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科学の峰々

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産 学 官との 連 携

国立研究開発法人 理化学研究所
開発研究本部 渡邉分子生理学研究室
わ た な べりき

生体膜マイクロチップを製造し細胞の秘密を１分子レベルで解明！
工学を駆使した新感覚の生物研究 下川窪岡田

取材日：2020年7月30日
国立研究開発法人 理化学研究所
開発研究本部 渡邉分子生理学研究室

時に生物学と出会ったのです。
機械と同じように見てアプローチす均一な細胞膜を作る必要があり、機械工学のテクノロジーを使ったる類の研 究は既にありましたが、この技術を開発したわけです。

生体膜マイクロチップの製造など、技術上の障壁などから課題も多く、一連のことを振り返ると、ＡＴＰ従来とは違う発想と方法論で細やりがいがあると感じ、生物学の合成酵素を中心とする基礎研究胞の解明を進めている渡邉先生研究に移ることを決めました。に取り組んでいる間には疑問や課や渡邉 力也 先生 に聞く

聞き手：高橋細胞内の１個１個の分子はミクロ単位の機械

秀雄 日本科学機器協会 広報副委員長
恭平 株式会社池田理化
康弘 日本科学機器協会 事務局長

（取材・撮影・編集協力：クリエイティブ・レイ㈱安井久雄）

渡邉力也 先生のプロフィール
2004年 3月
2006年 3月
2009年 3月
2009年12月
2009年 4月
2011年 4月
2013年 4月
2016年 4月
2018年 4月

早稲田大学理工学部機械工学科 卒業
東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻修士課程 終了
大阪大学大学院工学研究科生命先端工学専攻博士課程 終了
博士(工学)
大阪大学産業科学研究所 研究員
東京大学大学院工学系研究科 助教
科学技術振興機構 さきがけ研究員(兼任)東京大学大学院工学系研究科 講師
国立研究開発法人 理化学研究所 開発研究本部
渡邉分子生理学研究室 主任研究員
2020年 ４月 自然科学研究機構 分子科学研究所 客員教授（兼任）[主な研究内容]タンパク質や生体分子の構造を、渡邉いいえ。高校の時まで生の機能を正確に理解するためには、題が当然生まれるのですが、それですが、もともと生物に興味をお持ちだったのでしょうか。

初めて機能を発揮する”ので、そ大学院時代に改めて生物を学びを解決するために自分で考えて計なおすのは大変なご苦労があっ測 技 術を創り上げてきたことが、たと想像します。

様々な分野での応用を生み、発展的な取り組みが広がって、今の物はとても嫌いでした。その理由
はシンプルで、高校までの生物の渡邉 もちろん本を読んで学ぶな

研究活動を続けてこられたという授業は、ただ覚えるだけの暗記科

ど様々な努力はしましたが、私の歩みになります。特に戦略を定め目のように思えたからです。ですか場合は環境に恵まれていたと思いてやってきたわけではないのです

ら面白味を感じませんでした。

ます。私は東京大学の野地先生が、目の前のことをこなしていくうち一方で高校の物理・化学はとの研究室に所属した第１号の学に、偶然にも面白い発見や発想ても好きだったことと、工作をする生でした。ポスドクやテクニカルスが生まれ、また、色々な方々とののが好きだったので、大学は理工タッフが多く、分からないことをす出会いがあり、その結果、基礎学部機械工学科に進みました。

ぐに質問出来、丁寧に教えてい研究・応用研究ともに大きく発展しただけました。また、
野地先生には、てきたのかなというところです。

早 大・機 械 工 学 科を卒 業して、毎 朝のディスカッションを通じて、大学院は東大に進まれていますが、熱 心にご 指 導 いただいたため、どのようなことがきっかけで生物の効率的に生物学の世界に入って世界へ移られたのでしょうか。

いくことが出来たと感謝しておりま

生 体 膜マイクロチップの 他にも、す。私が今、生物の研究をして研究ツールの開発や製造をされいると高校時代の先生が聞いたら、ているのでしょうか。

渡邉

学部時代に、「細胞内の１個１個の生体分子はミクロ単位異分野との共同研究きっと驚くに間違いありません。
渡邉の機械だ」と気づいたことがきっ

はい、共同研究を通じて膜タンパク質の1分子生物物理学1分子計測技術の社会実装かです。機械とのアナロジーで生

前号で「マイクロチップで均一な色々なツールを作 成しています。

物を考えると、ものすごく興味が湧品 質の細 胞 膜を10万 個 規 模で中心となるのは「マイクロチップ」[所属学会]

