サ イ エ ン ス へ の 招 待

国際共同サイエンスへの招待
東京理科大学 理学部第二部 物理学科 教授■ 1．さくらサイエンスによる国際交流の拡大

うめむら

梅村

かず お

和夫

微生物採集をする人の間では有名な採集スポットです．
2 年目の 2015 年度も中国の浙江大学から大学院

東京理科大学に着任する前の 2000 年代中頃も，生を招へいし，1 年目の内容を改良しました．例えば，中国北京の清華大学に駐在したり，外国人研究者や外微生物採集を伊豆半島の下田で一泊して行いました．

国人学生を招へいしていました．2008 年度から東京

下田には海洋大学の研究グループも採集に使っている理科大学で研究室を運営するようになり，2014 年度

とても良い岩場があります．また，文化交流が主目的に国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）のさくでないとはいえ，海辺の町に行ってみると日本の田舎らサイエンスプログラム事業（以下，さくらサイエンス．

がいかに豊かで整っているかを見てもらうことができ開始当初はさくらサイエンスプラン）が開始されて，継ます．伊豆半島に電車で移動するとき熱海まで新幹線

続的にアジアからの学生や若手研究者の招へいを行うに乗ると，新幹線も体験してもらうことができます．

ようになりました．

東京から熱海までは新幹線「こだま」で 1 時間かか

さくらサイエンスは，最長 3 週間，最大 10 名，公りませんが，熱海から伊豆急下田までは距離的には東的資金で学部学生，大学院生，若手研究者などを招へ

京，熱海よりずっと近いのに 2 時間近くかかるという，いできるユニークな予算です．大きな特徴は，一般的

ちょっと不思議な体験もあります．

な文化交流ではなく科学技術交流を主としたものであ

物理学科なのに海で微生物採集というのは珍しいのることでしょう．開始当初はアジアからの招へい限定

か，さくらサイエンスとは別にイアエステプログラムでしたが，今は原則として世界中からの招へいが可能で生物学のドイツ人学生を受け入れたこともありましです．

した．

さくらサイエンスの詳細については JST の公式サ

また，2 年目は新たに，東京理科大学の学生が浙江イ ト を 見 て い た だ く と し て，我 々 の 場 合 は ま ず，大学を訪問する，という双方向交流を行いました．双2014 年度に中国の浙江大学から 4 名の大学院生を方向交流は JST ではなく，東京理科大学の独自な制10 日間，招へいしてみました．東京理科大学の研究度です．このときはまだ中国が完全キャッシュレスで室での共同実験を中心として，日本科学未来館の見学はなかったのですが，学生時代からの知人である陳聖などを行いました．

福教授の運転する車で有料駐車場のゲートを通り抜け

我々は物理学科に所属していますが，研究分野は生たとき，まったく停止しないで自動的に駐車料金の支物物理学で，海での微生物採集も行います．【図 1】

払いが終わっていたのに驚いた記憶があります．

浦半島の「黒崎の鼻」という場所で採集を行いました．

■ 2．3 年目からの作戦変更

は 2014 年の微生物採集の様子です．このときは三

さて，2 年間さくらサイエンスを行ってみて，やや考えるところがありました．一つは，共同研究をどう進めるか，です．というのは，さくらサイエンスでは同じ人が何度も来日することはできず，毎年異なる学生がやってきます．そうすると，なかなか継続的な研究になりません．もう一つは，日本への留学を期待しても，なかなか来てくれない，ということです．中国【図 1】初めて実施したさくらサイエンスでの微生物採集（黒崎の鼻にて．2014 年）

24

サイエンスへの招待

側の陳さんは米国ワシントン大学に 10 年近く在籍した米国通で，陳研究室の学生たちは留学するなら欧米と決め込んでいるのです．
また，中国が豊かになり，留学希望者が減っている，とのことでした．
そ こ で，3 年 目 の2016 年度以降は少しやり方を変えることにしました．まず，浙江大学に加えフィリピンのミンダ【図 2】東京理科大学での共同実験の様子（2018 年度）【図 3】お 互いの研究テーマなどを紹介する発表会の様子【図 4】AI・VR 企業での VR 体験（2016 年度）【図 5】東京理科大学独自のさくらサイエンス双方向交流制度で訪問した中国・浙江大学での共同実験（2016 年度）

