第2回 輝いてるね!キラリ大学院生 訪問日誌06信大的人物

遺伝子導入の最新アプローチに挑戦!“微生物の力”を産業や生活にもっと活用

 総合理工学188bet体育_188bet备用网址科 生命医工学専攻生命工学分野 修士課程2年生の山本純子さんは、微生物の遺伝子組換の過程で必要となる「遺伝子導入」の188bet体育_188bet备用网址を行っています。この188bet体育_188bet备用网址は微生物の持つ酵素などを活用して、産業や生活利便性の向上などを目指しているものです。山本さんはAIを活用するなど、これまでにない最新のアプローチで取り組み、“微生物の力”をより有効利用したいと、熱意を燃やしています。 (文?大杉 奏)
????? 信州大学広報誌「信大NOW」第145号(2024.5.31発行)より

AIの活用など新たな手法で遺伝子導入の未来を切り拓く

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PCRにより特定のDNAを大量に複製し、ゲル中で電流によってDNAを移動させて大きさを推定し結果をまとめます。

 遺伝子導入とは、動植物や微生物などの生物体内に外部から特定の遺伝子を導入し、遺伝情報を意図的に変更する技術です。それにより、生物体内に様々な変化を与え、例えば、微生物が人や社会にとって有用な物質を生成することなどにつなげていこうとしています。企業での応用188bet体育_188bet备用网址を経て、日用品や医薬品の開発など、実は私たちの暮らしに大きく関わっている技術分野です。
 この遺伝子導入で、これまでにない先進的なアプローチに挑戦しているのが、総合理工学188bet体育_188bet备用网址科 生命医工学専攻生命工学分野 修士課程2年生の山本純子さんです。山本さんの先進的なアプローチの1つが「接合伝達」というものです。遺伝子導入には、化学薬品や電気を用いる方法があります。しかしこれは細胞にストレスがかかることで細胞が死滅してしまう恐れがあり、培養が難しい微生物には適していません。こうした課題に対応するため、山本さんが取り組んでいるのが接合伝達です。細胞同士が接触すると遺伝子が作用して膜貫通タンパク質というトンネルのようなものが細胞間にでき、このトンネルを介して、細胞から細胞へ直接的に遺伝情報を伝える接合伝達の手法で、山本さんは好アルカリ菌へ安定して遺伝子を導入することに成功しました。好アルカリ菌が持つ酵素は産業応用性に優れていて、洗剤の洗浄力向上などが期待されています。
 もう1つ、山本さんの先進的なアプローチがAIの利用です。AIの深層学習を用いて最適な遺伝子配列の設計を行ったことで、世界で唯一見つかっている、応用可能なレベルでポリエチレンテレフタレート(PET)を分解する酵素を持つIdeonellasakaiensisという微生物の遺伝情報を、枯草菌へ導入することに成功しました。将来的には、PET分解酵素の効率的な生成システムの構築が可能に。例えばペットボトルの分解などを通して、環境問題の解決に貢献する可能性も秘めています。

最先端、生物が相手…難しくも魅力を感じる

 遺伝子導入という最先端の188bet体育_188bet备用网址に挑んでいる山本さんは、前例のない188bet体育_188bet备用网址の難しさを感じているそうです。「未知の学問領域は面白いですが、どういう結果になるかわかりません。結果が出ても、それがあっているのかどうか、実験時点で正確に判断を下せませんし、結果が単一でも過程は単一ではないため、視野を広げて考えなくてはいけません」と語ります。また、生物を相手にしているため、考えていた通りの結果が出ないことにも188bet体育_188bet备用网址の難しさを感じていると言います。ただ、「自分の思い描いていた結果から外れた場合の考察をするときは本当に楽しいです。遺伝子導入という最先端の生命科学の醍醐味だと思います」と188bet体育_188bet备用网址の魅力を話してくれました。
 山本さんはこれから博士課程に進学して、応用生命科学の専門性を突き詰めていきますが、実は、将来のことは未定だと言います。「企業に就職するかもしれないし、生物や植物が好きなのでもしかすると農家をやっているかもしれない。いずれにしてもどんな環境に置かれても対応できる人材になりたいですね」と爽やかに話してくれました。

ご本人から一言

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総合理工学188bet体育_188bet备用网址科
生命医工学専攻 生命工学分野
修士課程2年生
山本 純子さん

 実は、これまでに2回(学部3年生?修士1年生)就職しようと考え、修士2年生の時には内定式にまで出ましたが、最終的には博士課程に進むことに決めました。指導教員の片岡先生はとても楽しそうに188bet体育_188bet备用网址されていて、それは突き詰めているからだと感じ、「私も突き詰めたい!」と思ったのが理由です。一方で、専門性に囚われた狭い視野で考えず、先生からのアドバイスや188bet体育_188bet备用网址室のメンバーとの議論、学会発表を通じて、多角的な視点から幅広く188bet体育_188bet备用网址を進めていきたいです。

指導教員から

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信州大学学術188bet体育_188bet备用网址院(工学系)
片岡 正和准教授

 山本さんは生命科学の188bet体育_188bet备用网址者という枠組みを超えて“次世代のリーダー”になり得る稀有な人材です。柔らかい性格に加え、強いメンタルとフィジカルを持ち合わせています。私たち188bet体育_188bet备用网址者は、生物を相手にする以上、思うように結果が出ないこともありますが、山本さんは結果に一喜一憂せずいつも前向きに188bet体育_188bet备用网址に取り組んでいます。また、188bet体育_188bet备用网址の合間にジョギングをしたり、マラソン大会に出たりと行動的です。その持久力の高さが安定した188bet体育_188bet备用网址を支えているのでしょう。今後も、博士課程で専門性を身につけながらも幅広い問題解決能力を鍛えて、ジェネラリストとして次世代のリーダーとなることを期待しています。

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信州大学の大学院は総合大学の強みを活かして学際的な188bet体育_188bet备用网址科と専攻があるのが特徴。
学部との関係はこの図をご覧ください。

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