微小な磁石「スピン」、たくさん持つ新物質、東大、超省エネ電子機器に

　東京大学の石坂香子准教授や十倉好紀教授らは、超省エネ電子機器の材料になる新物質を開発した。微小な磁石「スピン」として扱える電子をたくさん持つのが特徴。電気の代わりにスピンを使った省エネ半導体や、少ないエネルギーで情報を書き換えられるメモリーなどスピントロニクスの実用化に役立つ成果だ。
　開発した新素材はビスマス、テルル、ヨウ素を層状に並べた結晶構造を持つ半導体。表面から内部まで、スピンをたくさん持っていることを観測した。新素材を細いワイヤ状に加工し微弱な電流を流せば、スピンの流れである「スピン流」が作れる可能性がある。
　電流の代わりにスピン流で情報処理ができれば、電子機器の消費電力を大幅に減らせると期待されている。これまでもスピンを持つ素材は開発されているものの、表面に少し持つだけの素材が多く、スピンを取り出して思い通りに制御するのが難しかった。
　ハードディスクのメモリーをスピン流で書き換えれば、従来の大きな電流を使う方法と比べて消費電力を１００分の１以下にできる。電流をほとんど使わない超省エネトランジスタも作れるという。

記憶も忘却もする素子、物材機構など、脳のシナプスに相当

物質・材料研究機構などの研究グループは、人間の脳のように情報を記憶もすれば忘却もする素子を開発した。脳神経細胞同士の接合部であるシナプスに相当する働きをする。重要な情報は長く強固に記憶し、不要な情報は忘れる脳型コンピューターの開発に役立つという。
　米カリフォルニア大学ロサンゼルス校との成果で、英科学誌ネイチャー・マテリアルズ（電子版）に２７日掲載される。
　開発した「シナプス素子」はイオンや原子の動きを制御して働く原子スイッチを応用した。縦横５０ナノ（ナノは１０億分の１）メートルのサイズで、素子の電極間に１ナノメートルの隙間がある構造。わずかな電圧操作で材料の硫化銀から銀原子が析出し、隙間に橋をかけて強く接続したり、逆に銀原子が戻って隙間ができたりする。隙間が空いても完全に切れず、弱く接続している。
　脳のシナプスは信号入力の頻度が多いと接続が強固になり、少ないと弱くなり、これが記憶の重要な仕組みの１つと考えられている。同様に新型素子も信号の頻度や時間、大きさによって接続強度が変化する。逐一プログラムで指示しなくても、自分で判断する賢い脳型コンピューターに必要になるという。

電池で力制御、新型ブレーキ、東京電機大と藤倉化成、「重くない」バーベル

運動器具に応用も
　東京電機大学の三井和幸教授らと藤倉化成は、乾電池で数百グラム相当の力を制御できる新型ブレーキを共同開発した。樹脂製シートを金属の電極板で挟んだ構造。電極間の電圧を上げるとシートと電極間の摩擦力が増す仕組みだ。“重くないバーベル”をはじめとする運動器具など幅広い分野で実用化が期待される。
　開発したのは電圧を与えると表面の摩擦力が高まる樹脂製シートと、シートを組み込んだ数ボルトの電圧で働く小型ブレーキ。自ら動くのではなく、動かそうとすると動きを止める力（制動力）が働く。例えばヒジに固定すれば、持ち上げるときだけ重く感じるバーベルになる。電圧の高さでバーベルの重さに相当する力を加減できる。
　シートは厚さ約１ミリ。高分子を酸化スズ薄膜で包んだ直径約１６マイクロ（マイクロは１００万分の１）メートルの微粒子をシリコーンゴムで固めた。試作したブレーキは直径約６センチの円形に切り取ったシートを４枚使い、金属板の電極と交合に挟んだ構造になっている。シートの枚数が増えれば制動力が増すという。
　ブレーキは９ボルトの乾電池で働く。電極には交互にプラスとマイナスの電気を与える。昇圧器で電圧を２・５キロボルトまで上げると、約４００グラムのバーベルに相当する制動力が出た。ブレーキに流れる電流は数十マイクロアンペアで、消費電力は数十ミリワットと極めて小さかった。一般の１００ボルト電源を使えば、数十キログラムの制動力が出る可能性がある。
　電気で制動力を高めるには、電磁石を利用する方法がある。しかし電磁石はコイルが必要で寸法が大きくなり、消費電力は１００倍以上高い。また、磁力を発生する電磁石は、精密機器の近くで使えないという欠点がある。「新技術は、電磁石を置き換える他の用途もありそうだ」と三井教授は話している。

