バイオ・化学部 応用バイオ学科

小田忍 研究室

ODA Shinobu
LABORATORY

バイオと化学で医薬を創る-カビと放線菌由来の医薬品・化粧品原料の探索と生産プロセスの開発

水/有機溶媒界面に増殖するカビや放線菌を物質生産に使う界面バイオプロセス群を開発し、新規な抗菌、抗ウイルス活性物質の探索や、医薬品・化粧品原料の高生産プロセスの開発に取り組んでいます。また、薬剤耐性バイオフィルムの新規駆除法の開発、カビ胞子を用いた新規非水系バイオプロセスの開発も行っています。応用バイオ学科1~3年生の天然物創薬プロジェクトメンバーも、これらの先端的な研究に積極参加しています。

キーワード

  • 医薬品原料(抗菌、抗ウイルス物質など)
  • 天然香料と化粧品原料
  • バイオフィルムと薬剤耐性
  • バイオリアクターによる物質生産
  • カビと放線菌、カビ胞子

ニュース&トピックス

NEWS & TOPICS

研究紹介

RESEARCH

医薬品原料/化粧品原料生産カビの探索研究

研究内容

超多剤耐性結核菌など、現行の抗菌剤に対して抵抗性を示す病原菌の拡大が全人類にとって大きな脅威となりつつありますが、それに対抗すべき新規な抗菌剤の開発は世界的に停滞しています。カビは属種や遺伝子の多様性が非常に大きく、様々な生物活性物質を生産し得る有用な微生物ですが、放線菌と比較して、その活用は不十分です。小田研で開発した新規な界面スクリーニングシステムは伝統的な微生物探索システムと比較して、①高い抗生物質の生産性(高感度)、②容易な操作法(溶媒抽出が不要)、③静置条件で培養可能(振盪培養機が不要)、④新規物質を見出せる可能性が高い(従来のスクリーニング法でドロップアウトした株の敗者復活戦が可能)、などの重要な長所を有した新規な微生物探索システムです。学外のいくつかの機関と共同で、このシステムを用いた抗菌・抗ウイルス活性を有した新規物質の探索プロジェクトを推進中です。
【参考文献】①S. Oda et al., Discovery of secondary metabolites in an extractive liquid-surface immobilization system and its application to high-throughput interfacial screening of antibiotic-producing fungi. J. Antibiot., 68, 691 (2015)、②小田忍, 中空微粒子を用いた糸状菌のスクリーニング、物質生産システム. 日菌報, 53, 47 (2012)。③S. Oda, Production of valuable lipophilic compounds by using three types of interface bioprocesses: solid-liquid interface bioreactor, liquid-liquid interface bioreactor, and extractive liquid-surface immobilization system. J. Oleo Sci., 66, 815 (2017)、④S.Oda et al., Solid-liquid interface screening system-Application to the screening of antibiotic and cytotoxic substance-producing fungi, Biocontrol Sci., 24, 47 (2019).

界面発酵法による医薬品原料、化粧品原料の生産

研究内容

世界で唯一、有機溶媒中で生きた微生物の発酵能を利用できる小田研の界面発酵プロセスを用いて、様々な生物活性を示すアザフィロン系化合物、抗カビ活性を示す機能性香料(化粧品・食品用)原料の高生産に取り組んでいます。これらのプロセスでは、生産されるアザフィロン系化合物や香気性二次代謝物が自動的に有機溶媒中に抽出されるため、それの強い微生物毒性や水不溶性といった問題を全て解決できます。そのため、従来法をはるかに上回る高濃度で上記の標的化合物群を生産することができます。例えば、ココナッツ様香気性を示す抗カビ物質の6-pentyl-alpha-pyrone (6PP、香料原料)の有機層中の蓄積濃度は、カビの致死濃度の14倍、世界記録の生産濃度の15倍に達していますが、本アイテムに関しては、実生産装置のプロトタイプとなる高層型界面ファーメンターの構築に取り組んでいます。
【参考文献】①Oda S, et al., Production of 6-pentyl-alpha-pyrone with Trichoderma atroviride an its mutant in a novel extractive liquid-surface immobilization (Ext-LSI) system. Process Biochem., 44, 625-630 (2009); ②Oda S, et al., Derepression of carbon catabolite repression in an extractive liquid-surface immobilization (Ext-LSI) system. J. Biosci. Bioeng., 113, 742-745 (2012); ③Oda S, et al., Enhancement of 6-pentyl-alpha-pyrone fermentation activity in an extractive liquid-surface immoblization (Ext-LSI) system by mixing anion-exchange resin microparticles. J. Biosci. Bioeng., 114, 596-599 (2012)、④Oda S, Morphological, physiological, and biochemical properties of fungal cells located on a liquid-surface and an organic-aqueous interface. J. Biol. Macromol., 13, 1-11 (2013)、⑤Oda S, Production of valuable lipophilic compounds by using three types of interface bioprocesses: solid-liquid interface bioreactor, liquid-liquid interface bioreactor, and extractive liquid-surfaceimmobilization system. J. Oleo Sci., 66, 815-813 (2017).

