北海道センター　研究成果

バイオものづくり由来の廃棄物と廃水をまとめて処理してエネルギー回収
－嫌気性微生物による有機物分解とメタンガス生成が効率的に進む新型反応器を開発－
バイオものづくり研究センター 一色 理乃 研究員、黒田 恭平 主任研究員、成廣 隆 研究センター付らと、鹿児島工業高等専門学校 創造デザイン工学科 山田 真義 教授らは共同で、有機物を高濃度に含むバイオものづくり由来の廃棄物と廃水を、一括で処理してエネルギー回収も可能な装置「嫌気性バッフル連続撹拌一体型反応器」を開発しました。

麹菌に有⽤物質の“設計図”を素早く読み込ませる⽅法
—有⽤な⼆次代謝産物を⽣産させるための⻑⼤な⽣合成遺伝⼦を迅速に麹菌に移植する技術を開発—
バイオものづくり研究センター ⽟野 孝⼀ 主任研究員、細胞分⼦⼯学研究部⾨ ⼯藤 慧 主任研究員、末永 光 研究グループ⻑、モレキュラーバイオシステム研究部⾨ 新家 ⼀男 キャリアリサーチャーらは、麹菌への多重相同組み換えによる⻑⼤な⽣合成遺伝⼦の簡便で迅速な移植技術を開発しました。

共生システムを逆手に取る“トロイの木馬”型微生物は新しい生物農薬候補！？
－共生微生物と同じ手段で巧みにカメムシ体内の共生器官に侵入、異常増殖する病原微生物を発見－
バイオものづくり研究センター 菊池 義智 研究チーム長、電気通信大学 大学院情報理工学研究科 中根 大介 准教授、秋田県立大学 竹下 和貴 助教らの研究チームは共同で、共生微生物を装ってカメムシの体内に侵入し、最終的に宿主を死に至らしめる昆虫病原微生物を新たに発見しました。

土壌が害虫発生に関わる仕組みを解明
—土壌pHが農業害虫カメムシと腸内細菌の共生を制御—
バイオものづくり研究センター 伊藤 英臣 主任研究員、菊池 義智 研究チーム長、琉球大学農学部 下地 博之 准教授、電気通信大学大学院情報理工学研究科 中根 大介 准教授は共同で、土壌のpHが害虫と土壌細菌の共生関係を制御する重要な要因であることを解明しました。

トンネル掘削をする細菌！
－細菌が極狭通路を突破する仕組みをはじめて解明－
電気通信大学大学院情報理工学研究科の中根大介准教授・菅哲朗教授、立命館大学の和田浩史教授、産総研バイオものづくり研究センターの古林真衣子主任研究員・菊池義智研究チーム長らの研究グループは、細菌が自らのべん毛を細胞に巻き付けて回転させることで、“トンネル掘削機”のように幅1マイクロメートル程度の極めて狭い通路を突破できることを発見しました。

ハイドレートの水分子カゴ状構造、カゴの分子が同じでも複数の形をとることを発見
－環境にやさしいエネルギー・環境材料設計に向けた水分子の結晶構造制御に新しい視点－
エネルギープロセス研究部門 神裕介 研究グループ長、竹谷敏 上級主任研究員、長尾二郎 副研究部門長、物質計測標準研究部門 藤久裕司 研究グループ付は、国立大学法人北海道国立大学機構 北見工業大学 木田真人 准教授とともに、炭素（C）と硫黄（S）を含む六員環の化合物「チアン（C5H10S）」が、水分子を二種類の異なるクラスレートハイドレート結晶（構造II型と構造H型）を組み上げる現象を発見しました。

機能性タンパク質を大量に生産できる植物を開発
－RNAサイレンシング機構を抑制しつつ正常な形態形成を維持する植物体を作出－
バイオものづくり研究センター 松尾幸毅 主任研究員は、RNAサイレンシング機構を抑制することで機能性タンパク質を生産する高い能力を持ちながら、正常に成長して種子も作ることができる植物体を作出しました。

