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世界で深刻化してきている、抗生物质が効かない「薬剤耐性菌」。何も対策を讲じなければ、2050年には薬剤耐性菌に関连した世界の死者数が年间1000万人に上るとの推计もあり、その蔓延を食い止めようと様々な対策や研究が行われています。　

生产技术研究所の杉原加织准教授が研究するのは、耐性菌の治疗薬として期待されている「抗菌ペプチド」という分子。人间や动物がバクテリアに感染したときに体内で生产される天然の抗菌薬です。

「私たちの体の中には何百种类もの抗菌ペプチドがあって、耐性菌を杀すこともできます。そのうえ、耐性が生まれにくい。抗生物质の开発と耐性菌の出现はイタチごっこで、ひどいケースだと新しい薬剤ができた数时间后には耐性菌が现れることもあると闻きます。抗菌ペプチドは数十年単位の时间が稼げるのではといわれています」

バクテリアの细胞膜中の脂质にくっつき、膜に穴を开けてバクテリアを杀していく抗菌ペプチド。问题は、人间の细胞膜も攻撃してしまうということです。すでに「ポリミキシン」というペプチド系抗菌薬が存在しますが、服用すると肾障害を引き起こすほどの副作用があることが知られています。そんななか、2024年に杉原先生が発见したのが、尝尝37と贬狈笔1という2种类のペプチドを混ぜると、耐性菌に対する毒性が高まり、人间の细胞に対する毒性は缓和されるという现象。现在、「ダブルコオペラティブ効果」と名付けたこの现象の原理解明に取り组んでいます。

「メカニズムは何なのか。この2つのペプチド以外にも同じ効果があるペプチドはあるのか。そういったことを调べています。もしダブルコオペラティブ効果が本当で、その现象を制御できるようになれば、2种类の抗菌ペプチドを混ぜるだけで抗菌性が高く、副作用が低い薬が作れるかもしれないと考えています」

脂质の基础研究からツール作りまで

大学教员だった父亲の影响で、子供の顷から研究者になりたいと思っていたという杉原先生。庆应义塾大学理工学部で理论物理を学び、东京大学工学系研究科の修士课程では半导体物理を研究しました。その后进学したスイス连邦工科大学の博士课程では、生物や医学の研究もしたいと生物物理工学分野に専门を変更します。

「もともとは生体分子を解析する装置を作っていましたが、その装置を使っている生物学者とよく话をするようになり、私もそれを使って何かを调べてみたいと思い始めました。それで少しずつ装置の开発侧から、装置を使って生体分子を解析する侧に移行していきました」

博士课程から现在まで先生が継続して研究してきたのが脂质。细胞膜を构成する生体分子で、膜にポコポコと入り込んだタンパク质と一绪に、免疫や五感、筋肉の动き、といった重要な体の机能をコントロールしています。亲水性と疎水性の両方の性质を持つ脂质の构造は石鹸と非常に似ていて、シャボン玉のように环境によって形を変える特性があります。「自己组织化」と呼ばれるこの现象をナノ単位で制御して、応用研究につなげようと研究してきました。

その一つがバイオセンサーの开発です。脂质の中には紫外线を当てると「メカノクロミックポリマー」という材料に変化するものがあります。外部から力を加えると発光するこのポリマーの特性を使って、ペプチドの薬剤耐性菌に対する攻撃力などの机能を予想できるようなセンサー作りに挑んでいます。

「ペプチドを使って抗菌薬を作るためには、多大にあるペプチドの组み合わせのなかからできるだけ强力なものを见つける必要があります。このツールが出来れば、すでに机能が明らかになっている抗菌ペプチドと似た机能をもつものを探し出すスクリーニングとして使えるのではと考えています」

抗菌ペプチド研究をさらに进めるために専门外の础滨についても勉强し、机械学习モデル作りにも挑戦しているという杉原先生。最终的に目指すのは创薬です。

「ある程度まで进んだら、共同研究先を见つけて研究していくことになると思います。ただ创薬には非常に长い时间がかかるので、死ぬまでにそこまで到达できればと思っています」

マスクに静电気をリチャージする

脂质の研究と并行して、东大に着任した2020年から取り组んでいるのがマスクの机能をよみがえらせる「マスク?チャージャー」の开発です。コロナ祸でマスク不足だった当时、不织布マスクを洗濯して再利用している病院があるということに危机感を持ち、取り组み始めた研究です。

不织布マスクは物理的なフィルター能力に加えて、静电気によってエアロゾルなどの小さな粒子を吸着することでウイルスの侵入を防ぎます。しかし湿気に弱い静电気。蒸し暑い夏などには急速にフィルター能力が失われていきます。その失われた静电机能を不织布マスクにリチャージできるのが、杉原先生が2023年に开発した「マスク?チャージャー」です。安全に高电圧を発生するためのコッククロフト?ウォルトン回路から构成されているこの装置。マスクを置き、盖を闭じて电源を入れると数秒で帯电させます。现在はさらに安全性を高めた第2机能モデルが出来上がりつつあるところで、2026年の商品化を目指して、株式会社桥本クロスと共同研究を行っています。マスク不足が解消した现在のターゲットは、大量のマスクを保管している自治体や工场などです。

「自治体などには大量のマスクが备蓄されています。ただマスクには使用期限があるため、数年に一度、ものすごい数のマスクが世界中で捨てられて、新しいマスクが购入されています。これは経済的にも环境的にも大きな负荷です。保存中に弱まってしまう静电気だけが问题であれば、もう一回バチンと静电気をつけてそれを使おうというのが今目指しているところです」

幅広い研究に挑戦し続ける杉原先生が、研究者として一番兴奋する瞬间は予想していたのと正反対のデータが出た时だと言います。「予想通りの结果が出た时には、ある意味何も学んでいないということです。逆のデータが出た时は、こうなるはずだという自分の思い込みが実は间违っていたということ。何が理由なのか。そこを突き止めることができれば、新しい発见につながります。『失败』を今后も大切にしていきたいです」