生産と技術

第60巻第２号（2008）

メタボロミクスの基礎技術開発と応用
福研究室紹介英 一 郎＊Development of fundamental technology of metabolomics and its application.
Key Words：metabolomics, metabolome analysis, mass spectrometry,
FT-NMR, FT-NIR

１．はじめにタボロミクスの最大の特長は，その一般性です．基21 世紀を迎え，環境，食糧，エネルギー問題が幹代謝は，生物間で互換性を有するので，メタボロ深刻化しています．今こそ「バイオテクノロジー」

ミクスは，ゲノム情報を必須としません．すなわち，を鍵とした環境に優しい持続可能な社会システムのゲノム情報が利用できない実用植物や実用微生物に構築が熱望されています．『生物資源工学』とは，適用可能な唯一のオーム科学であり，応用運用が先バイオテクノロジーの中核となる「バイオの力」を行する所以でもあります．さて，上記のように有望探索し，実用性を評価するための手法・技術を発見

技術として期待されているメタボロミクスですが，し，応用に結びつける学問です．我々は，メタボロトランスクリプトミクスやプロテオミクスと異なり，ミクス（代謝物総体解析）をコア・コンピタンスと観測対象の化学的性質が多岐に渡る故に，手法の標して問題解決に取り組みながら，バイオ業界の国際準化が困難であり，自動化も進んでいません．メタ的リーダーたる人材を育成することをミッションとボロミクスの各ステップ（生物の育成，サンプリン考えています．

グ，誘導体化，分離分析，データ変換，多変量解析によるマイニング）は，すべてが誤差を発生する要２．研究トピックス

素を含み，標準技術の確立が極めて困難です．生命（メタボロミクスとは）科学，有機化学，分析化学，情報科学の複合領域で当研究室のコア･コンピタンスである「メタボロあるメタボロミクスは，技術開発，運用法開発の両ミクス」について解説します．生体内代謝産物の網面でまだまだ，端緒についたばかりです．我々は，羅的解析に基づくオーム科学である『メタボロミク

メタボロミクスの解析システムの新技術を開発するス（Metabolomics）』は，ポストゲノム科学の一とともに，新しい運用方法の開発を行っています．

分野として生まれた最も新しいオーム科学（網羅的代謝物解析情報に基づく科学）です．メタボロミク
スは，機能未知遺伝子の機能解明の有力な研究手段として注目されているだけでなく，医療，食品，工業微生物分子育種への応用が期待されています．メ＊Eiichiro FUKUSAKI

1960年12月生
大阪大学大学院工学研究科醗酵工学専攻
博士前期課程修了（1985年）
現在．大阪大学工学研究科生命先端工学専攻生物工学コース 教授 博士（工学）メタボロミクス，代謝プロファイリング
TEL：06-6879-7424
FAX：06-6879-7424
E-mail：fukusaki@bio.eng.osaka-u.ac.jp− 40 −

生産と技術第60巻第２号（2008）（植物のメタボロミクス）
植物の代謝を遺伝子組み換え等の技術により人為的に改変し，環境浄化，物質生産等に利用しようという試みは世界中で活発になされています．ところが，当初の目論見どおりに都合よく代謝が改変されることはむしろ稀です．複数遺伝子を協調的に改変して全体のバランスを整えることは極めて困難です．
我々は葉緑体遺伝子改変植物，植物核内遺伝子改変植物の両者の代謝プロファイリングを実施し，目的達成のための戦略情報の取得を目的としてメタボロミクス技術の運用を行っています．
（食品・生薬のメタボリックプロファイリング）
食品・生薬は，その機能に寄与する成分が一般に（微生物のメタボロミクス）
微生物は，醗酵産業，食品産業，環境浄化，バイ多数存在します．また，各成分間に非線形の正負のオマス燃料生産等の諸分野において重要な単位操作相関関係が存在する場合があります．それが，食品・を担っています．微生物の性能を評価するためには，生薬の評価を困難にしている所以です．我々は，「メ内部代謝を詳細に理解する必要があります．我々は，タボリックプロファイリング」の技術により非線形モデル実験微生物（酵母等）を用いて，高度な表現関係にある複数成分間の関係を明らかにし，これま型解析手段としてのメタボロミクスの実用性を検証

