データ科学によるバイオ研究の新展開への期待
トーゴーの⽇シンポジウム
2019年10⽉5⽇＠科学未来館
理化学研究所

環境資源科学研究センター⻑

篠崎⼀雄

Licensed under a Creative Commons表示4.0国際ライセンス(C) 2019 篠崎一雄（理化学研究所、環境資源科学研究センター）

1

データ科学によるバイオ研究の新展開への期待
1．植物分野における分⼦⽣物学とゲノム科学の発展
2．情報科学の急速な進展とライフサイエンスへの応⽤
3．SDGs, Society 5.0とバイオテクノロジー
4．バイオ戦略2019：バイオとデジタルの融合
5．COP21と持続的社会への貢献
2

分⼦⽣物学とゲノム科学の発展とデータベース●分⼦⽣物学、遺伝⼦組換え技術の発展

1980年代遺伝⼦情報の集約
International Nucleotide Sequence Database Collaboration (INSDC)DDBJ/EMBL/GenBank ⽇⽶欧の３極
BLASTと相同性検索●モデル⽣物の分⼦⽣物学、ゲノム機能解析の発展 1990年代
ゲノム情報、トランスクリプトーム情報、変異体情報などの収集
モデル⽣物ごとのデータベース公開と集約例：シロイヌナズナなどの精密ゲノム解析 2000年
トランスクリプトーム情報、完全⻑cDNA、変異体収集による情報
逆遺伝学による遺伝⼦機能解析、変異体などのリソースセンター
それぞれの研究者がWEBでデータベースの公開●データベースの乱⽴ 2000年代以降
ポータルサイトの設置と情報集約、そしてデータの統合へ

2010年以降
3植物科学分野での遺伝⼦、ゲノム研究の発展
過去５０年の研究の中での植物遺伝⼦、ゲノム研究の発展と展望
分⼦⽣物学、遺伝学
モデル植物

ゲノム機能科学
逆遺伝学

植物⽣理機能の解析

植物遺伝⼦の機能解析

ゲノム解読を基に植物遺伝⼦機能の探索

光合成
⽣⻑ホルモン代謝

遺伝⼦組換え実験
植物への遺伝⼦導⼊
ゲノム解析技術の進歩
シロイヌナズナ研究

シロイヌナズナ、イネのゲノム解析
モデル植物リソース
データベース

⽣理学、⽣化学

1972年
遺伝⼦組換え技術
1978年
植物遺伝⼦クローニング

1960年

1970〜1980年代

ゲノム解析のツールとリソースの整備

シロイヌナズナ、イネのゲノム解析

1986年
葉緑体ゲノム解読

2000年
シロイヌナズナ
ゲノム解読

1990年代2000年代システムバイオロジー
植物バイオテクノロジー植物の機能発現の全体的な理解
作物、樹⽊への応
⽤研究
オミックス解析
多様なリソース
解析ツール
フェノーム解析
作物、樹⽊のゲノム解析
栽培種や⽣態変異の解析
2012年
ゲノム編集技術
深層学習
42010〜2020年代へ

4

モデル実験植物シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)の遺伝⼦研究、ゲノム研究の進歩
1990年代から2000年代
穀物、野菜などの作物を使った作物、育種研究
広い圃場、年単位の時間を要する
研究材料がさまざま

モデル実験植物

シロイヌナズナ（アブラナ科）

基本的な植物の機能を持っている。
（ヒト研究のモデル動物はマウス）
３ヶ⽉で種⼦が取れる、実験室で栽培可能
遺伝学的な解析、遺伝⼦研究に最適。
2000年にゲノムの暗号解読終了
全遺伝⼦数 約33,000、９割は⽣理機能が不明
国際的に標準のモデル植物として集中解析。
⽇本は⼤きな貢献：ゲノム約３割を解読、変異体やゲノムリソースで貢献。

写真上（ブロッコリー畑）：農林⽔産省HP

シロイヌナズナ

5モデル植物のシロイヌナズナ研究の歴史を振り返る
1960年代

第⼀期シロイヌナズナ研究

1980年代

第⼆期シロイヌナズナ研究

ドイツ、アメリカで突然変異体の単離など基本的な遺伝学研究を実施。

アメリカ、ヨーロッパ、⽇本などで分⼦遺伝学やゲノム解析の本格的な研究が開始。
-1990 シロイヌナズナ国際共同研究の推進委員会(MASC)が組織される。
遺伝⼦導⼊法が⼀般化し、タグラインの作成などが始まって本格的に遺伝⼦クローニングが始まる。EST, BAC, YAC, markerなどのゲノム研究材料の整備

