研究者紹介

創薬（治療薬・診断薬・農薬）に結びつく革新技術の開発を目指し、ゲノム工学・RNA工学・タンパク質工学を基盤に分子ツールを開発します。自動化を志向した研究パイプラインを構築しながら、立体構造情報に基づく合理設計、培養細胞を用いたハイスループット評価、バイオ活性分子の進化工学を実施しています。

どのアミノ酸残基がタンパク質機能を決定づけているのか？治療薬がどのように標的へ結合しているのか？こうした問いは、多数の生体分子の相互作用によって成り立つ生命にとって本質的な問題であり、その認識機構を高精度に解析する技術が生命科学の基盤となっています。こういった問題を明らかにするため、我々はX線結晶構造解析に取り組んでいます。AlphaFoldなどの仮想モデルでは到達し得ない精度と信頼度で、タンパク質の三次元座標を実測にもとづき高精度に決定できる点がX線結晶構造解析の強みです。さらに、従来は多大な手間を要した遺伝子変異体作製、タンパク質精製、結晶化スクリーニング、X線データ収集のすべての工程にロボティクス自動化を導入し、構造決定の高速化と高品質化を実現しています。得られた構造情報を基盤として、治療薬だけでなく診断薬や農薬の設計に取り組み、リガンドの構造展開や変異体への最適化を可能にする新規分子創出へとつなげています。

生命とは何か？という問いに対して、米国Salk研究所長のJoyce博士は、「ダーウィン進化しうる自律維持可能な化学システム」と定義しています。生命は、栄養を取り込み代謝する分子集合体であるだけでなく、集合体そのものが変異・複製・淘汰を受けて進化する能力を持ちます。自然界の生物は、きわめて長い時間スケールの中で、環境に適応する進化を遂げてきました。しかし私たちは、この進化の要素工程（変異・複製・淘汰）だけを取り出して、短期間に試験管内で、人工的に進化させる手法に取り組んでいます。これまでに、革新的なゲノム編集ツールの創出やゲノム編集方法の開発に取り組んできました。例えば、タンパク質を細胞内へデリバリーする手法の特許を取得しています。また、セルフリー人工進化の手法を用いて新規DNAアプタマーや機能性RNA（リボザイム等）の創出に成功し、診断薬への応用展開を進めています。生物が自然界でゆっくりと積み重ねてきた進化を、人為的に設計し、加速し、目的に合わせて方向づけることで、生命の根源的な性質を工学的に活用することを目指しています。

遺伝子組換え生物によるバイオ生産は、化学合成と比べて環境調和性に優れているにも関わらず、なぜ社会実装が難しいのか？ 従来のバイオ生産は、持続可能社会を支える重要技術として期待されてきました。しかし実際には、高コスト構造、環境中への遺伝子漏洩リスク、そして社会的受容性の課題が障壁となり、広範な産業適用には至っていません。これらの本質的な課題を回避するための一つの方向性として、我々は植物由来の培養細胞を人工的に設計し、生産宿主として活用するアプローチに注目しています。自然条件において個体に生育する能力を有さない植物培養細胞は、遺伝子組換え生物には該当しないため、上記の実用化上の制約を回避することが可能です。我々は独自技術により、植物培養細胞に対してタンパク質や遺伝子を高効率に導入する新規手法の開発に成功しています。これにより、従来技術課題となっていた植物培養細胞での遺伝子発現のスループット性を大幅に向上させ、多様な配列の評価が可能になっています。こうした取り組みを通じて、高付加価値のペプチド、ワクチン、酵素、医薬品原料といった複雑な分子の生産を目指しています。