「プラスチックを素早く分解する酵素」が機械学習モデルを利用して開発される

プラスチックは一般的に石油を原料として作られた合成樹脂であり、水に強く腐食しにくいといった性質から工業製品や包装などさまざまな分野で利用されていますが、分解されにくいため環境への影響が問題となっています。そんなプラスチック廃棄物の問題を解決するため、テキサス大学オースティン校の研究チームは機械学習を使って、「本来なら分解に数世紀かかるプラスチックを数時間～数日で分解する酵素」を作り出しました。 Machine learning-aided engineering of hydrolases for PET depolymerization | Nature https://www.nature.com/articles/s41586-022-04599-z Plastic-eating Enzyme Could Eliminate Billions of Tons of Landfill Waste - UT News https://news.utexas.edu/2022/04/27/plastic-eating-enzyme-could-eliminate-billions-of-tons-of-landfill-waste/ YouTubeには、研究チームが開発した「プラスチックを素早く分解する酵素」について解説する動画が投稿されています。 Plastic-eating Enzyme Could Eliminate Billions of Tons of Landfill Waste - YouTube

ビデオプレーヤー: YouTube (プライバシー ポリシー, ご利用条件)
プラスチックは世界の廃棄物の約12％を占めており、埋め立て地や自然環境に廃棄された数十億トンものプラスチック廃棄物による土壌や海洋汚染は大きな問題です。
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プラスチックは分解に数百年もの時間がかかるため、素早くプラスチックを分解する技術の開発は環境汚染を食い止める上で重要な課題となっています。
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そこで、テキサス大学オースティン校の化学工学教授であるHal Alper氏らの研究チームは、プラスチックを素早く分解する酵素を人工的に作り出しました。
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研究チームが開発した酵素は、プラスチックを構成するポリマー(重合体)をモノマー(単量体)に素早く分解し、リサイクルしやすい状態にするとのこと。
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この酵素を使用すると、以下のようなプラスチックが……
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わずか48時間でみるみるうちに分解されると研究チームは主張しています。
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研究チームは新たな酵素を開発するにあたり、ポリエチレンテレフタラート(PET)を分解することで知られるPETaseという天然酵素の突然変異を機械学習モデルで生成し、どの変異がプラスチックを低温で素早く分解できるかを予測したとのこと。
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機械学習モデルの予測に基づいて設計された新しい酵素は「FAST-PETase(functional, active, stable and tolerant PETase／機能的・活動的・安定的で耐性のあるPETase)」と名付けられ、研究チームは51種類のプラスチック容器や5種類の繊維、ペットボトルなどでFAST-PETaseの効果を実験しました。
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その結果、FAST-PETaseはわずか数日でプラスチックを分解できることが実証されました。また、FAST-PETaseはプラスチックをリサイクルするさまざまな工業的プロセスと異なり、摂氏50度未満というかなり低温かつ少ないエネルギーで機能するとのことです。
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研究チームは今後、さまざまな用途に向けて酵素生産のスケールアップに取り組む予定であり、技術の特許を出願しているとのこと。埋め立て地におけるプラスチック分解だけでなく、自然環境の中に捨てられたプラスチックの分解にも焦点を当て、研究チームはいくつかの方法を検討中としています。
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機械学習モデルの開発を担当した分子生物学教授のAndrew Ellington氏は、「この研究は合成生物学・化学工学・人工知能など、異なる分野が融合することの力をはっきり示しています」とコメント。Alper教授は、「この最先端のリサイクルプロセスを活用できる可能性は、業界を問わず無限に存在します。廃棄物処理業界だけでなく、あらゆる分野の企業が自社製品のリサイクルを率先して行う機会を提供します。これらのより持続可能な酵素アプローチを通じて、真の循環型プラスチック経済を構想し始めることができるのです」と述べました。