メタン生成アーキアに寄生するバクテリア
－未知バクテリアの巨大系統群「CPR」に属する超微小バクテリアの培養に成功－
生物プロセス研究部門 微生物生態工学研究グループ、黒田恭平 主任研究員、中島芽梨 技術研修員、成廣隆 研究グループ長らと、国立研究開発法人海洋研究開発機構のMasaru K. Nobu（延優）主任研究員は、北海道大学、東北大学と共同で、メタン生成アーキアに寄生する超微小バクテリアの培養に成功し、新属新種として記載しました。（詳しくはリンク先をご覧ください）

地下微生物はメタノールで飲みニケーション！？
－天然ガス成因のカギとなるメタノールを介した微生物共生を発見－
国立研究開発法人海洋研究開発機構（JAMSTEC）超先鋭研究開発部門超先鋭研究開発プログラムのMasaru K. Nobu (延 優) 主任研究員、産総研生物プロセス研究部門の加藤 創一郎上級主任研究員、五十嵐 健輔主任研究員、地圏資源環境研究部門の眞弓 大介主任研究員らの研究グループは、暗黒の地下生態系に潜む微生物のメタノールを介した共生が、新たな天然ガス生成経路を支えていることを発見しました。（詳しくはリンク先をご覧ください）

沿岸域でのポリヒドロキシ酪酸（PHB）生分解のカギは微生物叢の多様性
－生分解性プラスチックの海洋での生分解性評価試験の期間短縮へ一歩前進 －
生物プロセス研究部門 成廣隆 研究グループ長、黒田恭平 主任研究員、バイオメディカル研究部門 日野彰大 主任研究員、中山敦好 キャリアリサーチャーと、独立行政法人 製品評価技術基盤機構 バイオテクノロジーセンター 三浦隆匡 主査、企画管理部　紙野圭 課長は、沿岸域において海水に含まれる微生物叢の多様性が生分解性プラスチックの一種であるポリヒドロキシ酪酸（PHB）の生分解に重要であることを見いだしました。（詳しくはリンク先をご覧ください）

“ホタルの光”を簡便に合成する方法を開発！
－病原菌の検出などに使う発光物質ルシフェリンを環境にやさしく製造－
名古屋大学大学院生命農学研究科の西川俊夫 教授、加藤まりあ 博士後期課程学生、土橋一耀 元博士前期課程学生は、産業技術総合研究所生物プロセス研究部門の蟹江秀星 主任研究員、中部大学応用生物学部の大場裕一 教授との共同研究で、ホタルの生物発光で使われる発光物質ルシフェリンの実用的なワンポット合成に成功しました。

地下微生物が天然ガスの起源を偽装!?
－起源の見直しを促す新発見が天然ガス鉱床探査の未来を変える－
産総研は、マサチューセッツ工科大学と共同で、地下に生息するメタン生成古細菌（メタン菌）が、熱分解起源の天然ガスの「指標」を生物起源のものに変えてしまうことを発見しました。これにより、これまでの天然ガスの起源や資源量に関する情報が大きく変わる可能性があり、これまで見落とされていた新たな天然ガス鉱床の発見につながることが期待されます。

フンで見つける魚の病気
－個体を傷つけることなく陸上養殖魚の病気を見つけ出すバイオマーカーを特定－
バイオメディカル研究部門 先端ゲノムデザイン 研究グループ 竹内 美緒 主任研究員、生物プロセス研究部門 成廣 隆 研究グループ長、黒田 恭平 主任研究員は、国立研究開発法人 理化学研究所環境資源科学研究センター 環境代謝分析研究チーム 菊地 淳 チームリーダー、近畿大学農学部 永田 恵里奈 講師と共同で、冷水病に感染した魚のフンにさまざまな特徴的物質・微生物を発見し、これらを病気の早期発見のためのバイオマーカーに利用できることを明らかにしました。