ゲノム配列決定プロジェクト-1995 国際的な協⼒関係の下にゲノムの塩基配列決定プロジェクトが始められる。
-2000 ゲノムの塩基配列が決定される。
⽇⽶欧の６グループ（⽇本はかずさDNA研究所、⽥畑哲之グループが28％を決定）

ゲノム機能研究の推進（Arabidopsis 2010 Project）-国際協⼒によるゲノム機能解読のための2010 Project が開始した。
遺伝⼦機能と遺伝⼦相互作⽤ネットワークの解析が始まる。
-2010 Projectの終了と新規計画のスタート
多種植物ゲノムとの⽐較解析によって多様化や進化の機構の解析
シロイヌナズナの遺伝⼦情報を利⽤した育種やバイオマス⽣産への応⽤展開- 国際シロイヌナズナ研究会議（ICAR)を毎年開催して基礎植物科学の基盤を担っている。

6

シロイヌナズナの国際ゲノム機能解読プロジェクト
研究⽬標はすべての遺伝⼦の同定と機能解読と情報公開（各国の予算による国際協調でのゲノム基盤整備、データベース構築）←TOC

The Multinational CoordinatedArabidopsis thaliana
Functional Genomics Project

Multinational Arabidopsis Steering Committee (MASC)
http://www.arabidopsis.org/portals/masc/index.jsp
The Arabidopsis Information Resource
http://www.arabidopsis.org/

Annual Report 2013

Genome annotation(TAIR10)
Total genes :33,602

Scientific Highlights in 2012 include

Chloroplast
Biogenesis

SucroseTransport

Salicylic Acid
Perception

RootMicrobiome

The Multinational Arabidosis Steering Committee · June 2013

MASC Annual Report 2013

Protein coding: 27,416
Pre-tRNA :689
rRNA :
15
miRNA :
177
snRNA :
13
snoRNA :71
Other RNA :394
Pseudo gene :924
TE gene :3,903

http://www.arabidopsis.org/portals/masc/2013_MASC_Report.pdf(TAIR)

Resources
Arabidopsis Biological
Resource Center (ABRC)
http://www.arabidopsis.org/
The Nottingham Arabidopsis
Stock Center (NASC)
http://arabidopsis.org.uk/
RIKEN BioResource Center

http://www.brc.riken.jp/lab/epd/Eng/7

シロイヌナズナゲノム機能の解読に関する⽇本の貢献
シロイヌナズナゲノム機能解読に関する⽇本の⼤きな国際貢献（ゲノム基盤整備、データベース構築）←TOC

The Multinational CoordinatedArabidopsis thaliana
Functional Genomics Project
Annual Report 2013

SucroseTransport○トランスクリプトーム（理研､ 産総研 等）
完全⻑cDNA (21,000個の独⽴クローン、70%）
ORFeome、small ORF (sORFs)
Genome array (AtGenExpress)
転写ネットワーク
環境ストレス応答など○変異体収集・表現型解析（理研、かずさ 等）
網羅的変異体作製 （KO line, FL-OX line)
理研バイオリソースセンターからのリソース提供