いて、生物の分野に飛び込んだと製造し、実験する」という世界ですが、有機化学などの異分野いうわけです。

最高レベルの取り組みについての専門家との共同研究を通じて、伺いましたが、発想のきっかけ

生体分子の新しい1分子計測技は何だったのでしょうか。

術の開発に取り組んでいます。

研究をしていましたが、この分野渡邉

野地先生と共に行ってきた

それらは、先生が目標としているは先人が多く、学問として成熟しＡＴＰ合成酵素の研究に必要だっ人工的に細胞の構造や機能を再つつありました。そこで、未開拓たことが発端です。ＡＴＰ合成酵現する事に関係してくるのでしょの領域が多い分野を探していた

素は“細胞膜の中に埋め込まれてうか。

一般社団法人日本生物物理学会
日本応用物理学会
アメリカ生物物理学会
アメリカ化学会[受賞]

2012年 日本生物物理学会 若手奨励賞
2015年 文部科学大臣表彰 若手科学者賞
2016年 Lab on a Chip, Emerging Investigator

折しも、今後メインにしたい研究分野を模索している時でもありました。それまでの私は、熱機関のNo.

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科学機器

科学機器

産 学 官との 連 携

10産 学 官との 連 携研究者同士のつながりをＪＳＴ「さきがけ」が広げる

く違ったものになっていたと思いま

これまで研究者同士のつながり果を社会に還元していきたいというマイクロチップは、様々な応用がを広げてこられた契機などがあっ思いを持っています。

されますか。

効く技術なのですね。

たのでしょうか。

渡邉

渡邉

酵素反応を1分子単位で渡邉 ＪＳＴ（国立研究開発法人

酸や酵素をマイクロチップで網羅見ることができるということが、私ど科学技術振興機構）の「さきがけ」

的かつ1分子単位で精微に調べる

ものマイクロチップの最大の特徴でとＡＭＥＤ（国立研究開発法人日日本の研究費の仕組みなどにつとができません。まさに、化学と工ことで、疾患の目印を発見するとあり利点です。大量にサンプルが本医療研究開発機構）の「ＰＲＩいて、感じることはございますか。

していない蛍光プローブを使用す学の融合により、生体分子計測いうものです。例えば、がんの患ないと計測が出来ないといったようＭＥ」という制度が研究の進展やると、それらの界面に付着し、本の汎用性が大きく拡張していくの者とそうでない方の血液を調べて、な対象物も計測出来るようになるメ

色々な出会いをくださって、とても渡邉

来のプローブとしての機能を失うこが実感できました。

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1分子単位で識別・分類すること

マイクロチップと医療との連携で、るのに必要なため、東大・薬学ができることが分かったことです。

具体的にはどのようなことが期待部の小松徹先生と共同研究で鋭

通常、私たちは、マイクロチップな意行っています。私たちのマイクどを使って、生体分子の機能やロチップはもちろん人工物ですが、構造変化を1分子単位で計測して人工物と天然物との界面にはいついるのですが、通常の蛍光プローも大きな問題があります。例えば

ブでは単一の分子しか計測するこ

人工物に対して、特別な処置を施今研究しているのは、核の方法、一つのマイクロチップで特定できればいいなという風に考え、研究・開発を重ねています。

すし、大変感謝しております。その意義を感じ、その分、研究成“とがった”基礎研究は必ず応用に発展する

科 学を探 求 する動 機 は、とが多くあります。この技術的な問

この一例として、皆さんが健康異的に増えているということが分か度を発展させていくと、今まで検ＲＩＭＥ」では、異分野の若手研始まるという一面があると思います。

題点を解決するためには、蛍光プ

診断で血液検査をした時に目にす

れば、疾患の兆候にいち早く気づ出出来なかったものが検出出来る究者の方々からシニアのアドバイ

また、そのような好奇心から始まるローブをチューニングする必要がる項目の１つ「ＡＬＰ」についておくことにつながるわけです。それがようになり、基礎研究、応用研究

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多くの臓器や組織に含まれる酵素を、この４月に発表しました。それかと考えています。こうした応用は、した。小松先生との出会いも「さ究の多様性の根源となりますので、情です。そのため、私たちは市販です。一般的には肝臓・小腸・は幅広い疾患の探索技術として、色々な分野の方との出会いで広きがけ」がきっかけになっております。

