先生に聞いてみた

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京都先端科学大学先生に聞いてみた

髙瀨 尚文 教授

今回の「先生に聞いてみた」では、「本学の研究は、社会が求める豊かさや健やかさを実現するための“バイオサイエンスとバイオテクノロジーの良き仲立ち”でありたい」とお話されるバイオサイエンス学科の髙瀨先生に、いろいろ聞いてみました。

サイエンスでもテクノロジーでもない、その中間に位置する研究活動で、 豊かで健やかな、いのちと社会づくりに貢献するために。

日本語ENGLISH

Q: 先生は、子どものころから生き物に関心があったのですか。

出身は、千葉県の市川市です。東京駅まで20分ぐらいの距離ですから、ほとんど東京ですね。子どものころから生き物が好きでした。幼稚園の卒園式で「将来は、昆虫学者になりたい」と言っていたそうです。附近の空地や原っぱや池で、バッタやザリガニ、カエルなどを採集していました。ごく自然に生き物にふれ、好きになり、関心をもつようになっていったのでしょうね。
そして高校1年生の時、DNAの話を聞く機会があって、漠然と「大学では分子生物学をやろう」と決意し、大学は北海道大学に進学しました。当時の私は、分子生物学を学ぶには微生物が最適と考え、農学部・農芸化学科にある微生物工学研究室で微生物の増殖に関するテーマで卒業研究に取り組みました。微生物は、新しい環境に移されると、すぐに増殖(細胞分裂)を開始するのではなく、増殖のための準備期間を必要とします。しかし、細胞が分裂を開始するために、そこでどんな準備をされているのか分かっていなかったのです。それを解明しようというのが研究テーマでした。何より、増殖(細胞分裂)という言葉が心に響きました。
こうして、増殖(細胞分裂)を通じて「生命とは何か」、それを「分子の目で見てみたい」、さらには「生き物の生きているその仕組みを知りたい」という、私なりの分子生物の探求が始まりました。そのまま大学院の修士課程に進学し、毎日、微生物を培養しては、膜の物質輸送を分析する日々を過ごしていました。博士課程への進学を機に、農学研究科から理学研究科に移り、遺伝子の発現調節の仕組みの解明を研究テーマとした分子生物学の道を歩み始めることになりました。その時の研究材料がコムギだったこともあり、植物研究に関わりながら、研究所、大学、研究機関を経て、バイオ環境学部の開学とともに本学に移ってきました。

Q: 現在の研究に対する思いをお話しください。

基礎的な研究から、応用的な研究まで、多岐にわたる研究活動を経て、今思うのは、経済産業省系の研究機関での研究業務が、今の研究に対する思いの形成に大きく影響しています。この研究機関は、気候変動に関する枠組条約である京都議定書を受けて設立されたことから、私が所属した植物グループのミッションは、大気中二酸化炭素の吸収源となる植生の拡大と、化石資源に代わる資源植物の創製でした。誰かが環境問題を解決するのではなく“自分たちが”という意識が強くなり、地球環境問題がリアルな課題でした。また、産業界が求める研究と基礎的研究との距離の大きさを痛感させられました。基礎的研究の成果の多くは、産業界が活用したい水準に達していないと納得せざるを得ない場面を多く経験したからです。

基礎的な学問としてのバイオサイエンスと、実践的な学問としてのバイオテクノロジーとの間にある溝を埋める、その“仲立ち”となる研究を目指しています。これは、どちらが先行して、どちらが重要かということではなく、現在の社会の要請に応えるためには、バイオサイエンスでもバイオテクノロジーでもない、その中間に位置する研究活動が不可欠であると思っているからです。
たとえば、基礎的研究で得た成果を仮に「発見」と表現してみましょう。この発見は、私たちが暮らしている社会で応用・活用されてこそ、ほんとうの「成果」と言えるのではないでしょうか。
何かを創り出すために、基礎的な研究成果を産業界で活用できる水準にまで高める。そして、実用化に向けた明確な戦略を社会に提案し、その実現可能性を社会に示すことで、産業界が納得し、実際に生活に活かせてこその学問だと思っています。夢を追うことは、もちろん素晴らしいことですが、それを実現してこその夢であって欲しいと願っています。