Scientific Highlights in 2012 include

Chloroplast
Biogenesis○ゲノムシークエンス（かずさDNA研、28％）

Salicylic Acid
Perception

Root
Microbiome

The Multinational Arabidosis Steering Committee · June 2013

○メタボローム解析、データベース（理研、かずさ）○データベース公開（統合データベースーかずさ、理研）○ツール：

ATTED II, Mass Bank, SABRII等

MASC Annual Report 2013

http://www.arabidopsis.org/portals/masc/2013_MASC_Report.pdf

8植物科学の新たな展開
植物共通機能の理解
シロイヌナズナ

モデル植物(シロイヌナズナ、イネ）の知的基盤

穀物機能の理解イネ

バイオマス利⽤、⾷糧問題解決に向けた開発研究
植物それぞれの機能の理解とそれぞれの出⼝

藻類

ムギ類

脂質代謝・蓄積システム

ストレス耐性微⽣物応答バイオディーゼル

イネ科草本
草本セル
ロース

草地バイオマス利⽤
⾷糧増産

樹⽊

マメ科植物

⽊質化
リグニン

窒素同化

⽊質バイオマス利⽤

微⽣物間相互作⽤トマト
代謝システム
物質輸送

有⽤物質⽣産コケ
元素吸収・蓄積システム

環境浄化・
資源回収

ゲノムシークエンス解析、統合オミクス、形質転換、ゲノム編集、形質評価の⾼度化
企業

国内の環境・⾷糧・バイオ製品関連企業への橋渡し研究の推進

海外
イネ、コムギ、トウモロコシ、ダイズなど主要穀物の育種研究機関との連携
製紙会社や海外樹⽊育種機関との連携

国内の作物・樹⽊育種研究の連携の強化（⼤学、研究機関）

9定量的フェノーム解析の発展
・評価技術を連携し、植物科学・育種研究に有効なデータの数と質を確保するための定量的フェノームの評価系の構築をシステムとして開発する。

環境制御

計測数：⼩時間分解能：密環境再現性：⾼再現性の⾼い環境制御技術
画像・ロボット技術の活⽤

温室

圃場

計測数：中
時間分解能：中環境再現性：中

計測数：⼤
時間分解能：粗環境再現性：低画像・ロボット技術の活⽤
施設園芸、⽔耕栽培技術
植物⼯場技術の発展

タブレット端末,リモートセン
シング技術の活⽤
気候と作物⽣⻑に関する情報解
析、ドローン、データベース 10ヒトとイネのゲノム科学の発展とデータベース●ヒトゲノム解読：2003年、 精密解読（国際チーム）理研6％
病気の原因遺伝⼦や有⽤形質遺伝⼦のゲノム機能研究が急展開
ヒトゲノム研究は、個⼈ゲノム解析による病気、個性、能⼒の理解へ
個⼈ゲノム解析の成果とデータ：巨⼤なデータベースの構築
巨⼤情報産業の参⼊●イネゲノム解読：2004年、精密解読（国際チーム）農⽔50％
育種上の重要形質に関わる遺伝⼦の機能解析
栽培系統のゲノム配列解析、野⽣系統のゲノム解析など
ゲノム情報を利⽤したマーカー育種の⾰新
気候変動に対応した育種
ゲノム編集技術の利⽤促進
11ライフサイエンスデータの統合へむけて（⽇本）
⽇本の統合データベースプロジェクト
DBCLS-DDBJ-NBDCの連携

開発 ｜ DBCLS

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オミックス情報の集積と相互利⽤
ダイナミックな情報科学
データ科学の影響

2019/09/05 17)00

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AccessContact! "#Japanese

サービス ｜ DBCLS

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search研究開発

開発

DBCLS では、国内外のデータベースの統合化をはじめ、データベース利用者の利便性向上を目的としたアプリケーションや論文等一覧

2019/09/05 17)01

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Services

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AccessContact! "Japanese#基盤技術の研究開発を行っています。また、各種データや既存のデータベースの統合化支援や、そのためのデータ標準化の整備を進めています。これらの研究開発および諸活動は、国内外の多くの関連する研究機関と連携して進めるとともに、得られた成果はウェブなどで公開しています。

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生物種とゲノムに関連する多種多様な情報を集約し、ゲノム情報の統合的で新し公共データベースに登録されたNGSデー
タについて、さまざまな統計情報から閲遺伝子発現解析の基準となる各遺伝子の遺伝子発現量を簡単に検索、閲覧できるい検索を実現したシステムです。

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覧、比較、データ取得ができる目次サイトです。
データ解析ツール
データベース利用者

詳細ウェブツールです。

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データベース利用者

アクセス

詳細

アクセス

12
データベース統合利用のための環境構築

データベースの効率的な運用と拡張

統合データベースの価値を研究者に届け、日々の研究で有効に利データベースや各種のサービスを運用するにあたり、セマンティ用できるように、ウェブサービスやコンテンツの充実を図っていック・ウェブ技術に基づいた運用や、分散環境への対応について