ナオ州立大学イリガン工（2018 年度）

科校，ベトナムのハノイ工科大学から 2―3 名ずつ，合計 10 名の学生を招へいして，日本を含め4 ヵ国での交流という企画にしました．また，東京理科大学理学部第二部物理学科の趙新為教授にお願いして，インドネシ
アのインドネシアイスラ
ム大学から 5 名，中国の広西大学から 5 名の合計 10

たが，やってみると，日本の学生の英語力の弱さを実名を招へいするさくらサイエンスも実施してもらうこ感することになりました．とにしました．内容は，我々のほうは生物物理学，趙卒業生の経営する企業の訪問も盛り込みました．理先生のほうは環境エネルギーがテーマで，企画として学部第二部には社会人学生もいて，社会人学生のなかはまったく別のものです．には会社の経営者もいます．過去に卒業研究などで研これら相手先のうち，フィリピンの教授は東京大学究室に来た社会人学生の中には，ソフトウエア企業ので博士号を取得，インドネシアの教授は北海道大学で会長，幼稚園・保育園の副理事長，アーティフィシャ博士号を取得していて，日本のことをよく知っているルインテリジェンス・バーチャルリアリティ（AI・人たちです．その効果はすぐに表れました．まず，広VR）企業の社長，などがいました．卒業生が起業し西大学から来日した学生から留学希望が出て，趙研究たというよりは，大学を出るのを待ちきれずに高校を室受け入れで東京理科大学の博士後期課程に入学する

出てすぐに起業した人など，有能で血気盛んな人たちことになりました．また，フィリピンからも国費留学が，会社が軌道に乗ったので大学に来てみた，という生での留学希望が出てきました（後述）．

ケースが多いです．理学部第二部の特徴の一つといえさくらサイエンスで 10 名を招へいすると 1 回で約300 万円の公的資金を使います．それだけのお金をます．【図 4】は 2016 年に新宿区にある AI・VR 企業を訪問して VR 体験をしたときの写真です．

使ったら，やはり結果を出さないと，というプレッシ東京理科大学の学生が現地訪問をする「さくらサイャーがありましたが，留学生獲得が実現しました．

エ ン ス 双 方 向 交 流」も 毎 年 行 い ま し た．【図 5】は来日時の交流プログラムも改良を重ねました．いく

2016 年に中国の浙江大学を訪問し，研究室で実験をつかの写真を羅列してみます．【図 2】は研究室での行っている様子です．

シャッフルする形で数グループに分けて，グループご■ 3．国際共同研究プロジェクトの開始

実験の様子で，中国，ベトナム，フィリピン，日本をとの共同実験としました．全員一緒だと，見ているだけの人が出てしまうからです．といって，同じ国で集共同研究をどう進めるか，については，各国と共同まったのでは面白くありません．【図 3】にはお互いで国際的な研究予算の獲得を狙うことにしました．応の研究テーマなどを紹介する発表会の様子を示しまし