東京大学助教國枝武和氏――クマムシに魅せられて、「地上最強」の謎に迫る

　放射線を浴びても、無酸素状態の宇宙空間に出されても圧力をかけられても大丈夫――。「地上最強」の称号で語られるのは大きさ１ミリメートルにも満たないクマムシだ。周囲の環境の変化を察知すると乾燥して丸まり、生き物なのに死なないモノになる。東京大学助教の國枝武和（４０）は、常識外れのクマムシを通じて生命の謎に迫る。
　干からびた丸い粒に水を垂らすと、水を吸って膨らむ。体の輪郭が現れ、足がぴくっとする。まるで長い眠りの後のような伸びをした後、クマっぽくのっそのっそと動き出す。どこかコミカルだが、乾燥したモノが生き物に戻る瞬間だ。初めて見た時はあまりの衝撃に、國枝は「残りの研究者人生はこれに賭ける」と決意した。
　普段は水の近くで暮らす微生物で、乾燥などで環境が過酷になるとあえて干からびてモノになってやり過ごすクマムシ。生命活動は止まるが仮死状態でもなく、かといって生きているわけでも死んでいるわけでもない。
　モノだから、酸素も要らないし凍結させても大丈夫。宇宙空間に出されても平気で、９年間モノだったクマムシもいる。地球上の乾燥を生き抜くためにしては明らかにオーバースペックだが、これが究極の「乾燥耐性」だ。人間には到底できない芸当に國枝は毎回「耐えてくれてエライ」と心の中で応援してしまうという。
　出合いは偶然だった。ポスドクとして３０代に入り、デートでたまたま立ち寄った書店。当時は彼女だった今の妻がなんとなく早川いくを氏の「へんないきもの」という本を手にとった。「あ、クマムシ、これおもしろいよね」。熱い語りに促されてのぞき込むと、宮崎駿監督の映画「風の谷のナウシカ」の王蟲（おうむ）のような見た目の生き物がいた。かっこいい。最初は強烈な外観にひかれた。
　でも、その後も何かがひっかかった。強いとはどういうことなのか。気になって調べて知ったのが乾燥耐性だ。体の生命活動が止まるのだ。
　もしも生き物の体をほんの一瞬、止めて中をじっくり観察することができたら――。体内のすべての物質の位置を調べ、反応をシミュレーションできる。生き物の体の中で何が起きているのか、なぜモノの集まりが生き物になるのかが分かるはず。國枝の学生時代からの妄想をかなえてくれる生き物がいたとは。
　「クマムシをやります」。研究者が自分の生涯テーマを決める年齢的にギリギリのタイミングでの唐突な宣言だったが、研究室の教授も若手の自発的な提案に「おもしろい、ぜひやったらいい」と後押しした。
　とはいえ、手元にクマムシはいない。まずは実物の捕獲だ。「クマムシはどこにでもいる」。本を信じ、自宅のそばや大学構内の三四郎池とあちこちのコケを採って顕微鏡で観察する。でもいるのはほかの動物ばかり。
　結局、１匹目が見つかるまで１カ月。いかにも生き物がいなさそうなところを当たるのがミソだった。「ほかの生き物がいるところでは生存競争に負けてしまう」。モノでない時は意外と弱いらしい。
　ようやくクマムシの扱いに慣れ、研究成果を発表するようになると、意外に隠れファンが多いことを知る。「実は研究したかった」と異分野の研究者が応援してくれた。國枝が最初に出合ったかっこいいクマムシ以外にかわいいタイプがおり、「モデル生物のミツバチやカエル、ハエと比べればかわいさは断トツ」。強いのにかわいい、見た目でも研究者を魅了するクマムシのおかげで、今は共同研究も増えてきたという。＝敬称略
（鴻知佳子）
主な業績
乾燥耐性を解明
放射線防護に道
　クマムシの乾燥耐性は２００年ほど前から知られていた。だが、小さくて飼いにくいことからしくみの解明は進まず、外見の多彩さの報告という分類学的な研究がほとんど。「ネグレクテッド・アニマル」（無視されてきた生き物）の１つとも言われる。
　乾燥耐性は細胞を守るトレハロースの蓄積によるというのが長年の定説だったが、國枝らの研究によってトレハロースの関与は少ないことが分かってきた。強さの源は、細胞自体が丈夫なだけではなく傷を治す修復のしくみがあるからとみている。
　クマムシのゲノム解読にも取り組んでおり、得られる知見は細胞の凍結乾燥保存や放射線防護などに役立つ。
　くにえだ・たけかず　１９７１年、東京都出身。９３年東大薬学部卒。９８年東大大学院薬学系研究科博士課程修了。スイス・バーゼル大学博士後研究員、東大・産学官連携研究員を経て０７年から現職。