おわりに
ゲノム解析技術の進歩と普及にともない，植物ゲノム関連データベースの植物ゲノムデータベース統合（⽇本）

対象となる生物種や内容は急速に増加しつつある．また，データベースに対するユー ザーの要望も多様化している．この変化に対応してユーザー

NBDCの研究資⾦で、植物分野のデータベースの統合を推進の利便性を確保することは容易ではないが，データベース統合化の努力がかずさDNA研究所、⽥畑哲之所⻑のリーダーシップ実を結べば，国内に存在す るゲノム情報および周辺情報が有機的に統合され情報探索の利便性が高まる（図1
図1）．その結果，ゲノム関連研究がよ

統合化推進プログラムで、植物ゲノム統合ポータルサイト「Plant Garden」β版を公開
2019年3⽉28⽇

り効率化するとともに，我が国の植物ゲノム関連の研究成果が海外から"目に見える"かたちとなることが期待されている．
【統合化推進プログラム】植物ゲノム統合ポータルサイト「Plant GARDEN」β版を公開しました。 - NBDC

2019/09/29 12'12

その他
メンテナン
ス
NBDCサ
イト
カタログ
横断検索
アーカイブ
ヒトDB
TogoVarRDFポー

図１.植物ゲノムデータベース統合のイメージ

タル
共同研究その他のサービス

目次

ファンディ
データの統合から研究開発への利⽤促進と情報技術の利⽤
ング

背景およびPlant GARDEN の概要

統合化推

ご意見・ご要望の募集

進プログ

関連情報

13

DNA sequencerの急激な発展

シロイヌナズナイネ(国内の場合)2012年
30Gb 30万円

ヒトNext Gen. Seq.

2018年
106Gb 21万円

3rd Gen. Seq.

14

情報科学と⽣命科学など⾰新的な技術の進歩
⽣命科学の技術⾰新：
ゲノム編集（2012年）
・・

ゲノム編集技術の⾰新
CRSPR/cas9によるゲノム操作技術
システム⽣物学、合成⽣物学の勃興

情報科学の技術⾰新：
ディープラーニング(2012年）
・・・

機械学習、深層学習による⼈⼯知能
ビッグデータとクラウドによる情報⼯学
ヒトゲノムや作物ゲノムの情報と利⽤

⽣命科学と情報科学の融合
⽣命科学と化学や⼯学の融合領域の発展

15

バイオとデジタルの融合とデータ科学
バイオ研究
遺伝⼦機能
遺伝⼦制御

ゲノム

トランスクリプトーム
プロテオームメタボロームタンパク質の構造と機能

フェノーム

代謝研究

デザイン

ゲノム編集
合成⽣物学

情報科学データ科学

知識ベース
オミクス解析
イメージング深層学習
シュミレーション

バイオとデジタルの融合のためには、質の⾼い⼤量のデータ収集が必須

16気温、降水量、日照時間、風向、風速、積雪・降雪の深さ、気圧、湿度（相対湿度）、日射量、視程、大気や量

アメダスによる気象観測

気象学分野ではデータ科学による予測が進化

アメダスは、地域気象観測システム(AMeDAS: Automated Meteorological Data Acquisition System)のメートル四方に１カ所）で雨量を自動的に観測し、このうち約840カ所（約21キロメートル四方に１カ所）どの自動観測も行っています。

精度の⾼い気象データの収集●気象台、気象ブイでの気象観測と観測データの百葉箱： 気圧、気温、湿度、⾵速、⾵向など
アメダスなど： ⾬量、⾵予測●地球規模の観測網の構築
レーダーによる雲や降⽔の観測
気象衛星による雲や降⽔の観測
海洋観測 エルニーニョ、⼤気汚染、気候変動など
気象レーダーによる気象観測

観測データの⾼度化と集積画像解析技術の進歩
スーパーコンピューターによるシミュレーションとデータ同化

気象レーダーでは、電波を使って雨や雪の降り方の強さの分布、移動などを広い範囲で連続的に観測して測したデータと、アメダスで直接観測した雨量等を組み合わせることにより、正確できめ細かな雨量の分布

https://www.jma.go.jp/jma/kishou/intro/gyomu/index547.html●天気予報の精度の上昇
台⾵の発⽣、発達、進路の予測など
局地予測： 集中豪⾬、⻯巻など
地球上の⻑期予報
気候変動の予測17