PET原料製造廃水の効率的処理技術の開発に成功
微生物生態工学研究グループ 黒田 恭平 主任研究員、成廣 隆 研究グループ長らは、国立大学法人 北海道大学大学院工学研究院 環境工学部門 中屋 佑紀 助教、佐藤 久 教授ら、国立大学法人 長岡技術科学大学技学研究院 環境社会基盤系 幡本 将史 准教授、技術科学イノベーション系 山口 隆司 教授ら、独立行政法人 国立高等専門学校機構 鹿児島工業高等専門学校 都市環境デザイン工学科 山田 真義 教授、山内 正仁 教授らとともに、ペットボトルなどに用いられるポリエチレンテレフタレート（PET）の原料であるテレフタル酸を含む製造廃水の効率的な処理技術を開発しました。

昆虫は腸内微生物で病気に強くなる
－腸内微生物が腸管を突破して昆虫の免疫系を活性化することを発見－
生物プロセス研究部門 菊池 義智 研究グループ長は、フランス国立科学研究センターと共同で、害虫が腸内微生物の力で病気に強くなる仕組みを初めて解明しました。

フェノールを含む廃水の処理の成否を左右する微生物群を特定
― メタン生成アーキアと共生する微生物の管理が鍵 ―
生物プロセス研究部門 微生物生態工学研究グループ 黒田 恭平 主任研究員、成廣 隆 研究グループ長らと、独立行政法人 国立高等専門学校機構 鹿児島工業高等専門学校 都市環境デザイン工学科 山田 真義 教授、山内 正仁 教授は、酸素のない環境（以下「嫌気性環境」という）で、廃水に含まれるフェノールの分解に関与している微生物群を特定し、分解経路を推定しました。さらに、廃水処理反応器の運転温度が変化すると、汚泥顆粒が肥大化し反応器外へ流出するバルキング現象が発生することを確認し、その原因となる微生物を推定しました。

廃水処理に利用される活性汚泥プロセスに共通する微生物群を特定
－微生物同士の捕食・寄生が安定した廃水処理に寄与－
生物プロセス研究部門 微生物生態工学研究グループ 黒田 恭平 研究員、成廣 隆 研究グループ長らは、環境創生研究部門 羽部 浩 副研究部門長、堀 知行 上級主任研究員ら、ならびに国立大学法人 長岡技術科学大学技学研究院 環境社会基盤系 幡本 将史 准教授、技術科学イノベーション系 山口 隆司 教授らと共同で、国内の産業廃水ならびに都市下水処理施設で運転されている７つの活性汚泥プロセスから、３年間にわたり繰り返し採取したのべ600個の複合微生物試料について、その微生物叢データを解析しました。その結果を基に、全プロセスに共通して存在する微生物群を特定し、それらのゲノム情報から捕食あるいは寄生作用を有する微生物群が多数含まれることを見出しました。

NEDOスマートセルプロジェクトの成果が製品化に結実
－体外診断用医薬品原料の供給を通して国内外の脂質異常症の検査に貢献－
NEDOのスマートセルプロジェクトで旭化成ファーマ（株）は産業技術総合研究所と、体外診断用医薬品の原料となる酵素コレステロールエステラーゼの生産効率向上に取り組み、今般、本成果を活用して生産したコレステロールエステラーゼ（製品名：CEN II）の製品化を達成しました。6月30日より、販売を開始します。
このスマートセルは、コレステロールエステラーゼの分泌生産量を野生株の30倍以上に向上し、従来の育種法ではできなかった高生産型スマートセルの構築を初めて実現したものです。これを活用したCEN IIを体外診断用医薬品原料として国内外に供給することを通じ、脂質異常症の検査に貢献します。

アルツハイマー病の神経傷害を抑制するペプチドを発見
― 安価で有効な新規治療法の開発への貢献に期待 ―
北海道大学大学院薬学研究院の鈴木利治特任教授（認知症先進予防・解析学分野）、同大学大学院生命科学院博士後期課程（研究当時）の齋藤 遥氏、浜松医科大学の尾内康臣教授、生物プロセス研究部門の羽田沙緒里主任研究員、浜松ホトニクス株式会社中央研究所の塚田秀夫主幹、株式会社ペプチド研究所の熊谷久美子サイエンスアドバイザーらの研究グループは、脳内で分泌されるペプチドの「p3-Alcβ」が神経細胞中のミトコンドリアを活性化することにより、アルツハイマー病の原因因子であるアミロイドβが引き起こす神経毒性を抑制することを見出しました。