従って本学での研究は、社会が求める豊かさや健やかさを実現するための「バイオサイエンスとバイオテクノロジーの良き仲立ち」でありたいということを根本に据えた活動と考えています。

 

Q: たとえば、具体的に学内でどんな研究活動をされているのでしょうか。

遺伝子やタンパク質の研究を通じて、植物が持つ潜在能力を発見し、引き出す研究活動です。学生とともに取り組んでいる研究活動の一端を紹介しましょう。

亀岡キャンパスの近隣にある京都府農林水産技術センターとの連携で、丹波黒大豆の品種改良を念頭に遺伝子研究に取り組んでいます。丹波黒大豆は京丹波地方の地域特産物で、おせち料理用の煮豆として最高級ブランドです。加えて、10月中旬に収穫できる枝豆も大人気となっていますが、残念なことに、枝豆の旬は10月中旬から下旬のわずか2週間ほどです。そんな丹波黒枝豆でしたが、京都府は早生品種を育成し、8月~10月に拡大した丹波黒枝豆のリレー出荷を可能にしています。その結果、私たちは夏から秋まで丹波黒枝豆を楽しめるようになり、生産農家は出荷機会が増えることで売上の増大が見込めるわけです。こんな丹波黒大豆の早生品種ですが、さらなる品質の向上が求められています。そこで、丹波黒豆の枝豆用早生品種の高品質化を念頭に、私たちは、遺伝子レベルでの研究に取り組んでいます。その取り組みの1つが、丹波黒大豆の早生品種がもつ早生遺伝子の探索です。早生遺伝子が発見できれば、早生化となった不思議を解明する糸口になるだけではなく、早生遺伝子を応用した育種技術が開発されます。

食料の安定的多収は、生産農家にも消費者にとっても大事な課題です。そこで、大豆の多収性品種を開発することを目的に、窒素固定を担うことで有名な「根粒」の老化とその制御に関わる遺伝子を追い続けています。その糸口をつかみかけていますので、研究を推し進め、根粒のアンチエイジングによる多収性品種の開発につなげていきたいと思っています。

私たちの興味は植物に留まらず、植物と微生物の相互作用にも注目しています。植物単独あるは微生物単独では現れない能力が、共生することで初めて現れることがあります。先程紹介した「根粒」は、大豆の植物細胞に根粒菌とよばれる細菌が共生することで形成される構造物です。ご存知のように「根粒」の働きといえば窒素固定です。しかし窒素固定能力は、大豆の植物細胞単独あるいは根粒菌単独では発現せず、両者間で共生関係が成立することで初めて発現するのです。この事例から分かるように、植物だけに目を向けた研究では、植物がもつ「潜在能力」を見落とすことがあるのです。そこで、私たちは、植物とその表面に常在する微生物の関係に注目し、植物の健康状態を管理する微生物の役割を研究調査しています。また最近、森林にも目を向け、樹木と共生関係を結ぶ菌類、例えばマツタケを含むキノコの研究にも着手しました。こうした植物と微生物の相互作用の研究を推し進め、相互作用を礎にする共生工学への展開を図りたいと思っています。