募できる予算を探していたところ，2019 年になって，理大

科学フォーラム

2024（6）25

JST の戦略的国際共同研究プログラム（SICORP）・e―

電気特性や光学特性も独特で，SWNT を可視光で励ASIA 共同研究プログラム（以下，eASIA）の募集内容起すると，近赤外発光します．SWNT は真っ黒な物

がちょうど我々の 研 究 テ ー マ に 合 う も の で し た．

質ですが，実は近赤外発光をするのです．

eASIA は日本を含む対象地域の 3 ヵ国以上がチーム

生体分子とナノカーボンを複合してバイオデバイスを組んで応募するものです．対象地域は東南アジアをを作製する研究が盛んに行われています．DNA など中心としてオーストラリアなども入っています．そこの生体分子で SWNT を 1 本ずつ被覆して複合化しで，さくらサイエンスの交流先の中から，ハノイ工科（DNA―SWNT 複合体），SWNT が 1 本ずつ孤立して液大学，ミンダナオ州立大学イリガン工科校，インドネ中に浮遊する分散液を作製すると，この分散液をバイシアイスラム大学と研究チームを編成して，この予算オセンサーとして使えます．分散液に可視光を当てるに応募しました．中国の陳さんとは長い付き合いですと，SWNT が近赤外発光します．近赤外発光の発光が，中国は対象地域でないためチームには入ってもら

強度や発光波長は，分散液の pH をわずかに変えたり，いませんでした．

分散液に何かを少し添加したりすると劇的に変化しま

共同研究のテーマは「東南アジア特有の生体分子とナノカーボン材料の融合による革新的ナノバイオデバ

す．この発光変化を測定して添加物の種類や濃度を検知するセンサーとして使おう，という研究です．

イスの創製」というものでした．卵をゆでると固まっこの手法を使った，グルコースセンサーやドーパミてもとに戻らないことからも明らかなように，生体分ンセンサーが提案され，この手法で，コーヒーやカフ子は熱に弱い，というのが特徴の一つです．水素結合

ェインの抗酸化作用を調べた研究報告もあります．などの弱い結合で成り立っている構造も多く，壊れや我々も日本茶に含まれるカテキンの抗酸化作用をすいです．これらのことは，生体分子を応用的に活用

SWNT の発光を使って調べた研究を発表しています．

しようとすると大きな問題になります．しかし，東南【図 6】は論文掲載した図で，カテキン添加の有無でアジアなど熱帯地域に見られる生体分子のなかには，の SWNT の発光の違いを示しています．ヘルシア緑

熱に強いものもあります．例えば，パパインという酵茶，という商品がありますが，このお茶は確かに高い

素は 80 度でも高い酵素活性を示します．

抗酸化作用を示しました．

ナノカーボン材料は，こちらも特徴のある物質です．

今回の共同研究では，東南アジア特有の生体分子とナノカーボンの一種である単層カーボンナノチューブ

SWNT などのナノカーボンを複合して，特異な性能（SWNT）は，直径が 1 ナノメートルほどの細い筒状を持つバイオデバイスを作製するのが目的でした．例の構造をしていますが，細い割には丈夫です．また，

え ば，ヤ シ ノ ミ 洗 剤 を DNA の 代 わ り に 使 っ て
SWNT の分散液を作る，などの実験を行ったりしました．共同研究プロジェクトの正式な開始は 2020
年 4 月で，2023 年 3 月までの 3 年計画でした．実
際には予算の採択が決まった 2019 年 11 月から研究を開始しました．
■ 4．コロナ禍での国際共同研究
ところが，2019 年 11 月といえば，中国で新型肺炎が流行りだしたタイミングです．2020 年 2 月にはインドネシアを訪問して研究に使えそうな植物などを探したのですが，インドネシアに着いたときはまだインドネシアでは感染者ゼロだったのが，滞在中にインドネシアで初めての感染者が報告されました．日本を出るときの飛行機の機内ではマスクをしている人は【図 6】カ テキンの有無による SWNT 近赤外発光変化の例（Colloids and Surfaces B : Biointerfaces,
161, 139―146, Ishibashi et al., 2018 より許諾を得て転載）

26

サイエンスへの招待少なかったのですが，日本に帰るときは機内でみんながマスクをしていました．このインドネシア訪問を最後として 2022 年秋まで，海外渡航は見送ることになりました．この国際共同研究プロジェクトはコロナ
禍と完全に期間が重複してしまいました．
eASIA という共同研究予算は，各国が費用負担をして，総額は 1 億円程度でした．この研究予算では，装置や薬品を購入するだけでなく，頻繁に相互訪問して共同実験を行うはずでした．若手研究者や学生の育成という目的もあって，東京理科大学の学生もどんどん派遣する予定でした．それが，コロナ禍のおかげで2022 年秋の「水際対策の緩和」まで相互訪問が封じられてしまいました．

