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川上 浩良 教授

 川上 浩良 教授

都市環境学部 分子応用化学コース
川上 浩良 教授

キーワード:
遺伝子, 再生医療, ヒストン

医学に革命を起こすエピジェネティクス工学

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学問を越境するバイオエンジニアリング

化学・生物学・医学と工学を結ぶバイオエンジニアリングは、今後の生命科学、環境科学の分野で、中心的役割を果たすことになる研究領域と言われています。こうした異分野との接点とも言える領域においては、まだまだ謎が多く、新しいサイエンスの可能性が広がっています。その一つに、高分子化学・有機化学・分子生物学を基礎としたバイオマテリアル(生体材料)の創製が挙げられます。バイオマテリアルとは、人工臓器をはじめ、体の中に使用する材料一般を指しますが、その中でも、新しい遺伝子操作を可能とする技術が開発されつつあります。

新しい遺伝子医療

かつては、人間の遺伝子内にあるDNAの塩基配列、いわゆるヒトゲノムを解析することで、さまざまな病気を治せるだろうと期待されていました。しかし実は、DNAの異常によって起こる病気はごく一部に過ぎません。人間の病気とは遺伝よりも環境要因によるものが多く、後天的な原因による病気は遺伝子操作では治すことができませんでした。しかし最新の研究によって、環境要因が遺伝子にどのような変化を及ぼすかが判明してきました。遺伝子の中の「ヒストン」と呼ばれる部分に後から加えられる情報が、生活習慣病など後天的な病気の原因になると考えられています。つまりヒストンのゆがみやゆるみを制御することができれば、それらの病気も治せるというわけです。それを工学的にコントロールする技術が、「エピジェネティクス工学」と呼ばれています。

未来の再生医療をになう

エピジェネティクスはまだ新しい研究分野ですが、塩基配列によらない新しい遺伝子操作を進めるために、確立が急がれています。この研究が進めば、細胞の分化の過程を解明することで、人間の細胞からさまざまな臓器を生成することができ、再生医療の飛躍的な進歩も可能となります。エピジェネティクスはこれまでの生物、医学の領域に革命を起こす研究であると期待されているのです。

ただ細いだけじゃない、ナノファイバーの高機能

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高分子化学を応用したナノテクノロジー

高分子とは、1万以上の分子によって構成される化合物のことで、さまざまな高分子の特性を研究する学問が、「高分子化学」と呼ばれるものです。現在、ナノメートル(10億分の1メートル)の大きさのものをつくるナノテクノロジーが、電池やコンピュータをはじめ、さまざまな分野で活用されていますが、高分子化学を応用したナノテクノロジーも進歩しています。その一つに、「ナノファイバー」が挙げられます。

ウイルスも除去するナノファイバーの力

ナノファイバーとは、その名の通り、ナノレベルの細さの繊維です。現在最も利用されているのは、風邪用マスクなどのフィルター部分です。極細のナノファイバーを織り込むことで、非常に微細な穴をつくり、ウイルスなどの病原体をもとらえることができます。しかし、マスクのフィルターは、ナノファイバーの構造のみを生かしたものであり、その可能性の一部に過ぎません。単に小さい、細いというだけではなく、ファイバーの中ではものが非常に速く流れるなど、今まで知られていなかった独自の特性を備えており、いろいろな材料の素材となる可能性を秘めています。

高機能の燃料電池をつくる

ナノファイバーの機能の中でも注目されているのは、現在脚光を浴びている燃料電池への応用です。燃料電池は、電解質膜をプロトン(水素イオン)が通ることによって発電できるのですが、電解質膜にナノファイバーを使用すると、効率のよいプロトンの供給が実現できます。また、自動車に燃料電池を使う場合は、-40度から+130度くらいまでの温度環境で、一定の性能を維持できなければ実用に耐えません。そんな高機能も、ナノファイバーの使用によって可能となるのです。
ほかにも、電気を流すことができるナノファイバーもあり、LSI(大規模集積回路)などの小型化に応じて、配線用に使うことも検討されています。このように、ナノファイバーはバイオテクノロジー、環境、エネルギーなど、多様な分野への応用が期待されているのです。

高校生・受験生の皆さんへのメッセージ

今の生活の中で、あるいは大学進学後に考えてもらいたいことが2つあります。1つは自分が本当に好きなこと、やりたいことを見つけること、もう1つは新しいことに挑戦することです。世の中で成功している人に共通することは、好きなことを最後まで成し遂げたということです。好きなことであれば続けることができます。新しいことへの挑戦では、自分の能力以上のことを試すので、多くの失敗をともないますが、失敗から学べることは多く、挫折は自分を成長させるチャンスです。首都大学東京はそういうあなたを応援します。


夢ナビ編集部監修

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