で，官能試験評価に依存してきた食品・生薬の評価すると共に，複雑な遺伝子改変戦略立案の有用な手系を開発するとともに，製造・保管・流通技術への段としてのメタボロミクスの可能性を検討していま応用を志向しています．

す．また，メタボロミクスの技術を利用して，食品微生物，醸造微生物の特性評価を行っています．さ（植物におけるポリテルペン生合成機構の解明）

らに，環境浄化やバイオマス燃料生産のために人為

植物中のテルペノイド生合成に関わる研究は古く的に遺伝子改変等が加えられた微生物の性能評価，から行われていますが，まだ解明されていない部分

ならび，改造設計のための基礎情報取得を目的としを多く残しています．特に，ドリコールやゴム等のたメタボロミクスの運用方法の開発を行っています．

非常に大きな分子量をもつポリイソプレンの生合成についてはほとんどわかっていません．本研究では，これらの高分子を高分解能で解析する先端技術を確（動物のメタボロミクス）
メタボロミクスの最も重要な出口のひとつは，メ立し，分子生物学的手法によって得られる情報と結ディカル研究分野への応用です．そのためには，動びつけることによって，ゴムの生合成機構の解明と物のダイナミズムをメタボロームで表現できること

有用なトランスジェニック植物の分子育種を目指しが重要です．我々は，ダイナミズム観測システム開ています．

発のためも基礎技術開発を行っています．例えば，モデル実験魚類であるゼブラフィッシュの初期胚発（耐塩性微生物の耐塩性機構の解明）
広範囲の塩濃度環境に適応できる真正細菌生を題材として，発生段階における詳細なメタボロームを解析し，発生時の代謝変動を精査するとともHalomonas elongata OU T 30018 株を主たる研究対に，発生段階予測システムの構築を試みています．

象とし、耐塩性獲得機構の全容解明を最終目的としまた，製薬企業との共同研究として，極めて微細なています。Na+ 輸送系や適合溶質（エクトイン類）容量での薬物応答を解析する精密表現型解析手法と合成系など耐塩性関連酵素をコードする遺伝子の発してのメタボロミクスの可能性を追求しています．

現と機能解析を今後も継続発展させるとともに、新に、細胞構成成分や代謝産物の解析を計画中です。

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生産と技術第60巻第２号（2008）

このように多面的なアプローチにより、本菌「丸ごし，博士のキャリアパスをアカデミックポジションと理解」に近づけることを期待しています。これらに限定しない場合でも，本当に博士は不利なのでしから得られる知見は高塩あるいは高浸透圧特殊環境ょうか？ 確かに，以前の高度成長期を支えた民間での工業微生物の生育や物質生産に有用な情報とな企業技術者は修士卒でした．しかし，少子高齢化，ります。

人件費高騰，国際化に伴う外国人労働者受け入れの波は，これまで聖域とされてきた先端技術部門にもメタボロミクスは，確かに役に立つ技術ですが，押し寄せます．諸君らが民間企業の中核技術者にないまだ発展途上の複合領域研究です．その発展には，るころには，技術系新入社員の何割かは博士号を有「バイオ」，「天然物化学」，「分析」，「インフォした外国人かもしれません．その時，幹部技術者は，マティクス」それぞれの専門技術者の協力が必須で「技術」に加えて，「国際的センス」と「博士号」す．各方面の方々に興味を持っていただき，メタボが必須アイテムとして求められるでしょう．技術立

ロミクス研究に参加していただくことを強く期待す

国維持は国是です．先端企業は，優秀な博士人材をる次第です．

求めています．上記を鑑みて博士として産業界で活躍しようという気概のある学生を我々は歓迎します．

３．学生諸君へのメッセージ

もちろん，数少ないアカデミックポジションを目指

大半の学生は，博士課程に進学しません．「定職す勇気ある学生も大歓迎です．

につけないから」というのが理由のようです．しか− 42 −