【図 7】有 限要素法を用いた SWNT の力学特性計算の例（Composites Part C :Open Access, 2, 100028, Miyashiro et al., 2020より許諾を得て転載）

2021 年 4 月に入学するはずでした．すると，通常それでもいろいろと工夫して研究を進めました．例なら 2020 年 10 月から 3 年間奨学金がもらえ，申えば，研究チームには数値計算を行う研究者もいまし

請が通ればさらに半年間延長して 2024 年 3 月までた．SWNT と生体分子の複合体がどんな力学特性をの 3 年半，奨学金をもらって研究できるはずです．

持つかを，実験だけでなく理論計算で予測する研究でしかし，コロナ禍で来日が遅れ，実際に来日できたのす．これならコロナ禍でも実施できる，ということでは 2021 年 7 月でした．東京理科大学には 2021 年

2020 年は特に，計算研究に助けられました．これを4 月に入学して，オンラインで授業を受け，オンライ担当したのは日本とフィリピンの研究者でしたが，なンでの研究を行ってはいました．しかし，奨学金は実かには社会人学生もいました．勤務先の会社では自動際に来日しないともらうことができず，また，終了は車の部品の強度計算などをしていました．分子の計算

2024 年 3 月と決まっており，実際に奨学金をもらをする場合，分子動力学法と呼ばれる計算法がよく使えるのは 2 年 8 ヵ月だけになってしまいました．

われます．精密な計算はこれが良いのですが，精密な日本にいると印鑑がいるだろう，ということで，だけに計算に時間がかかります．一方，自動車部品のLin さんだから「林」という印鑑を作ったのですがご計算の場合は，計算量が少なくて済む有限要素法もよ

本人はなぜか，「マイケルと呼んでくれ」，と言っていく使われます．今回の研究では，分子動力学法ではなました．ミャンマーはというと，コロナ禍に加え，く有限要素法をあえて適用し，長い SWNT や分子量2021 年 2 月 1 日に政変がありました．その影響での大きな生体分子についても計算を行いました．【図大学内にも対立があって，卒業判定や修了判定も複雑

7】は論文に掲載した，SWNT の模型を示しています．になっている，とのことで，自分の修士号が日本で認実験研究では実験試料を宅配で送ることも試みまし

められるのか，と来日してから半年間くらい，マイケた．しかし，サプライチェーンの乱れがあり，なかなルさんはひどく心配していました．しかしそれは杞憂か思うように届きませんでした．あとで聞いたらフェというもので，国費留学生の選考書類はすべて文部科デックスが良かったようです．

学省に提出して，合格しているわけです．

人の往来については，2020 年は手が出ませんでしマイケルさんの国費留学生枠は「eASIA 枠」といた．2021 年になって，留学生の受け入れならできるう特別なもので，国際共同研究プロジェクトのためにのではないか，と気づきました．当時は日本に入国す与えられたものでした．そこでマイケルさんは，研究ると 2 週間の隔離が必要でした．短期滞在の場合はプロジェクトの趣旨に沿って耐熱性酵素パパインをデ2 週間も隔離では困ってしまいます．しかし，東京理バイス化する研究を博士論文のテーマにしました．酵

科大学に入学して，博士を取るために 3 年間滞在す

素はそれ単体でももちろん働きますが，より高い反応るのであれば，来日するとき 2 週間隔離されたとし効率を得るために，マイクロビーズなどに吸着・結合ても，3 年間のうちのわずか 2 週間，と考えることさせてデバイス化する研究が盛んに行われています．

もできます．そこで，ミャンマーのヤンゴン大学で修

このとき，酵素デバイスが沈澱しないで，水中に一様士号を取った Nay San Lin さんを日本政府の国費留に浮遊してくれる方が，まんべんなく反応できて効率学生（MEXT）として 2021 年に招へいしました．2がよいはずです．一方，一度使った酵素デバイスを回週間もホテルに閉じ込められて気が狂いそうだ，と本収して再利用するためには，デバイスが沈澱してくれ人は言っていましたが，それでも来日は実現しました．