Q:学生たちを見ていて、感じておられること。ご要望があれば。

素直というか純朴な学生が多いというのが、全体的な印象です。卒業研究のテーマを選択する時は、学生たちの希望を叶えるようにしています。と言いますのは、卒業研究は学生たちが好きな学びを探求できる最後の機会かもしれないからです。ですから、卒業研究では、自らの思いが駆動する「研究への情熱」を育みながら、試行錯誤をいっぱい繰り返し、その中で多くのことを学んで欲しいですね。そんな1年間を過ごせるように、研究室に配属されるまで、基礎的な学びをしっかりと積み上げて欲しいと思っています。
また研究には、長期的な視点が必要です。卒業研究自体は1年間ですから、できることも限られてきます。研究は、先輩から後輩へと受け継がれることではじめて進んでいきます。実際、指導している学生たちも自分のミッションの理解が深まるにつれて、真面目に取り組む姿から、夢中になって取り組む姿へと変貌していきます。まるで、駅伝のたすきリレーを見ているようです。また、プロジェクトによっては、複数の学生たちとチームを組むこともありますね。本学の学外の方たちと連携しながら進めることも多くあります。そういう意味では、自分一人の活動というだけではない、自分以外の人との研究活動を通したつながりも大切になってきます。ですから、日々のコミュニケーションについても、身につけて欲しいですね。必ず、こうした経験は、社会に出てからも活きてきますから。

Q:研究活動以外で、ユニークな体験をお聞かせください。

北海道の大学では、『ヒグマ研究会』というサークルに所属して、文字通り、ヒグマの生態調査をしていました。このサークルに入るために北海道大学を選んだ先輩や、“ほんもの”のヒグマの研究家になった先輩たちもいます。私の動機は「北海道の大自然の中に立ってみたい」、「でも山岳部というのも…」という程度だったのですが、入ってみてほんとうに楽しかった。大雪山や知床岬などでテントや山小屋で生活をしながら、ヒグマの足跡をトレッキングしたり、糞を持ち帰って食性を調べたりして、ヒグマの生態を調査するのです。先輩たちのさまざまな伝説を聞いていますので、真新しい糞の塊を発見した時は「今も、この辺りに…」と思いが巡り、ドキドキ感200%ですね。

分子生物学という、ミクロの世界に興味をもって北の大地に立った私でしたが、大自然とともに生きているヒグマを通じて壮大なマクロな世界を実感したのです。「自然から生物のみを抽出してしまうと、生物のことはわからない」「人を無視して自然のみを見ていても、自然は分かりえない」…。ヒグマ研究会での体験は、私にとって、より大きく広い視野で、「生命とは何か」また「生きていくための環境とはどうあるべきか」を意識させるに十分な貴重な時間となったと、しみじみと思い返しています。


Professor TAKASE Hisabumi

In this edition of “Tell Us Teacher,” we asked Professor Takase of the Faculty of Bioenvironmental Science, who told us about he wants his research to act as a mediator between bioscience and biotechnology to realize the wealth and health that society needs.

Contributing to healthy lives and a healthy science, not through science or technology but somewhere in-between.

Q:Have you been interested in living things since you were a child?

I am from Ichikawa City in Chiba Prefecture. It takes about 20 minutes to get to Tokyo Station, so I’m mostly in Tokyo. I have loved living things since I was a child. At my kindergarten graduation ceremony, it seems that I said that I wanted to be an entomologist in the future. I used to collect grasshoppers, crayfish, frogs, and other creatures in the vacant lots, fields, and ponds around my neighborhood. I suppose that I came into contact with living things quite naturally, came to like them, and developed an interest in them.

When I was a freshman in high school, I had a chance to hear about DNA, and I vaguely decided that I would study molecular biology at university. At the time, I thought that microorganisms were the best way to study molecular biology, so I worked on my graduation research on microbial growth in the microbial engineering laboratory of my university’s department of agricultural chemistry in the faculty of agriculture. When microorganisms are transferred to a new environment, they do not immediately begin to proliferate (divide) but require a preparation period for growth. However, it was not known what preparations are made before the cells start dividing. The theme of my research was to understand this. Above all, the word “proliferation” resonated with me.