分⼦⽣物学とデータ科学
分⼦⽣物学は、遺伝⼦解析がどんどん細かくなり、「群盲が象を評す。」の状態に陥って隘路に⼊りつつある。

●分⼦⽣物学による要素還元論の限界●オミックス研究とデータ科学を取り⼊れることによる打開への道●分⼦メカニズムの解明と全体像理解の調和へ

分⼦⽣物学
分⼦レベルの要素還元論
因果関係の基盤となる原理解明
分⼦制御ネットワーク
植物の分⼦メカニズムの解明

vsvs
vsvs

データ科学
システムバイオロジー
相関関係から因果関係へ
量的形質の解析（QTL）
作物の収量の最⼤化、栽培法18

データ科学によるバイオ研究の新展開への期待
1．植物分野における分⼦⽣物学とゲノム科学の発展
2．情報科学の急速な進展とライフサイエンスへの応⽤
3．SDGs, Society 5.0とバイオテクノロジー
4．バイオ戦略2019：バイオとデジタルの融合
5．COP21と持続的社会への貢献
19社会と科学・技術のパラダイムシフト【社会・国際的な潮流】• 2015年9⽉：持続的な開発⽬標（SDGs：Sustainable Development Goals）• 2015年12⽉：COP21（第21回気候変動枠組条約締約国会議）
でパリ協定が採択• 2016年１⽉：第5期科学技術基本計画（平成28〜平成32年度）
にて⽬指すべき未来社会の姿として「Society 5.0」を提唱【科学技術の進展】• ⽣命の解析・改変・合成- ゲノムシークエンス- ゲノム編集- メタボローム解析- 合成ゲノミクス・代謝エンジニアリング・合成⽣物学• データサイエンス- バイオインフォマティクス-マテリアルズ・インフォマティクス、触媒設計- ⼈⼯知能・AI‘Minimal’ cell
Science 25 Mar 201620

Sustainable Development Goals (SDGs)

持続的開発⽬標- The Sustainable Development Goals (SDGs)（持続的開発⽬標）は、2015
年9⽉25⽇の国連持続可能な開発サミットで決議。
- 採択された17の⽬標と169のターゲットからなり、2030年までに、貧困、飢餓、エネルギー、気候変動、平和的な社会などの実現にむけた⾏動計画。
21

⽇本政府の推進する科学技術政策：

Society 5.0

狩猟社会(Society 1.0)、農耕社会(Society 2.0)、⼯業社会(Society3.0)、情報社会(Society 4.0)に続く、新たな社会を⽬指す

22

⽇本政府の推進する科学技術政策：

Society 5.0

サイバー空間（仮想空間）とフィジカル空間（現実空間）を⾼度に融合させたシステムにより、経済発展と社会課題の解決を両⽴する⼈間中⼼の社会23

バイオ戦略２０１９の全体概要＜••

背景

パリ協定、SDGs等において持続的成長と社会課題の解決が要求
世界は全産業がバイオ化する中、我が国は産業化に遅れ•＞

世界では合成生物学等の進展によりビッグサイエンス化、オープンサイエンス化、オープンイノベーション化、拠点化にシフト＜ バ イ オ 戦 略 の 全 体 目 標 ＞

2030年に世界最先端のバイオエコノミー社会を実現（バイオファーストの実現）＜バイオ戦略2019のポイント＞
これまでの分散型による取組からリソースを持ち寄って相乗効果を発揮させる集約型へ移行
バイオ戦略2019で、そのための基本枠組みを設定し、要素ごとにとるべきアクションを提示（バイオ戦略第1弾）①• 過去の戦略は、既存延長のシーズ思考に偏重• 総花的かつ応用分野の対応が不足
課• 分散型研究により、データベースが散在、ビッグデータとして使える環境にはない

題 • 国際連携・分野融合・組織間連携の意識・仕組みが不足• 創業・投資支援において、科学的・国際的視点が不足• 過去の戦略においては、産学官のコミットが継続せず• 各組織の対応が整合的でない②③④

