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AKスクリ-ニング


天然の果実や食物が自然に発酵し、原始時代の酒になったように発酵と云う現象は地球上の生命体の誕生と共に発生していたと思われます。
発酵産業は、その昔家内的手工業として始まり以来長い歴史がありますが、その主役である微生物自体に関する基本的な認識が欠けていたため、その進歩は遅々としていました。
日本でも、発酵学が意識される前から酒は造られており、発酵食品としても、味噌、醤油、納豆は広く知られるところであり偶然の産物と云われるものもあります。
発酵現象が科学として認識されたのは19世紀中頃でパスツ-ルの自然発生説の検討、生命体は生命体より生ずる、発酵現象は微小生命体の行う化学変化にもとづく現象である。
この二つの基本的事実が明らかにされ、発酵学が確立され純粋培養法が確立されます。
近代工業としてのスタ-トは第二次世界大戦期のペニシリン開発を契機としています。
これは、フレミングによって偶然にブドウ球菌の寒天培地にとびこんだ青黴の周りのブドウ球菌が溶かされているのを発見した事で、世界で最初に臨床的応用に成功した抗生物質で、その後、土壌から放線菌を分離したワクスマンのストレプトマイシン等抗生物質を大量に獲得するために、発酵技術は近代化し工業化されたと云われています。

土壌を採取、上澄みを寒天プレ-トに塗布して、コロニ-を作りコロニ-を釣って振盪培養機で液内培養に移行する。培地組成、培養温度、振盪数を決定しフラスコ振盪培養を開始する。培養条件を変え試行錯誤を繰り返し化合物あるは抗菌活性をみる、実験の失敗は意味のない事ではなく、そこには存在しないと云う検証を得たという事で偶然の成果に期待する事ではなく必然の成果にたどり着くためには、この地道な作業の繰返しが必要とされてきました。
このスクリ-ニング技術、探索から始まり大規模生産に至る一連の発酵生産はその実績業績から一つの方法論に収斂して行ったと思います。
天然物から新しい有用物質を期待する事は難しいと言われ始めた時に二重螺旋構造が明らかになり、新しい技術として遺伝子組み換えが始まりました。
目的とする遺伝子を組み込むことで、目的とする物質が獲得できると云われバイオテクノロジ-の大きな流れは、それまでの地味で時間と忍耐を必要とする自然界からの探索を過去のものとしていったと思います
本来で言えば、微生物にもともと存在している遺伝子が突然現れた事では無い筈なのに、二つの技術に分化されて、
ニューバイオ、オールドバイオと云われる様になりました。
バイオテクノロジ-も真空管の巨大な塊だったコンピュ-タ-が半導体、集積回路の開発と長い年月と巨額な資金の投入の結果、PCになりいわゆるスマ-トフォンになった様に解決開発されなければならない課題が当然あった筈ですが、もうそこにスマ-トフォンが存在するかのように喧伝され一大ブ-ムになりました。
微生物研究は農学から分子生物学へ移行していったと思います。その結果、振盪培養は放線菌に代表される有用物質探索の培養から組換え大腸菌の培養へ用途が変わっていきました。
新しいものを探すためには培養する条件を変えると云う事から、この条件で取れるものを探すと云う様に変わっていったと思います。

自然界の土壌1g中には、約1億の細菌、1000万の放線菌、100万の黴が存在しているといわれています。微生物研究は自然界に存在する圧倒的な微生物の種と数量、その数量からくる多様性に対して、対応する培養手法を持っていただろうか、一つの放線菌、一つの属に対応するだけの手法だったのではないだろうか。

AK通気スクリ-ニングはジャ-ファメンタ-に劣るフラスコの酸素移動を解決する為の研究から始まりました。連続的に空気をフラスコ内に導入するために、フラスコが偏芯回転する力を利用する事を考え、フラスコ側面に穴をあけ強制的にフラスコ内に空気を取り入れる事を試みました。
しかし開けた穴にはフィルタ-を取り付けなければならず、振盪による液飛沫がフィルタ-に付着するとコンタミの原因となり実用になりませんでした。次にフラスコの綿栓に代わる換気能があるフラスコ栓の開発を試みました。
フラスコの偏芯回転により栓の開口部が押し出され空気を取り込みますが、完全に空気が取り込まれないうちに栓は引く方向に移動するため空気を残してしまいこの動作の繰り返しになります。また、フラスコの首部で空気がぶつかりフラスコ内部には到達しません。
恒温槽付き振盪機では温度を制御するための循環風がありフラスコへの単純な空気取り込み栓は事実上不可能と判断、強制通気に対応するシステムとしてのAKリアクタ-を考えベントプラグを開発し特許を取得ました。
この研究はいわゆるミニジャ-を意識したものであったのでフラスコの形状を円筒としました。
酸素律速の解消で新しい結果が得られるのではないかと放線菌による実験を開始、提供をうけた4種の菌株のうちの一つが明らかにコントロ-ルにはない挙動を示しました。
数回の実験で連続する酸素の供給が培養結果に及ぼす影響を確認する事が出来ました。
この間に気相と液相でのO₂、Co₂の移動を検証、ミニジャ-での酸素供給はスパ-ジャ-を用いる事で直接に液相に空気を送ります、AKシステムでは空気はフラスコ気相部への通気であって直接に液相へは通気していません。
気相部をコントロ-ルする事で液相部をコントロ-ルする事が出来るのか、測定システムを構築し、坂口フラスコ、三角フラスコ、AK円筒フラスコの特性を解析検証し、AK円筒フラスコに他のフラスコにない特徴をみました。
ある実験でのデ-タ-の比較で期待した成果とは真逆な評価を得ました円筒フラスコの特徴はCo₂がフラスコ気相に滞留せずに排出される事です、この実験でのコントロ-ルとAKスクリ-ニングの相違点はフラスコ気相のCo₂濃度の差でここから従来ネガティブな存在と考えていたCo₂が物質生産のキ-ではないかとの仮説をたてました。
Co₂濃度が化合物生産の引き金と仮定すると、引き金を任意に設定する事で、生えるけれど物を作らない菌株からの化合物獲得、ひとつの菌株のから複数の化合物を選択的に獲得する、この様な事が可能になるのではないかと考えました。通気するガスを対象とする微生物に適応する気体栄養源と考えれば、通気するガスは空気、Co₂に限りません。従来の方法論に固執することなく新しい手法の開発、新しくAKスクリ-ニングを展開する事で埋もれていた微生物の機能が表面化する可能性があります。

 

 

 

 


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