研究内容

「概念と現実のあいだ」―― 新たな研究テーマの化学的創出

化学はなぜ「Central Science（中心的な科学）」と呼ばれるのでしょうか。

それは、化学が原子・分子という極めて微細な解像度で、各学問分野の「あいだ」を橋渡しするインターフェースの役割を担っているからです。

例えば、優れた医薬や材料の開発という営みは、「自然界や生命の秩序を理解したうえで、人間社会に貢献する高機能な物質を創り出す」ことと言い換えられます。私たちの生活を豊かにする革新的な物質や知見は、常に時代の要請に応えながら、こうしたプロセスを経て生まれてきました。

現代の科学技術は、各分野が高度に専門化・成熟しています。だからこそ今、私たちには分野の「あいだ」にある境界を取り払い、ギャップを埋め、新たなシナジー（相乗効果）を創出することが求められています。

化学の力で分野をつなぐこと。それは、化学が本来持つ可能性を最大限に引き出し、私たちの世界をより広く、より豊かに拡張していくための出発点になると確信しています。

「天然と人工のあいだ」―― タンパク質模倣体の創出を目指す反応化学

福岡伸一氏のベストセラー『生物と無生物のあいだ』で提唱された「動的平衡」という概念をご存知でしょうか。生命の本質は、物質が絶え間なく変化し続けるダイナミズムの中にあります。この生命現象を解明し、制御するための基盤となるのが、分子を主体とした反応化学です。

自然界に存在する天然分子は、長い進化の過程で磨き上げられた複雑かつ高度な機能を備えており、人工物にはない優れた生体適合性を持っています。しかし、天然分子が常に私たちの求める機能を発揮するとは限りません。人類にとってより有用な物質へと昇華させるには、天然分子の構造を自在に改変し、天然物と人工物の「あいだ」に位置する「天然物模倣体」を創出する技術が不可欠です。

これまで、天然物構造の改変は「飾り」を与える手法が主流であり、骨格そのものを自在に作り変えることは困難でした。これは、C–C結合やアミド結合といった、安定で改変が難しい化学結合を自在に変換する技術が不足しているためです。

私たちの研究室では、この学術的な壁を乗り越え、次世代の生体適合物質である「タンパク質模倣体（プロテオミメティクス）」の創出を目指しています。

具体的には、以下の取り組みを推進しています。

• タンパク質骨格の編集技術： ペプチド・タンパク質の主鎖に着目した新たな修飾・編集手法の開発

• 信頼性の高いライゲーション法： ペプチド・タンパク質を自在に繋ぎ合わせる技術の確立

• 機能開拓と社会実装： 独自に開発してきた「タンパク質を飾る」技術を発展させ、創出した新規物質の機能評価と社会への応用

天然物と人工物の境界を越え、生命のダイナミズムを化学の力で再構築する。私たちは、この挑戦を通じて未来の医療や産業に貢献する新しい物質科学を切り拓いていきます。

「基礎と実装のあいだ」―― 逆伸長型ペプチド合成法の社会実装

ペプチド医薬の市場は急速に拡大していますが、従来の製造プロセスには大量の保護基や有機溶媒が必要であり、コストと廃棄物の削減が大きな課題となっています。

私たちはこの課題を解決するため、ペプチドチオ酸を鍵中間体とする「逆伸長型（N-to-C）ペプチド合成法」を確立しました。本手法は、保護基の使用を最小限に抑えつつ、効率的な反復鎖長伸長を可能にする革新的な技術です（Commun. Chem. 2023, 6, 231）。

現在、本手法を「低コスト化」「廃棄物低減」「大量供給」を同時に実現する次世代の製造技術として確立すべく、NEDO若手研究者支援事業をはじめとする複数のプロジェクトにおいて実用化に向けた検討を進めています。

私たちは、学術的な新規性の追求と、産業界で求められる実用技術への昇華。その「あいだ」を埋め、社会実装を加速させることも、研究者として果たすべき重要な役割であると考えています。

「分子と機能のあいだ」―― 新たな生体機能材料の創出

分子をつくる技術が成熟しただけでは、優れた「機能」は生まれません。生体内で思いどおりに働く材料を実現するには、分子の構造と生命系で発揮される機能との「あいだ」を、精密な化学でつなぐ必要があります。

私たちの研究室では、タンパク質を「飾る」技術、すなわちトリプトファンやチロシンといった特定のアミノ酸残基を選択的に化学修飾する反応の開発に取り組んできました。近年では、中性緩衝液中で機能する電気化学的なトリプトファン選択的修飾法など、生体分子を傷つけない温和な条件での機能付与手法の開拓を進めています。

これらの手法は、従来は困難だった精密な生体機能分子の構築を可能にします。具体的には、修飾部位と修飾数が均一な抗体–薬物複合体（ADC）の創製や、金クラスターで標識した抗体の調製などが挙げられます。

研究対象はタンパク質にとどまりません。細胞が放出する小胞「エクソソーム」の表面を選択的に標識する技術や、独自の特殊ペプチド製造法を基盤とした機能性ペプチドの開発にも注力しています。

さらに、産総研・筑波大 食薬資源工学オープンイノベーションラボラトリ（FoodMed-OIL）を拠点とし、生物資源由来素材の機能解析と物質変換技術を組み合わせることで、医薬・診断・食品・材料といった幅広い分野への社会実装を目指しています。

反応化学が生み出す「分子」と、生命系で発揮される「機能」。その「あいだ」を埋める物質を、化学の力で一つずつ具体化していくこと。それが私たちの目標です。