市場領域からのバックキャスト• 目指すべき社会像と市場領域を提示• バックキャストによりロードマップを策定（実証、規制・標準等、研究開発等）

バイオ×デジタルを実現するデータ基盤の構築• バイオ分野全体としてのデータ基盤の設計・構築• 健康医療関連データ基盤、バイオ素材データ基盤、育種データ基盤の構築

国際バイオコミュニティ圏の創出• 国内外から若手研究者、桁違いの民間投資等を呼び込む都市圏（分野融合研究、オープンイノベーション、創業支援、大型製造設備、外国人居住環等）• 人材育成のハブ機能

戦略司令塔機能の強化• 統合イノベーション推進会議のもと、産学等の参画も得て、国内外状況分析に基づく戦略の具体化・フォローアップを一体的に実施• バイオ戦略を順次充実＜バイオ戦略2019の主なアクション＞•••

市場領域ごとのKPIを設定したロードマップの策定、国際バイオコミュニティ圏構築の具体化（2019年度内）
研究力強化・若手研究者支援総合パッケージ（仮称｡2019年内目途に検討中）を通じた基礎研究力強化、バイオ×デジタルを支える人材育成策検討（2020年度目途）
知財・遺伝資源保護につき日本全体での課題の洗い出しと対策の検討に着手。ELSIに関して、ヒト受精胚へのゲノム編集技術の臨床利用に対する法的規制を含めた制度的枠組みの検討等に着手

24

目指すべき社会像からバックキャストした狙うべき市場領域（案）
目指すべき社会像 A

目指すべき社会像 B

目指すべき社会像 C

目指すべき社会像 D

多様化するニーズを満たす
持続的な一次生産を実現

持続的な製造法で素材や資材のバイオ化を実現

医療とヘルスケアが相互に連携し末永く社会参加できる社会を実現

すべての産業が連動した循環型社会システムを実現

２

７４

５8

社会像実現への貢献

1（経済性・環境負荷・マテリアルバランスを見極めた）
バイオプラスチック、軽量化・高耐熱性等のバイオ素材

ABCD

２

アジア・アフリカにおける持続的な農業生産に貢献できる種苗を核にした一次生産システム

ABCD

３

ただ浄化するのではなく、バイオテクノロジーを利用して、次のシステムに繋ぐ環境調和型の有機廃棄物・有機廃水処理

ABCD

４ バイオで得られる健康データ等により科学的根拠のある健康維持・増進に資する食・飲料（健康保険制度が発展途上の国への貢献）

9３

狙うべき市場領域（案）６５

健康維持・増進に資する食・飲料と運動・睡眠等の生活改善の関係性等について科学的根拠に基づくデジタルヘルス産業

ABCD

６

未病改善から代謝・臓器障害・ケアまでのシームレスなデータ利活用
による個別化医療、デジタル医療・非(低)侵襲検査機器

ABCD

７

バイオ医薬･再生医療･細胞治療･遺伝子治療関連産業（培養､運搬､受託製造等の勝ち筋の見極め）

ABCD

8

データ解析技術と生命科学の組合せによる生物機能を利用した物質生産システム

ABCD

9

バイオ関連先端機器分析・測定・実験自動化システム

ABCD

10

地域社会と連動した木材活用大型建築・スマート林業

ABCD

10

1

ABCD

いずれの市場領域も、デジタル化、AI利用で推進する。

研究開発基盤 と 生産・加工技術開発基盤 を拡充する
データを活用し取り組みを業界横断で繋ぐ

生物の動態を捉える
先端測定技術に注力

AIやロボティクス等自動化システムの積極的利用

高価な研究基盤の共有化

試験製造設備の共有化

25

バイオ戦略2019で設定する社会像・市場領域＜
すべての産業が連動した循環型社会

社

会

像

多様化するニーズを満たす
持続的一次生産が行われている社会＜市場＞

持続的な製造法で素材や資材をバイオ化している社会
領

域

医療とヘルスケアが連携した
末永く社会参加できる社会＞① 高機能バイオ素材（軽量性、耐久性、安全性）• 軽量強靭なバイオ素材市場の拡大が予測• 素材技術・利用領域（車等）に強み② バイオプラスチック（汎用プラスチック代替）• 海洋プラスチックごみによる環境汚染等が世界的課題• プラスチックの適正処理・3Rのノウハウ等に強み③ 持続的一次生産システム• 急成長するアジア・アフリカの農業生産性の向上が課題、食ニーズ拡大• 世界レベルのスマート農業技術等に強み④ 有機廃棄物･有機排水処理• アジア等の成長により廃棄物処理・環境浄化関連市場の拡大が予測• 世界最高レベルの廃棄物・排水処理に強み⑤ 生活改善ヘルスケア、機能性食品、デジタルヘルス• 生活習慣病増加。健康関連市場が拡大。デジタルヘルスに各国が着目• 健康長寿国である健康データに強み⑥• バイオ医薬品等の本格産業化と巨大市場創出が期待• 伝統的基礎研究基盤、細胞培養技術に強み