オリエンタル酵母工業――新薬開発支援の百貨店

　オリエンタル酵母工業（東京・板橋）が新薬開発支援サービスの拡充を急いでいる。製薬各社は新薬開発にかかる時間やコスト増に頭を悩ませており、安全性の評価や臨床試験（治験）などを外部委託する動きが強まっている。オリエンタル酵母は新しい試薬や検査受託など製品・サービスの幅を広げ、前臨床分野での新薬開発支援の“百貨店”を目指している。
　がんを移植したマウスにオリエンタル酵母の試薬を投与し、蛍光用画像診断装置に入れる。装置上部に付いた超高感度カメラを通して観察すると、がんの部分だけ黄色く光って見える。
　この試薬は通常の酸素濃度の環境では分解されるが、低酸素の環境では安定する特性がある。蛍光色素が標識となり、分解されずに残った部分が光って見える仕組みだ。
　がんや心筋梗塞にかかった部位は血液が足りなくなり低酸素状態になる。試薬で光った部分はこうした病気にかかっていると診断できる。
　研究者が病気の原因を調べる際は実験用動物を１週目、２週目と経過期間ごとに解剖して観察するケースが多い。オリエンタル酵母の試薬を使えば「動物を生かしながら体の中が見られるため、解剖せずに経過を調べられる」（バイオ事業を率いる新井秀夫取締役）と話す。
　こうした試薬なら、実験動物の使用をなるべく減らしたいと考える製薬会社や研究者の意向にも合致する。
　同社はパン用のイーストの製造が本業。菌の培養技術を応用して、酵母エキスの製造など医薬品開発を支援する事業を１９５０年代に始めた。主に実験用動物向けの飼料や微生物を培養する培地に使う。その後、遺伝子解析や薬効・安全性の試験受託などに事業領域を広げてきた。
　新薬開発は一般的に１５年ほどかかるとされるが、半分程度は候補物質の絞り込みや動物を使った前臨床試験が占める。新井取締役は「前臨床までの開発で総合的に相談できる会社は他にはほとんどない」と胸を張る。
　検査の受託サービスでは、実験にすぐ使えるようにあらかじめがん細胞を移植した動物の製作のほか、同社社員のサポートが受けられるレンタルラボ事業などにも力を入れる。
　様々な細胞に育つ新型万能細胞（ｉＰＳ細胞）の増殖に使う培地や分化の際に必要な酵素の開発など先端的な研究への対応も欠かさない。
　製品やサービスの品ぞろえはかなり幅広くなったが、「まだ隙間はある」（新井取締役）。事業領域を広げることで「ワンストップサービスにより近づける」（同）取り組みを強化する考え。
　同社の２０１１年３月期の連結売上高は６４０億円。バイオ事業は約４分の１を占める。国内では大学の研究費が頭打ちとなり、製薬会社も研究費を治験に重点的に配分している。
　「前臨床分野で国内市場が大きくなることは考えられない」（新井取締役）とみており、国内市場の落ち込みを補うため、経済成長が続くＢＲＩＣｓ市場に試薬の原料を供給するなど海外開拓にも力を入れ始めた。
《オリエンタル酵母工業の概要》　　　　　　
▽所在地　　　　　　東京都板橋区小豆沢３の６の１０
▽設　　立　　　　　　１９２９年６月
▽資本金　　　　　　２６億１７００万円
▽社　　員　　　　　　６３５人（単独）
▽事業内容　　　　　　酵母・食品・飼料・生化学製品の製造販売、受託試験業務