る方が良いです．遠心処理でデバイスを沈殿させ，沈残念だったのは，本来は 2020 年 10 月に来日して殿を回収して再利用できるからです．でも，あるとき理大科学フォーラム

2024（6）27

は沈澱してほしくない，あるときは沈澱してほしい，藻殻を用いた酵素デバイスの概念図です．海外渡航がというのは相反する要求です．

再開できた 2023 年 1 月，マイケルさんはロンドン

マイケルさんは，プランクトン珪藻から精製した珪で開催された英国王立化学会のシンポジウムで発表し，藻殻を担体として用いることで，この要求にアプロー表彰されました．【図 10】はその表彰式の様子です．

チしました．生きた珪藻の比重は水よりわずかに大きコロナ禍あり，政変あり，奨学金受給期間の短縮あり，い 1.3 といわれており，ガラスビーズなどよりは圧とご苦労なことでしたが，マイケルさんは 2024 年倒的に小さいです．比重が小さい理由は，珪藻細胞を3 月には無事に東京理科大学で博士号を取得しました．

覆っている珪藻殻がナノ多孔質構造だからです．珪藻ミャンマーに関して失敗談もあります．eASIA の殻は二酸化ケイ素が主成分ですが，殻の表面にはナノ国際共同研究プロジェクトに対して，東京理科大学かサイズの穴がたくさんあり，そのおかげで軽いのです．

らの支援で 2 年間の研究員 1 枠をいただくことがで【図 8】は珪藻殻の走査型電子顕微鏡写真と原子間力きました．そこで，マイケルさんと同じヤンゴン大学顕微鏡画像で，たくさんの穴がみえます．精製した珪から，博士取得見込の女性を採用することにしました．

藻殻を水中に入れていったん攪拌したのち静置すると，ところが，博士審査の途中で政変が起こり，博士審査室温ではゆっくりと沈澱しました．30 度では活発にが途中でストップしてしまいました．日本側としては水中を浮遊し，1 時間たっても沈澱しませんでした．

博士号を持っていることが採用の条件であったため，一方，珪藻殻の懸濁液を低速で遠心すると，容易に沈採用もストップしてしまいました．そのとき，すぐに澱し，簡単に回収できました．酵素反応は 37 度で行ほかの候補者に切り替えるべきだったのでしょうが，うことが多く，パパインは耐熱性酵素ですから 60 度

政変で博士審査が止まるというのは学生本人には罪のや 80 度で酵素反応を行うこともあり，いずれにしろないことなので，半年待つ，と判断しました．しかし，半30 度以上です．そこで珪藻殻にパパインを結合させ年たっても博士号の証明書の提出ができず，採用を断てデバイス化してみると，狙い通り，まったく攪拌し念することになりました．それから新たに研究員の募なくても高効率で酵素反応でき，かつ，遠心処理で回集をして，インドから研究員を 1 年契約で採用する収して 5 回以上の再利用ができました．【図 9】は珪ことになりました．採用に手間取ったため，インドからの人も 1 年ぽっきりの雇用となって気の毒でしたが，そこはプロの意地とでもいうのか，きっちり論文1 つ出して帰国しました．
さて，短期滞在は 2022
年秋になってようやく実現
し，インドネシアとベトナ【図 9】珪 藻 殻 を 用 い た 酵 素 デ バ イ ス の 概 念 図（Lin et al., ACS
Omega 8, 23, 21145―21153, 2023 より許可を得て転載）

