【OVERVIEW】为兼顾实现低碳社会和经济的持续增长，基于全新概念和科学技术的全新的“改变游戏规则的技术”不可或缺。其中，近年来备受关注的是利用生物技术从二氧化碳（CO2）制造有用物质的“生物制造”技术。本文针对通过生物制造提供能源及有用物质的可能性，采访了从2017年起担任“地球规模课题之低碳社会实现”领域的研究开发运营会议委员、神户大学副校长近藤昭彦教授。
近藤昭彦
神户大学副校长、研究生院科学技术创新研究科教授
2017年起任“地球规模课题之低碳社会的实现”领域研究开发运营会议委员
摆脱对化石燃料的依赖
发挥合成生物学的优势
旨在实现CO2净零排放的“碳中和”成为当今世界的潮流。在提倡氢能（H2）、自然能源、生物质能等各种替代能源的背景下，JST（日本科学技术振兴机构）于2017年在其“未来社会创造事业”项目中设立了“地球规模课题之低碳社会的实现”研究领域，以便从根本上削减CO2，确保能源稳定和能源利用的高效化，大力开展能够改变游戏规则的研发（图1）。
图1 创新行动计划的五个重点技术领域和低碳社会领域的对象
出处:节选自“革新环境创新战略”综合创新战略推进会议决定
在“地球规模课题之低碳社会的实现”研究领域担任生物技术研究开发运营会议委员的是神户大学副校长近藤昭彦。近藤教授的专业为“合成生物学”，长期致力于生物炼制技术，以来自于动植物的生物质能资源为原料，制造出能替代化石燃料的新一代燃料、塑料、纤维、精密化工产品等。近藤教授表示:“工厂排放出来的CO2被认为是坏事，但如果能直接从CO2制造出有用物质，情况就会为之完全改观。使之成为可能的就是合成生物学。”
提起生物工艺制造，也许马上能想到的就是自古以来使用酵母制作的发酵食品。此外，医疗保健领域也很早就开始利用微生物和植物研发医药品，并以再生医疗和细胞治疗等形式进行生物工艺制造。活用可创造前所未有高附加值的生物工艺，减少二氧化碳排放，尤其是摆脱对石油、煤气等化石燃料的依赖，开展能源供给、粮食与物质生产等领域的研究开发，已经成为全球范围内的迫切课题。
以粮食领域为例，由于生产牛饲料牧草和玉米时产生的温室气体排放量较大，所以牛肉被认为是畜牧业中导致温室气体排放最多的农牧产品。在耕地有限的情况下，随着世界人口的增加，如何以低环境负荷的方式高效地生产人类所需的蛋白质，是一项重要的课题。近藤教授介绍道：“通过合成生物学，用CO2直接制造蛋白质等营养源在不久的未来也将成为可能，有望解决粮食问题。这种‘生物制造’是传统化学合成所无法模仿的。”（图2）。
图2 生物制造带来的工业革命
联合多领域产出成果
导入生物铸造厂
使用微生物从H2和CO2制造有用的化学物质，无疑会为低碳社会的实现带来巨大贡献。使其发展为产业的关键在于如何快速制作出具有所需功能的微生物。然而，要确定目标功能的基因并进行基因操作，需要花费10年乃至20年的时间，所以必须大幅缩短这一时间。使之成为可能的生产工艺正是生物铸造厂（图3），它是在生物技术中融合IT、AI技术、机器人技术等数字技术的研究平台，通过DBTL循环构建起来的。
图3 大幅提高微生物研发效率的生物铸造厂
“Design”根据数万种化学反应的组合，设计使微生物生产有用物质的代谢途径；“Build”将设计好的代谢途径投入到微生物中，使用机器人低成本构建；“Test”培养构建好的微生物，选拔优良微生物进行数据收集；“Learn”以获取的数据为基础，利用AI提取、整理、积累有助于提高目的物质生产能力的知识，实现更好的Design。最终从Test发展到生产工艺的开发。
“生物铸造厂的概念正在全球逐渐成为主导，但不可否认日本起步落后于人。日本的现状是专业的个人研究人员很多，但研究人员之间没有协作，所以生物产业未能推进。”近藤教授指出了日本的课题，而能解决该课题的正是生物铸造厂。
近藤教授所属科学技术创新研究科在大学内设置了有关生物乙醇发酵的试验工场，以开展实证实验，还启动了生物医药品的制造工厂。不切割DNA的基因组编辑技术也取得了成功。以上述技术为基础，神户大学于2020年3月成立了初创企业“Bacchus Bio innovation”，启动了源自亚洲的商业化生物铸造厂。近藤教授从小喜欢科学，被生物质能所吸引。他表示，研究生时期在工学部操作化学工艺的项目工程经验现在仍在发挥作用。
生物铸造厂是一种通过多个专业领域联结而产生新事物的构想，该机制仅在一个研究室里难以建立。这一观点也适用于研究人员。近藤教授指出：“要想取得突破，研究人员之间的交流很重要。例如，在未来社会创造事业项目中，突破各类难关聚集在一起的研究人员，通过交流会等方式相遇交谈，催生共同研究项目等新进展，取得了重大成果。”
近藤教授表示，低碳社会的实现需要今后的研究人员怀抱梦想和热情致力于研究。他对新一代研究人员寄予厚望：“最近，好奇心旺盛的人似乎在减少。希望大家不要一股脑扑向那些受瞩目的研究项目，而要把目光投向没有人做的事情，在黑暗中勇往直前，用好奇心和热情直面挑战。”
（TEXT：伊藤左知子 PHOTO：伊藤彰浩）
原文：JSTnews 2023年1月号
翻译：JST客观日本编辑部