2022/05/20 09:00 Microsoft Start

冷やし中華

本日の夕食のメニューは、豆腐と茄子の煮物、お魚、冷やし中華、ごま団子、お味噌汁です。

鶏胸肉のよだれ鶏

本日の夕食のメニューは、じゃがいもと空豆の煮物、お魚、鶏胸肉のよだれ鶏、マカロニサラダ、玉子スープです。

豚丼

本日の夕食のメニューは、厚揚げのピリ辛煮、お魚、豚丼、白菜の浅漬け、けんちん汁です。

鶏手羽元にんにく焼き

本日の夕食のメニューは、すき焼き風煮物、イカのホイル焼き、鶏手羽元のにんにく焼き、枝豆、そうめん汁です。

豚ロースのピカタ

本日の夕食のメニューは、若竹煮、お魚、豚ロースのピカタ、山芋の梅肉掛け、お味噌汁です。

まぐろのお刺身

本日の夕食のメニューは、白菜とカボチャの煮物、まぐろのお刺身、串カツ、わらび餅、お味噌汁です。

自閉症原因は胎児期の造血系細胞の異常、神戸大学が解明

神戸大学大学院の内匠透教授らの国際共同研究グループは、特発性自閉症の原因が胎児の時の造血系細胞のエピジェネティック（注）な異常であり、その結果が脳や腸に見られる免疫異常であることを明らかにした。

　免疫異常は、現在、さまざまな疾患の原因とされ、自閉症の発症にも重要な役割を果たしている。脳内炎症や末梢免疫系の障害は、自閉症患者に頻繁に観察される。さらに、免疫異常は腸内細菌叢の異常を併発し、脳と腸との連関（脳腸軸）により発症に関与するとされる。しかし、これらの免疫異常の背後にあるメカニズムは不明だった。

　自閉症発症における免疫障害の重要な発達段階と免疫系の広範な関与を考慮し、研究チームは共通の病因が広範な免疫調節不全の根底にあり、異なるタイプの前駆細胞にあると仮定した。免疫細胞のもとになる血球系細胞に注目、さらに、胎児の時の造血に関わる卵黄嚢（YS）と大動脈-生殖腺-中腎（AGM）に焦点をあてて解析を行った。

　研究グループは、自閉症モデル動物のBTBRマウスを用いてAGM血球系細胞を解析し、免疫異常の病因としてHDAC1（ヒストン脱アセチル化酵素１）を同定した。また、YS血球系細胞の解析により、ミクログリア（中枢神経系グリア細胞の一つで中枢の免疫を担当）発達異常の病因として同じくHDAC1を同定した。実際、胎児期にHDAC活性を調節（HDAC1阻害剤を投与）することにより、マウスの脳内炎症と免疫調節不全を改善した。さらに、腸内環境、特に免疫系の変化がマウスの腸内細菌叢の異常を生じることが分かった。

　今後、自閉症の病態分類が進むことで、自閉症をはじめとする神経発達症の新たな治療戦略の創出が期待されるとしている。

注：DNAの塩基配列が同じでも、DNAに化学物質が修飾することで遺伝子発現が異なる遺伝様式。

2022年5月10日

大学ジャーナルオンライン編集部

ちゃんこ鍋

本日の夕食のメニューは、大根とコンニャクの煮物、お魚、ちゃんこ鍋、焼き鳥、ブロッコリーのごま和えです。

天津飯

本日の夕食のメニューは、豆腐と茄子の煮物、お魚、天津飯、唐揚げ、お味噌汁です。

鉄板ナポリタン

本日の夕食のメニューは、肉じゃが、お魚、鉄板ナポリタン、果物、お味噌汁です。

豆腐ハンバーグ

本日の夕食のメニューは、高野豆腐とインゲンの卵とじ、鰹のたたき、豆腐ハンバーグ、もやしのナムル、お味噌汁です。

冷しゃぶ

本日の夕食のメニューは、きんぴら牛蒡と肝の煮付け、お魚、冷しゃぶ、ポテトサラダ、玉子スープです。

ごちそうさま

昨日のうさぎ達

うまうまです。

豚カツ

本日の夕食のメニューは、ひじきとカボチャの煮物、お魚、豚カツ、鮭チャーハン、お味噌汁です。