ムには共同実験で，フィリ【図 8】珪 藻 殻 の 走 査 型 電 子 顕 微 鏡（SEM）
画 像 と 原 子 間 力 顕 微 鏡（AFM） 画
像．表面にカーボンナノチューブ等を付着させたもの（Hirayama et al.,Chemistry Letters, 52, 5, 408―411, 2023 より許可を得て転載）【図 10】コロナ禍の 2021 年にミャンマーから来日した東京理科大学の留学生が，水際対策の緩和を受けて 2023 年 1 月に英国王立化学会のシンポジウムで講演して表彰された（2022 年度）

28

サイエンスへの招待ピンには国際会議で，それぞれ訪問しました．国際会議はフィリピンの共同研究先が主催してコロナ禍でも毎年開催されており，2020 年 と 2021 年 は オンライン開催，2022 年は対面とオンラインでのハイブリッド
開 催 と な り ま し た．【図 11】は，この会議で招待講演を行う
東京理科大学の日本人学生の発表の様子です．

【図 11】国 際共同研究プロジェクトの最終年度となる
2022 年に対面開催されたフィリピン物理学会で招待講演を行う東京理科大学の学生

様々なトラブルもありましたが，共同研究プロジェクトは 2023 年 3 月をもって無事終了しました．コロナ禍についても，2023 年 5月をもって新型コロナが「5 類相当」となり，おおむ【図 12】2024 年 1 月に「さくら双方向交流」でベトナムを訪問しクリーンルームを見学する東京理科大学の学生（2023 年度）ね終わったように思えます．
■ 5．今後の展開
さて，コロナ禍が終わり，共同研究プロジェクトも終わってしまって，これからどうするかです．手始めとしてまず，2023 年にさくらサイエンスを再開し，ベトナム，フィリピン，インドから 9 名の学生，さらに引率教員を招へいしました．これに呼応して，東京理科大学の学生が双方向交流でベトナムを訪問しました．
【図 12】は 2024 年 1 月のハノイ訪問の様子です．

【図 13】L ugo et al., ACS Biomater. Sci. Eng. 10, 2, 1106―1111,
2023 より許可を得て転載

台湾交流協会の短期留学予算を獲得し，台湾海洋大学ました．赤く見えているのが珪藻殻で，周囲よりも少に 1 ヵ月半滞在して共同実験を行いました．さらに，し屈折率が大きいので可視化されています．時間が経2022 年 10 月には，さくらサイエンスで交流してつにしたがって（左から右へ），赤い部分が減っている

き た フ ィ リ ピ ン か ら，国 費 留 学 生 と し て Mariaのがわかります．

また，我々の研究室の学生 1 名が公益財団法人日本Christine Lugo さんが来日し，2023 年 4 月に東京

すっかりコロナ前の研究生活に戻ってきました．

理科大学の博士後期課程に入学しました．研究室では2024 年度はエジプト，台湾，ミャンマーからさくらマリアさんと呼ばれているので，「真理亜」という印サイエンスでの招へいをもくろんでいます．エジプト鑑を作製しました．マリアさんは来日して約 1 年での相手先である Mohamed Gad 教授は学生時代から論文発表を行いました．コロナ禍の直前にデジタルホの知人で，東京工業大学で博士号を取得していました．

ログラフィック顕微鏡（DHM）という，物質の屈折率2000 年ごろ，日本で生まれた Gad さんの息子に日などを 3 次元で画像化する珍しい顕微鏡を買ってい本とエジプトどちらに住みたいか，と聞いたところたのですが，これを活用して珪藻殻を観察しました．

「そりゃー日本だよー」と日本語で即答していました

単に静止画像を観察するのではなく，水酸化ナトリウが，あれから 20 年以上経って，今も同じ答えでしょ

ムの水溶液中に珪藻殻を入れて，殻が溶けていく様子

うか．ピラミッド近くの Gad さんのいる大学を東京を動画に取り，どこから溶けていくのか，溶けると殻理科大学の学生が訪問すれば，また新たな出会いがあの体積や表面積がどう変わっていくのか，を明らかにり，共同研究の可能性が生まれることでしょう．

しました．【図 13】に珪藻殻の DHM 画像の例を示し
理大

科学フォーラム

2024（6）29