Thus, through proliferation, I began my own exploration of molecular biology, seeking to understand “what life is,” “to see it through the eyes of molecules,” and “to learn about the mechanisms of living things.” I went on to the master’s course at the graduate school and spent my days cultivating microorganisms and analyzing their membrane transportation. Later during my doctoral program, I moved from the graduate school of agriculture to the graduate school of science, where I began my career in molecular biology, focusing on the elucidation of the mechanisms of gene expression regulation. Since wheat was my research material at that time, I was involved in plant research and worked in research institutes, universities, and research organizations before moving to Kyoto University of Advanced Science when the Faculty of Bioenvironmental Science was founded.

Q:What are your thoughts on your current research?

After going through a wide range of research activities from basic to applied research, I now think that my research work at a research institute affiliated with the Ministry of Economy, Trade and Industry has greatly influenced the formation of my current thoughts on research. Since this research institute was established in response to the Kyoto Protocol, a framework treaty on climate change, the mission of the plant group to which I belonged was to expand vegetation as a sink for atmospheric carbon dioxide and to create resource plants to replace fossil resources. I became more aware that it was not up to someone else to solve environmental problems, but rather up to us, and global environmental problems were a real issue. I was also made keenly aware of the great distance between the research required by industry and basic research. This is because I experienced many situations where I had to convince myself that many of the results of basic research were not up to the level that industry wanted to utilize.

Our goal is to bridge the gap between bioscience as a basic discipline and biotechnology as a practical discipline and to act as a “go-between”. This is not because one is more important than the other, but because I believe that in order to meet the demands of today’s society, research activities that are neither bioscience nor biotechnology, but are positioned in between the two, are essential.

For example, let’s hypothetically describe the results obtained through basic research as “discoveries.” I believe that these discoveries can be called real “achievements” only when they are applied and utilized in the society in which we live.

In order to create something, basic research results must be raised to a level that can be used in industrial settings. Then, by proposing a clear strategy for practical use to society and demonstrating its feasibility, the industrial sector is convince, and I believe that this is the kind of learning that can actually be utilized in daily life. Of course, it is wonderful to pursue one’s dreams, but I think my dreams will only be realized once they become “achievements”.

In short, my research at this university is fundamentally based on the idea that I want to be a “good mediator between bioscience and biotechnology” to realize the richness and health that society demands.


 

Q:What kind of research do you do on campus, exactly?

My research involves discovering and bringing out the potential of plants through the study of their genes and proteins. Let me introduce some of the research activities that I am engaged in with my students.

In collaboration with the Kyoto Prefectural Technology Center for Agriculture, Forestry and Fisheries, which is located near the Kameoka campus, we are conducting standard research with a view to improving a cultivar of Tamba black soybeans. Tamba black soybeans are a local specialty of the Kyotamba region, and are the highest-grade brand of beans used in Osechi (New Year’s Eve) dishes. In addition, edamame (green soybeans), which can be harvested in mid-October, are also very popular. Unfortunately, the season for edamame is only about two weeks from mid to late October. However, the Kyoto Prefectural Government has bred an early maturing variety of edamame that allows for relay shipments of Tamba black edamame that extends from August to October. As a result, consumers can enjoy Tamba black edamame from summer to autumn, and farmers can expect to increase their sales by having more opportunities to ship. However, there is a need to further improve the quality of this early maturing variety of Tamba black edamame. Therefore, we are working on research at the genetic level to improve the quality of early maturing varieties of Tamba black soybeans for edamame. One of our efforts is the search for early maturing genes in early maturing varieties of Tamba black soybeans. If we can discover the early maturing gene, it will not only provide a clue to the mystery behind the early maturing of the green soybeans, but it will also enable us to develop breeding technology that applies this early maturing gene to other things.

Stable and high yielding food is an important issue for both farmers and consumers. Therefore, to develop high-yielding soybean varieties, we are continuing to pursue genes involved in the aging and regulation of rhizobium, which is famous for its role in nitrogen fixation. We have found a clue to this problem, and we would like to continue our research to develop high-yielding varieties via the anti-aging of rhizoids.

