【OVERVIEW】爲兼顧實施低碳社會和經濟的持續增長，基於全新概念和科學技術的全新的「改變遊戲規則的技術」不可或缺。其中，近年來備受關注的是利用生物技術從二氧化碳（CO2）製造有用物質的「生物製造」技術。本文針對透過生物製造提供能源及有用物質的可能性，採訪了從2017年起擔任「地球規模課題之低碳社會實施」領域的研究開發營運會議委員、神戶大學副校長近藤昭彥教授。
近藤昭彥
神戶大學副校長、研究生院科學技術創新研究科教授
2017年起任「地球規模課題之低碳社會的實施」領域研究開發營運會議委員
擺脫對化石燃料的依賴
發揮合成生物學的優勢
旨在實施CO2淨零排放的「碳中和」成爲當今世界的潮流。在提倡氫能（H2）、自然能源、生質能等各種替代能源的背景下，JST（日本科學技術振興機構）於2017年在其「未來社會創造事業」專案中設立了「地球規模課題之低碳社會的實施」研究領域，以便從根本上削減CO2，確保能源穩定和能源利用的高效化，大力開展能夠改變遊戲規則的研發（圖1）。
圖1 創新行動計劃的五個重點技術領域和低碳社會領域的物件
出處:節選自「革新環境創新戰略」綜合創新戰略推進會議決定
在「地球規模課題之低碳社會的實施」研究領域擔任生物技術研究開發營運會議委員的是神戶大學副校長近藤昭彥。近藤教授的專業爲「合成生物學」，長期致力於生物煉製技術，以來自於動植物的生質能資源爲原料，製造出能替代化石燃料的新一代燃料、塑膠、纖維、精密化工產品等。近藤教授表示:「工廠排放出來的CO2被認爲是壞事，但如果能直接從CO2製造出有用物質，情況就會爲之完全改觀。使之成爲可能的就是合成生物學。」
提起生物工藝製造，也許馬上能想到的就是自古以來使用酵母製作的發酵食品。此外，醫療保健領域也很早就開始利用微生物和植物研發醫藥物，並以再生醫療和細胞治療等形式進行生物工藝製造。活用可創造前所未有高附加值的生物工藝，減量二氧化碳排放，尤其是擺脫對石油、風煤氣等化石燃料的依賴，開展能源供給、糧食與物質生產等領域的研究開發，已經成爲全球範圍内的迫切課題。
以糧食領域爲例，由於生產牛飼料牧草和玉米時產生的溫室氣體排放量較大，所以牛肉被認爲是畜牧業中導致溫室氣體排放最多的農牧產品。在耕地有限的情況下，隨着世界人口的增加，如何以低環境負荷的方式高效地生產人類所需的蛋白質，是一項重要的課題。近藤教授介紹道：「透過合成生物學，用CO2直接製造蛋白質等營養源在不久的未來也將成爲可能，有望解決糧食問題。這種‘生物製造’是傳統化學合成所無法模仿的。」（圖2）。
圖2 生物製造帶來的工業革命
聯合多領域產出成果
導入生物鑄造廠
使用微生物從H2和CO2製造有用的化學物質，無疑會爲低碳社會的實施帶來巨大貢獻。使其隊形變換爲產業的關鍵在於如何快速製作出具有所需功能的微生物。然而，要確定目標功能的基因並進行基因操作，需要花費10年乃至20年的時間，所以必須大幅縮短這一時間。使之成爲可能的生產工藝正是生物鑄造廠（圖3），它是在生物技術中融合IT、AI技術、機器人技術等數位技術的研究平台，透過DBTL循環構建起來的。
圖3 大幅提高微生物研發效率的生物鑄造廠
「Design」根據數萬種化學反應的組合，設計使微生物生產有用物質的代謝途徑；「Build」將設計好的代謝途徑投入到微生物中，使用機器人低成本構建；「Test」培養構建好的微生物，選拔優良微生物進行資料收集；「Learn」以獲取的資料爲基礎，利用AI提取、整理、積累有助於提高目的物質生產能力的知識，實施更好的Design。最終從Test隊形變換到生產工藝的開發。
「生物鑄造廠的概念正在全球逐漸成爲主導，但不可否認日本起步落後於人。日本的現狀是專業的個人研究人員很多，但研究人員之間沒有協作，所以生物產業未能推進。」近藤教授指出了日本的課題，而能解決該課題的正是生物鑄造廠。
近藤教授所屬科學技術創新研究科在大學内設置了有關生物乙醇發酵的試驗工場，以開展實證實驗，還起動了生物醫藥物的製造工廠。不切割DNA的基因體編輯技術也取得了成功。以上述技術爲基礎，神戶大學於2020年3月成立了初創企業「Bacchus Bio innovation」，起動了源自亞洲的商業化生物鑄造廠。近藤教授從小喜歡科學，被生質能所吸引。他表示，研究生時期在工學部操作化工技術的專案工程經驗現在仍在發揮作用。
生物鑄造廠是一種透過多個專業領域聯結而產生新事物的構想，該機制僅在一個研究室裏難以建立。這一觀點也適用於研究人員。近藤教授指出：「要想取得突破，研究人員之間的交流很重要。例如，在未來社會創造事業專案中，突破各類難關聚集在一起的研究人員，透過交流會等方式相遇交談，催生共同研究專案等新進展，取得了重大成果。」
近藤教授表示，低碳社會的實施需要今後的研究人員懷抱夢想和熱情致力於研究。他對新一代研究人員寄予厚望：「最近，好奇心旺盛的人似乎在減量。希望大家不要一股腦撲向那些受矚目的研究專案，而要把目光投向沒有人做的事情，在黑暗中勇往直前，用好奇心和熱情直面挑戰。」
（TEXT：伊藤左知子 PHOTO：伊藤彰浩）
原文：JSTnews 2023年1月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
