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酵素研究で、「医薬品開発や製造」と省エネ、環境問題に貢献。

2021.05.01

提供:富山県立大学

酵素研究で、「医薬品開発や製造」と省エネ、環境問題に貢献。

人間の身体のなかで食品を分解して栄養としたり、新陳代謝を促進したりする酵素は、医薬品開発や食品、化学品製造の研究に欠かせない存在です。また人体の活動を支える酵素反応を工業に利用し、環境に優しく省エネルギーな工業技術も実現します。富山県立大学の浅野泰久教授は酵素の構造解析とその利用技術の研究を続け、食品、化学品製造や医療の分野で多くの実績を収めてきました。酵素の構造を解明し、それを変異させることで、医薬品の開発や製造において大きな技術革新を起こせます。酵素研究の可能性について、浅野教授にお話を伺いました。

この記事をまとめると

  • 酵素は人体や生物・医学研究に欠かせないタンパク質の一種。
  • これまでに食品・医学分野で研究が実用化。省エネにも貢献。
  • 脱石油依存に道筋をつける酵素研究は「人類のフロンティア」。

酵素の謎に迫り、その利用技術を発展させていくために。

富山県立大学 工学部 生物工学科 浅野 泰久教授

富山県立大学 工学部 生物工学科 浅野 泰久教授

酵素はタンパク質の⼀種で、⼈間の⾝体のなかでは⾷物を栄養素に分解する消化や、細胞を作る新陳代謝の促進機能を担っています。酵素の働きなしに、わたしたちは⽣きていくことができません。また、納⾖や味噌などの発酵食品、野菜、果物、⾚⾝⿂などの⾷べ物に含まれる食物酵素は、体内の酵素を補助する役割をします。
さらに酵素は、iPS細胞などに代表される⽣物・医学研究に⽋かせない存在。また、酵素の遺伝⼦を変異させることで、天然の酵素を上回る性質を導き出すことが可能になっています。この技術は、⾷品製造・加⼯、化学品、医薬品、医薬品の原料である医薬品中間体の製造など、幅広い分野で利⽤されています。
酵素の利⽤にはますますの発展が期待されていますが、その複雑な構造の構築原理はほとんど解明されていません。そんな酵素の構造解明と利⽤のための研究に取り組むのが、富⼭県⽴⼤学 ⼯学部⽣物⼯学科の浅野泰久先⽣です。

医学、調味料への活用から環境に優しく省エネな工業への利用へ。

酵素の立体構造および活性中心:X線構造解析装置(富山県立大学に設置)による

酵素の立体構造および活性中心:X線構造解析装置(富山県立大学に設置)による

浅野教授は酵素を活⽤し、アミノ酸代謝異常症のひとつ「フェニルケトン尿症」を発⾒するための新⽣児⽤検査キットを開発。これは厚⽣労働省に認可され、20年以上利⽤されています。また、調味料メーカー「味の素」との共同研究ではリン酸化酵素を⽤い、かつお節のうまみ成分であるイノシン酸ナトリウムと⼲し椎茸のうまみ成分であるグアニル酸ナトリウムの工業的大量生産に成功しました。
浅野教授は酵素の遺伝⼦情報を解き明かすための情報処理技術の開発とともに、さらなる酵素の利⽤に向けた研究を進めています。
「酵素は⼈間の肝臓など、全ての細胞で働き、⾷物の栄養から⽖や髪、筋⾁を⼈間の体温である37度前後の温度で作ることができます。しかも酵素は環境に害となる物質を作り出すことなく⼟に帰ります」(浅野教授)こうした酵素の働きを⼯業に活⽤することで、環境に優しく、省エネルギーな⽣産を実現することも可能になるのです。

酵素研究がつくるバイオエコノミー。それは人類のフロンティア。

高速液体クロマトグラフィー質量分析装置:タンパク質などの高分子化合物の構造解析に用いる(くすりのシリコンバレーTOYAMAプロジェクトで購入)

高速液体クロマトグラフィー質量分析装置:タンパク質などの高分子化合物の構造解析に用いる(くすりのシリコンバレーTOYAMAプロジェクトで購入)

「タンパク質・酵素の利⽤技術を『バイオエコノミー』の中⼼に置きたいと考えています」(浅野教授)。バイオエコノミーは⽣命科学とデータサイエンスの融合により、天然資源の枯渇などの問題解決にアプローチして持続可能な発展を⽬指す概念。近年、有害な廃棄物を出さない化学⼯業を推進する「グリーンケミストリー」においても、酵素は重要な役割を担います。
「特に医薬品研究では、原料となる医薬品中間体は⽯油由来のものが多く、⼤量の有害廃棄物を出すことが問題でした。酵素の構造を解析してその性質を変異させることで、⽯油に代わる天然資源から材料を合成することが可能に。これは⽯油原料からの依存脱却やコストダウンにつながります」。こうした研究はバイオ技術による化⽯燃料代替品の⽣産にも結びつき、社会に⼤きな変⾰をもたらす可能性を秘めています。
「酵素解析・利⽤技術研究は⼈類のフロンティアです」と浅野教授は語ります。

【広告企画】提供 : 富山県立大学

この記事のテーマ
農学・水産学・生物」を解説

私たちは、他の生物から栄養をもらって生活しています。人口が増え、自然環境が悪化する中、食料を安定して確保し、自然から栄養をもらい続け、世界の飢餓問題に対応するには、農業、林業、水産業などの生産技術の向上が欠かせません。動植物や微生物などさまざまな生物の可能性を発見する研究も重要です。

「農学・水産学・生物」について詳しく見る

この記事で取り上げた
「生物工学」
はこんな学問です

農作物の品種改良や伝統食品の発酵技術に始まり、遺伝子組み換えや最新のクローン技術まで、バイオテクノロジーの研究成果を食料・医療・環境などの分野で活用する学問である。専門分野としては、生きている細胞のさまざまな反応を促す酵素などの可能性を追究する「分子生物工学」、微生物を有効活用するために細胞を人工的な方法で加工する「細胞工学」、有用な微生物などを利用し水質や土壌を改良する「環境生物工学」などがある。

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