ｉＰＳ細胞、がん化しない作製法、阪大チーム、ＲＮＡを活用。

　大阪大学の森正樹教授らは２６日、様々な細胞に育つ新型万能細胞（ｉＰＳ細胞）の作製で、がん化しない方法を開発したと発表した。再生医療への応用が期待されているｉＰＳ細胞は、がんになる危険性があり、実用に向けて課題になっている。作製効率をさらに高めれば応用に道が開けると期待している。
　森教授らは、６０種類の候補の中から選んだ３種類の微小な生体分子「マイクロＲＮＡ（リボ核酸）」を専用の薬剤とともにヒトの脂肪細胞に振りかけて２０～３０日培養、ｉＰＳ細胞を作った。そのまま培養を続けているが、がんになる細胞はまだ見つかっていない。マウスとヒトの細胞で確認した。
　ｉＰＳ細胞は当初、皮膚などの細胞に外部から特定の遺伝子を運搬役のウイルスを使って組み込み作製していた。この方法ではｉＰＳ細胞ががんになってしまう事例がみられた。ｉＰＳ細胞から作った本人の細胞で、病気や事故で失った部位を治療する際の大きな問題となっている。
　マイクロＲＮＡを使う作製法は海外でも研究されている。しかし運搬役にウイルスを利用しているため、がんになるリスクが残っている。新しい方法ではウイルスを全く使わず、リスクを大幅に下げられるとみている。
　ｉＰＳ細胞の作製効率は約１％。京都大学の山中伸弥教授らが最初に開発に成功したときとほぼ同じ。研究グループは今後、加える薬剤などを工夫し効率を高めるとともに、１種類のマイクロＲＮＡでｉＰＳ細胞作製を目指す。成果は米科学誌「セル・ステム・セル」（電子版）に掲載された。
　ｉＰＳ細胞を使い脊髄損傷の治療を目指している慶応義塾大学の岡野栄之教授は「遺伝子を傷つけない新しい作製法として注目している」と話す。

統合失調症、武田、遺伝子の働き解明へ、米団体と連携、ＩＴ駆使、新薬開発目指す

武田薬品工業はＩＴ（情報技術）と最先端の生物学などを組み合わせ、統合失調症の一因とされる遺伝子を特定する研究を米国で始めた。同国の科学者団体の協力を得て患者の遺伝子を解析して体内での働きをシミュレーションし、仕組みを解明する考え。統合失調症は代表的な精神疾患で、世界の大手が治療薬の研究開発を続けている。武田薬品は遺伝子関連の最新技術と知見を総動員して２０１４年末までに解明を終え、１５年からの新薬研究の着手を目指す。 　体内では遺伝子の指示に基づいて作られるたんぱく質から、様々な細胞ができている。遺伝子は他の遺伝子を変化させ、神経伝達物質など体の様々な仕組みを作り出している。遺伝的な要素があるとされる統合失調症では健康状態とは異なる形で遺伝子の「変化のリレー」が起き、発症しているとの見方が有力。 　既存の統合失調症の治療薬は本来は別の疾患向けに研究していた場合もあるとされる。今回は最初から遺伝子に標的を定めて根本治療を目指す。 　研究では米科学者の有力な非営利組織（ＮＰＯ）のセージ・バイオネットワークス（ワシントン州）と武田薬品の研究者が協力する。まず統合失調症の患者と健康な人から遺伝子サンプルの提供を受け、体内の遺伝情報を正確に示すデータベース作りに入った。患者と健康な人の両方を比べ、どの部分が異なるかなどを確認。患者特有の遺伝子を見つけ、変化のリレーの一部を解明する。 　ただデータベースでは見つけられない、遺伝子同士が働きかけ合う関係が多数あるとみられている。このため武田薬品は次の段階として、コンピューターによるシミュレーションに着手する。ここでもセージ・バイオネットワークスの協力を得る。 　具体的にはＤＮＡ（デオキシリボ核酸）やＲＮＡ（リボ核酸）、たんぱく質の関連性を調べる「ネットワーク生物学」、統計学的な手法を使って遺伝情報を解析する「遺伝統計学」などの最新知識を組み込んで、シミュレーションの前提条件を決定。コンピューターで遺伝子同士の作用の組み合わせを無数に試し、患者の体内で起こっている状態に近い、疾患の予測モデルを作製する。 　同モデルは統合失調症が起きる仕組みを分子レベルで示す解明図となり、登場する遺伝子はすべて発症に関連すると考えられる。武田薬品は特に重要な役割を果たす遺伝子を特定し、それが作り出すたんぱく質を阻害する医薬品の研究開発に入る方針。モデル作製にかかる研究費は約３億円の見込みで、同社が全額負担。モデル完成から１年間は研究成果を独占するが、それ以降は世界の研究者らに無料開放していく考えだ。 人口の１％発症 　▼統合失調症　世界各国・地域で人口の約１％が発症するとされる。幻聴や妄想などが起きる「陽性症状」と、行動意欲が低下して引きこもりがちになる「陰性症状」がある。 　遺伝的な要素とストレスなどの環境要因が重なって発症するとされている。多くの場合は治療薬を適切に服用することで症状を抑えられるが、発病の仕組みは完全には解明されていない。