーションに集積されるだけでは、ユーザーが 継続的にアプリケーションを利用するインセンティブが薄れていってしまうことが挙げられる。これ に対する対応策としては、ポケモン GO のように、集めた「マイバクテリア」の特性を数値化し、ユ ーザー間でバクテリアのキャラクターを戦わせるバトルゲーム的な要素を盛り込み参加を促すことが 挙げられる。近年、こうした手法はゲーミフィケーションと呼ばれ、開発が進んでいる。序章で述べ たように、バクテリアに対する印象は、非常にネガティブなものが多い。しかしながら、数年前に人 気を博したアニメ『もやしもん』のようにひとたびキャラクター化されると、顕微鏡写真では不恰好 に見えるバクテリアが、自然と愛おしく見えてくるものであり、筆者にもそうした経験がある。この ような工夫を施すことで、ユーザーが習慣的にアプリを開いて、バクテリアとの接点を持てるように したいと考えている。 第 2 に、アプリケーションの開発とシステム全体の管理体制についても、十分に検討を行う必要が ある。この点に関しては、既存のリソースを活用することで克服できると考えている。具体的には、 株式会社リバネスの有する「知識プラットフォーム」の活用である。同社は 2002 年の設立以来、先端 科学教育を普及させていくとともに、イノベーションの創出に力を入れてきた。まず一つに、教育ツ ールの開発の実績が多数あることから、そこで得られたノウハウをプロダクトデザインに反映出来る 可能性がある。そして、企業やアカデミアから生み出される隠れたシーズを見つけ出し、事業化に向 けた支援を行う事業をこれまで数多く手がけてきたことから、システム全体の運用にかかる費用の調 達がスムーズに進むことが期待できる。 以上のように、BactoFinder はいくつかの課題は抱えているものの、工夫次第でそれらの課題を克 服していくことは可能であると考えている。 5. おわりに バクテリアは、我々の肉眼では捉えられないものである。日頃彼らの存在を強く認識する機会はほ とんどないと思う。しかしながら、生命の歴史を振り返ってみると、細胞の起源ともなったバクテリ
- 4. ア無くしてヒトの誕生はなく、またバクテリアのおかげで日々の健康を維持できていると言っても過 言ではない。そんな小さな生き物たちと触れ合う機会と、彼らからの恩恵を受けるチャンスを BactoFinder は提供してくれることが期待できる。 地方には豊かな自然環境が広がり、長い年月を経て、多種多様なバクテリアが生育してきた。地方 にとって、この多様性を活かさない手はないはずである。是非とも、少しでも多くの地方に住む人た ちに BactoFinder の構想を知ってもらい、生物多様性が彼らにとっての強みとなるということに気付 いてもらえたら、筆者にとって、これほど嬉しいことはない。 ■参考文献 1) 産経ニュース「大村智氏、風土病薬「イベルメクチン」を実用化 アフリカで失明の危機を克服、効 果劇的」、2015 年 10 月 5 日 http://www.sankei.com/life/news/151005/lif1510050064-n2.html 2) 毎日新聞「デジタルよもやま話 - 先端生命科学研究で地域活性」、2016 年 4 月 15 日 https://mainichi.jp/articles/20160415/mog/00m/300/002000c 3) GIZMODO「ポケモン GO は地方でも楽しめたのか？ 地方トレーナーが感じた「GO ショック」」、 2016 年 7 月 23 日 https://www.gizmodo.jp/2016/07/gogo.html 4) 小野浩「次世代シーケンサーを用いた発酵食品の細菌叢解析」、日本乳酸菌学会誌、Vol.25、No.1、 2014 年 https://www.jstage.jst.go.jp/article/jslab/25/1/25_3/_pdf 5) 株式会社リバネス「会社情報」 https://lne.st/about-us/corpprofile/ ※ウェブサイトは 2017 年 9 月 4 日最終閲覧