研究費で幅広く基礎研究をご支されている蛍光プローブを使うこと骨などの異常を検知する古くから私どものマイクロチップが使えることがってきた感じで、感謝してます。

また「さきがけ」や「ＰＲＩＭＥ」

援いただけたらと考えております。

はほとんどなく、共同研究を通じて、使われてきた検査項目ですが、Ａを示したわけです。と兄弟関係のような形で、チームまた一方で、基礎研究に取り組む有機化学の専門家である小松先

ＬＰの数値が変化したとして、肝さらに、血液から疾患を探索す

渡邉先生は、専門外の方々とも型研究を支援する制度で「ＣＲＥことは、研究費があっても、決して生に特別に合成していただいた専

臓が悪くなったとは限らず、小腸るだけでなく、ウイルス検出にも活連携が盛んであることを感じます。

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用できる筋道がある程度思い描けきがけ」や「ＰＲＩＭＥ」で出会っ究活動を継続できるのは、研究室行っています。

それを健康診断においてより有用ています。現在のウイルス検査の渡邉

私に限らず、最近の若いた異分野の研究者の方々とチームのメンバーをはじめ、家族、研究なものとするためには、ＡＬＰの由問題点の１つは、インフルエンザな研究者の方は、従来の考えにはとを組み、昨年度からこちらの制度者仲間、行政、企業など、多く来を調 べられるといいわけです。

らインフルエンザの、新型コロナならわれずに自分の専門外の分野で研究活動のご支援をいただいの方々の純粋なご支援のおかげ

これを、小松先生たちが最先端ら新型コロナの、という風に個別の研究者と連携することが増えてております。チーム内で、密なことであり、日々、感謝するばかりです。の蛍光プローブを私たちのマイクに行う必要があることです。

いると思います。それは情報化社

から些細なことまで話を重ねていく

工学、 化学で迫る
バイオ研究
蛍光プローブの共同研究などは、ロチップへ実装することで、検体それが私たちのマイクロチップを会がどんどん進化して、少しでもことで、最初は異分野で理解が渡邉先生が目指す最終的な目標化学が関わってくるわけですよね。

中のＡＬＰの由来を1分子単位で使うことで格段に改善出来るので興味があればすぐに調べて事前

及 ばなかったところがあっても、を伺ってよろしいでしょうか。

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渡邉 はい。工学・化学の融合けです。まさに、工学・化学の総仕組みはここでは省きますが、１研究者がいるのかも分かるようなで生物学研究を行うという感じで動員で生物に迫る！感じです。

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共同研究をしていて驚いたのが、小 松 先 生が化 学の力で蛍 光プ

来的にはすべての感染症を一つ最終的な目標としては、工ＪＳＴやＡＭＥＤのご支援がなけす。そして、そのシミュレーターをれば、現在の私の研究活動は全使って、細胞機能を模倣する要

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科学機器

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産 学 官との 連 携

10産 学 官との 連 携素の組み合わせを把握し、それを音を交えながら会話することで理とで、今一度昔のカンを取り戻したとが分かるわけです。そうした現るために、私たちと生徒の間に立っ最 後に、メーカーやディーラー、昇華させることで、ミニ細胞が出解が深まり、後に研究へとつながっような感じさえあります。私の研究実に役立つ科学と、中学や高校て色々な仲介をします。またそれ当協会を含めた団体などに対し来るのではないか？と考えています。

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私は、技術的に「動く」 細胞

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晴らしさを中高生に伝えていきたい

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渡邉

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なぜ理科が好きだったかというえの場合は、いつでも協力させてチャレンジしてみて欲しいと思いま

渡邉先生のマイクロチップは近い良いと感じています。これまでも、れることが出来るわけですが、コと、やはり実験があったからです。

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むように感じ、期待しています。

するという機会は貴重に思います。

渡邉先生の今の言葉は、サイエ

それは今の子どもたちを教育するンスに関わる全ての人が嬉しくな現場でも大切にしていただきたく思る言葉だと思います。

います。

子供の理科離れが不安視される

そして、大人になって分かったこともありますが、仕組みや工夫ことですが、学校で学ぶ理科やで、それはいくらでも解決する手

数学は、生活に身近なところでと段がありそうですね。

人工生体膜マイクロチップを使って細胞機能の素性を１つ１つ明らかにし、最終目標は究極のミクロの機械と言える「人工的な細胞」を再現することですても役立っています。中高生の頃世界トップレベルの人工生体膜の研究に取り組まれるスタッフと渡邉先生はそこに気づき難いのですが、大渡邉 そうですね。まず、中高の学に来ると社会に役立っているこ

先生が生徒に機会を設けてあげ

次号「科学の峰々」
では、国立大学法人東京農工大学大学院
工学研究院応用化学部門長 山下善之先生にお話いただきます。

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