バイオ医薬品･再生医療･細胞治療･遺伝子治療関連産業⑦ バイオ生産システム<工業･食料生産関連 (生物機能を利用した生産)>• 生物機能を利用した生産技術が米国を中心に急成長中• 微生物資源・生物資源、発酵技術に強み⑧ バイオ関連分析･測定･実験システム• バイオ産業の基盤として、大幅拡大が期待• 先端計測技術、ロボティクス等要素技術に強み⑨ 木材活用大型建築、スマート林業• 木造化は温室効果ガス削減効果が高く、欧州、北米中心に着目• スマート林業に将来性、木造建築技術、美しい設計、施工管理に強み

2019年度中に、市場領域ごとにロードマップを策定

2626

バイオテクノロジーで進む技術⾰新が⽣み出す

スマートセルインダストリー（NEDO、⽇本）
ソサイエティ5.0の 「バイオ産業」: バイオ×デジタル●3分野の技術⾰新を融合することで、今まで利⽤し得なかった“潜在的な⽣物機能”を引き出すことが可能に●ロボット技術による⾃動化、IoT化による開発の⾼速化●スマートセルインダストリー【スマートセル】⾼度に機能がデザインされ、機能の発現が制御された⽣物細胞【スマートセルインダストリー】スマートセルを⽤いた産業群
医療・ヘルスケア分野：従来は不可能だった根本治療の実現

⼯業（ものづくり）分
野：製造プロセスの抜本改⾰

⾷糧分野：世界の飢餓を改善、⾷糧問題を回避

原図：神⼾⼤学近藤昭彦教授

27

(欧州 バイオエコノミー政策の推進)
http://biconsortium.eu■ 69 Full members• 40 Large industries• 17 SMEs• 12 Clusters■ 102 Associated members• 33 Universities• 54 RTOs• 8 European trade organisations• 4 Associations• 3 European Technology
Platforms (ETPs)• A joint commitment of €3.8 billion over 2014-2020o €1 billion (EU)(合計450億円／７年間）
原図：神⼾⼤学o €2.8 billion (Biobased Industries Consortium) 近藤昭彦教授

28

DARPA : 1000 molecules:(米国、国防省)
Living Foundry Project
DARPA awards $32 million contract to MIT, Broad InstituteFoundry to bolster DNA design and manufacturing (September24th, 2015 ), US Department of Defense (DoD)
MIT-Broad Foundry

原図：神⼾⼤学近藤昭彦教授

29

パリ協定

第21回気候変動枠組条約締約国会議（COP21）- 2015年の秋にパリでCOP21が開催され、地球の温暖化を防⽌するために2050年には温室効果ガスの放出を０％にすることが決議された。
- ⽇本は2030年には温室効果ガスの26％削減を約束した。

温暖化防⽌のための⾏動計画の実現のためには、科学、技術によるイノベーションが必要

30

CO2 の増加による地球環境の温暖化、砂漠化の進⾏
CO2 濃度の上昇
Hawaii Mauna Kea
ASSOCIATION AFFAIRSOur Planet and Its Life, Origins,and Futures
James J. McCarthy

Science 18 December 2009:�
326. 1646 - 1655�

世界での砂漠化の進⾏

気候変動に関する政府間パネル（IPCC）2013年の報告・21世紀末に、地球の平均気温が最⼤4.8℃上昇する
・海⾯⽔位は最⼤82cm上昇する
・⼈間活動が温暖化の主要原因である可能性が極めて⾼い31気候変動に関する政府間パネル（IPCC）2018年10⽉6⽇の報告「気温上昇を1.5度に抑える努⼒が重要」