Our interest is not limited to plants, but also focuses on the interaction between plants and microorganisms. Some abilities that do not appear in plants alone or in microorganisms alone may appear only through symbiosis. The “rhizoids” I mentioned earlier are structures formed by the symbiosis of bacteria called rhizobia with soybean plant cells. As we all know, the function of rhizoids is nitrogen fixation. However, the ability to fix nitrogen does not occur in soybean plant cells alone or in rhizobia alone, but only when a symbiotic relationship is established between the two. As can be seen from this example, research that focuses only on plants may overlook the “potential” of plants. Therefore, we are focusing on the relationship between plants and the microorganisms indigenous to their surfaces, and researching the role of microorganisms in managing plant health. Recently, we have also turned our attention to forests and started research on fungi that form symbiotic relationships with trees, such as mushrooms including matsutake. I would like to promote research on the interactions between plants and microorganisms and develop symbiotic engineering based on these interactions.


Q:What do you feel when you see the students? Do you have any requests?

My overall impression is that most of the students are very honest. When choosing a theme for their graduation research, I try to fulfill the wishes of the students. This is because graduation research may be the last opportunity for some students to explore their favorite field of study. Therefore, I hope that they will learn a lot from their graduation research by repeating a lot of trial and error methodologies while developing a “passion for research” driven by their own ideas. I would like students to build up their basic research skills until they are assigned to a laboratory so that they can spend a year like that.

In addition, research requires long-term perspective. Graduation research itself lasts only one year, so there is a limit to what you can do. Research progresses only when it is passed on from senior students to junior students. In fact, as the students I supervise deepen their understanding of their own mission, their attitude changes from one of seriousness to one of enthusiasm. It is like watching a relay race. Also, depending on the project, I sometimes work in teams with multiple students. We often work in collaboration with people outside the university. In that sense, students need to connect with others through their research activities, and not just work by themselves. Therefore, I would like students to learn how to communicate with others on a daily basis. People skills will surely come in handy after they enter the workforce.

Q:Please tell us about your unique experiences outside of your research activities.

At university in Hokkaido, I belonged to a club called the Brown Bear Study Group, and we were literally researching the ecology of brown bears. Some of my seniors chose Hokkaido University to join this club, and some of them became “real” brown bear researchers. My motivation for joining the club was just that I wanted to stand in the wilderness of Hokkaido, but I was not sure if I wanted to join the mountain club. While living in tents and mountain lodges on Mt. Daisetsu and Cape Shiretoko, we trekked through the woods following brown bear tracks and brought back their feces to study their feeding habits. I have heard various legends about brown bears from my predecessors, so when I find a brand-new clump of feces, I am 200% thrilled, thinking, “That bear is still around here!”

I had come to the great wilds of the north with an interest in the microscopic world of molecular biology, but through the brown bear, which lives in harmony with nature, I realized the magnificent macroscopic world. If you extract only living things from nature, you will not understand them, and if you ignore people and look only at nature, you will not understand nature. My experience with the brown bear research group was a valuable time for me to become aware of “what life is” and “what the environment should be for life” from a larger and broader perspective.

髙瀨 尚文 教授たかせ ひさぶみ

バイオ環境学部 バイオサイエンス学科

千葉県出身。理学博士(北海道大学)。北海道大学大学院理学研究科博士課程植物学専攻。岡崎国立共同研究機構・基礎生物学研究所・講師、日本学術振興会・特別研究員、名古屋大学・理学部・助手、奈良先端技術大学院大学・バイオサイエンス研究科・助手、財団法人地球環境産業技術研究機構・主任研究員を経て現職。専門分野は、「植物細胞工学」「植物デザイン学」。担当科目は、「植物生化学」「植物細胞工学」「作物栽培実習」「植物バイオ実験」等。

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