界面微生物変換法による医薬品・化粧品原料の生産

研究内容

カビは高い立体選択性や位置選択性で化学反応を触媒する多様な酵素を持っています。世界で唯一、有機溶媒中で増殖中のカビを微生物変換(微生物を用いた有機合成)に利用できる界面バイオリアクターを基幹として、立体選択的な水酸化、アミノ化、エポキシ化反応などを検討しています。テルペン系あるいはステロイド系光学活性体を中心に、医薬品原料として有用な精密化学品や高付加価値な天然香料原料の高生産プロセスの開発に取り組んでいます。また、細菌や酵母へも適用可能な新規な界面バイオプロセスの開発やカビ胞子を用いた新規な非水系物質変換プロセスの構築、天然物の微生物変換による抗ウイルス物質の合成研究も推進中です。カビの胞子は菌糸が持っている数多くの酵素を有し、なおかつ、菌糸では耐えられない中極性の有機溶媒中でも価値ある微生物変換反応を触媒することができます。有機溶媒中での胞子を用いた酸化還元反応についても世界で初めて成功しました。さらには、このように有用なカビ胞子の効率的な大量生産法である「疎水的増殖場」法も開発しました。【参考文献】①Oda S, Isshiki K, Process Biochem, 42, 1553 (2007)、②Oda S, Isshiki K, Biosci Biotechnol Biochem, 72, 1364 (2008)、③Oda S, et al, Bull Chem Soc Jpn, 82, 105 (2009)、④Oda S et al, J Biosci Bioeng, 112, 151 (2011)、⑤Oda S et al, J Biosci Bioeng, 112, 561 (2011)、⑥Oda S et al, Process Biochem, 47, 2494 (2012)、⑦Oda S et al, J Biosci Bioeng, 115, 544 (2013)、⑧Oda S, et al, Biosci Biotechnol Biochem, 78, 1971 (2014)、⑨Oda S, J. Oleo Sci., 66, 815-831 (2017)、⑩Oda S, et al., J. Oleo Sci., 67, 1123-1129 (2018)、⑪Oda S et al, Process Biochem, 80 1 (2019)、⑫Oda S, Kido R, Fungal Biol., 123, 103-108 (2019)、⑬Oda S, World J. Microbiol. Biotechnol.,36:57 (2020)、⑭Sugimoto K, Oda S, J. Biosci. Bioeng., 131, 390-395 (2021).

新規な抗菌・防カビ・防藻性能評価法の開発と応用

研究内容

固体表面に増殖する微生物は、菌体外に厚い多糖層を形成して薬剤や熱などに対して高い抵抗性を発揮します。このような多糖層に覆われた微生物膜をバイオフィルムと称しますが、薬剤耐性やインプラント等の医療器具の汚染の鍵となるこのバイオフィルムについて、各種素材表面におけるバイオフィルムの定量法(Plate-hanging法)並びに抗バイオフィルム性能の正確な評価法(Biofilm-replica法)を開発しました。また、形成されたバイオフィルムを速やかに駆除できる新たな戦略の構築にも取り組んでいます。その他、塗板等の固体表面の防カビ性能を簡便かつ正確に定量化可能な評価法(菌糸侵入距離法)、防藻性能評価法(逆拡散ペーパーディスク法)、防カビ剤の性能評価法(修正菌糸侵入距離法)等も開発し、実製品の評価に利用されています。

教員紹介

TEACHERS

小田忍  教授・博士(農学)

山口県小野田高校出身

略歴

山口大学農学部農芸化学科卒。九州大学大学院農学研究科修士課程修了。鳥取大学大学院連合農学研究科博士課程修了。 関西ペイント(株)技術研究所、メルシャン(株)生物資源研究所勤務を経て、2008年本学教授就任。

専門分野

専門:発酵生産(医薬品・化粧品原料の生産)、生体触媒化学(特に非水系微生物変換)、天然物創薬(有用微生物探索)、バイオリアクター、バイオフィルム
論文・著書:S. Oda, et al., J. Oleo Sci., 67, 1123-1129 (2018); S. Oda and R. Kido, Fungal Biology, in press
その他専門情報:新規な微生物探索法とバイオリアクターを用いて、医薬品原料生産菌の探索、発酵と微生物変換(微生物を用いた有機合成)による医薬・化粧品原料、天然高級香料の高生産プロセスの開発などに取り組んでいます。

横顔

微生物の産業利用を志向して研究畑の道を歩んできました。周りの状況に流されずに「我が道を行く」性格であり、細かい事は気にしません。研究では、法則や定説にとらわれずに「科学的直観」と「実験結果の論理性・整合性」の両者を重視します。座右の銘は、Leibniz GWの「伸びんがために我屈せん」です。

趣味

研究関連文献情報の解析とデータベース化
科学哲学 (Philosophy of Science) と歴史の研究
日本酒、水墨画、イラスト、野球

近況

授業や研究室の運営、特許やオリジナル論文の執筆以外に、学協会誌からの執筆依頼や論文査読、学外研究機関との連携など、学外の仕事もぐっと増えてきました。デスクワークだらけの状況ですが、空いた時間には学生と一緒になって実験しています。研究のモットーは、「偉大な発見や発明は、ラボから生まれる!」です。

オリジナルコンテンツ

ORIGINAL CONTENTS

オリジナルコンテンツはありません。