1．世界の平均気温は産業⾰命後すでに約1度上昇しており、気温上昇が進むと2030年から52年の間に現在より1.5℃以上上昇すると予測した。
2．気温上昇を1.5℃に抑える努⼒が重要でそのためには⼈為的なCO2の排出量を2010年⽐で30年に約45%減少させ、さらに50年前後に実質ゼロにする必要がある。
３．1.5℃上昇でも世界の多くの地域で豪⾬が増える。
⼲ばつの被害も2度と1.5度では⼤きな差が出る。
4．1.5℃では2100年までに海⾯⽔準が26〜77cm上昇
気温上昇1.5℃

気温上昇２℃

５．⽣態系への影響について1.5℃の場合でも影響は⼤きい。昆⾍の6%、脊椎(せきつい)動物の4%、植物の8%の種が⽣息域の半分以上を失う。
６．永久凍⼟が解ける⾯積や北極海で海⽔が凍結しない頻度なども1.5℃と2℃とでは⼤きな差が出るという。
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地球環境アンケート

Survey on Global Environmental Issues

環境問題は深刻な⽅向に向かっている：

環境危機時計

旭硝子財団ホームページトップ > 地球環境アンケート > 環境危機時計®

環境危機時計®

「不都合な真実」アル

ゴアの啓蒙活動

地球環境の悪化に伴って回答者が人類存続に対して抱く危機感を、時計の針で表示する「環境危機時計®」を独自に設定し、毎年危機感の認識調査をしています。

＋１４分危機に向かって時間が進んだ。

2007年IPCCと共にノーベル平和賞受賞「温暖化はフェイクニュース」トランプ⼤統領
2017年、COP21から脱退を表明
環境関連の予算をカット
出典：旭硝⼦財団

国連気候変動アクションサミットが開催
2019年9⽉23⽇ 国連の総会で１６歳のグレタ トゥンベリさんが世界のリーダーを前に次世代を代表して怒りの演説を⾏った。
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環境危機時刻の推移

●201９年の現状 世界の⼈⼝は約77億⼈
貧困層 約１0億⼈ 中間所得者層 約10億⼈
プラスチックによる海洋汚染の顕在化
台⾵の巨⼤化、砂漠化の進⾏、北極海の氷の減少●2030年 世界の⼈⼝ 約85億⼈
極度の貧困層 約5億⼈ （半減）
中間所得者層 約20〜30億⼈に急増と予想（特にアジアの発展）●2050年 世界の⼈⼝ 約97億⼈ （⽇本 約9700万⼈）
⾷料・⽔・エネルギー・⽣産素材などの資源問題の深刻化
温暖化による気候変動の影響（洪⽔、海⾯上昇など）はより深刻化
農業⽣産量を2倍にする必要があり、⽣産に使⽤する⽔、肥料、燃料等、利⽤する資源の減少が必須
乾燥化、塩害等の影響で耕作地の減少が進⾏
アフリカの⼈⼝増加と経済的発展●2100年

世界の⼈⼝ 109億⼈で横ばいになる。（⽇本約7500万⼈）

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地球規模の環境保全、エネルギー、物質⽣産、⾷料⽣産にどのように取り組むべきか？
20世紀

・知的活動としての⾃然や⽣物の理解のための科学・⽣活向上、産業経済、軍事のための科学・技術
・公共、安全・安⼼のための科学・技術

21世紀

・地球規模課題の解決と社会の持続的成⻑のための科学・技術
地球温暖化、エネルギー、資源、⾷料、⽔など
科学・技術のグローバル⼤競争
イノベーション政策

環境，エネルギー・資源，⾷糧，⽔，健康、感染症などの「⼈類存続に関わる地球規模の問題の軽減，解決」に貢献する研究開発 （国連のSDGsへの貢献）

⻑期的視点での研究開発と科学・技術・イノベーションへの展開
・１０〜２０年先を⾒据えた科学、技術開発が必要
物理、化学、ライフサイエンスなどの基礎科学が総合的に取り組むべき分野
新エネルギーや新素材の基礎、応⽤研究、環境保全に関わる⼯学研究、⾷料・バイオマス⽣産に関わる植物・微⽣物科学など広範な異分野連携

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ご静聴有り難うございました。

バイオ研究は、食糧、環境、エネルギー、健康など持続的な社会の構築に貢献します。
また、情報科学との連携で効率的で環境に優しい物
質生産、エネルギー生産に役立ちます。

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