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INTERVIEW
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“究極のものづくり”で
世界を変える!
分子が持つ無限大の可能性 化学者・伊丹健一郎 さん

名古屋大学が誇る最先端の研究施設、トランスフォーマティブ生命分子研究所。
ちょっと謎めいた名称のこの近代的な研究室で、世界を変える分子を発見しようと日々研究に勤しんでいるのが、世界的化学者で、第6回フロンティアサロン永瀬賞最優秀賞を受賞した伊丹健一郎さんだ。
専門は、合成化学。「レゴのように原子と分子を組み合わせて、新しい分子をつくる学問」だと言う。新しい分子は、医療、工業など幅広い分野で次世代産業のベースになる。それは、“究極のものづくり”だ。
伊丹さんは、高校時代は化学が大嫌い。大学に入ったら落ちこぼれ。でもそんな過去は関係なく、誰でも産業に革命を起こすような分子を発見できる可能性があると言う。
「誰でも?」と尋ねると、「そう、夢があるでしょう!」と微笑んだ。
取材・文:川内イオ/写真:河原彰志/編集:川村庸子

方程式はない。だから夢がある

伊丹先生の専門は、合成化学ですよね。一体どんな学問なのですか?

伊丹 僕らの世界は「原子」でできています。その原子をA、B、C……のアルファベットだと仮定しましょう。ひとつのアルファベットでは意味を持ちませんが、B・O・O・Kという原子を組み合わせると、「BOOK=本」という意味のある単語になる。「アルファベットが連なって単語になったもの=分子」と考えてください。単語と単語をつなげると文章になるように、分子と分子をつなぎ合わせると、別の分子になるのです。

合成化学は、レゴのように原子と分子をカシャンカシャンと組み合わせて、新しい分子をつくる学問です。フラスコのなかに接着剤のような役割を持つ「触媒」を入れてかき混ぜて、分子と分子をくっつける。そうやってできた分子が医薬品になったり、化粧品になったり、太陽電池に使われたりするのですが、原子と分子の組み合わせのパターンは無限なので、無限の可能性があるわけです。つまり合成化学は、究極のものづくりと言えるかもしれません。

なるほど! 無限の可能性があるということですが、新しい分子はあらかじめこうなるだろうと狙いをつけてつくるのですか?

伊丹 こうやったらこんなものがつくれるんじゃないかと自分で戦略を立てます。それはそれでうまくいくと、「やった、俺の考えたことは正しかった!」と証明できて嬉しいのですが、予想もしないものができることがあって、むしろそっちの方がおもしろい。
偶然の発見は、医薬品開発のときによく起こるんですよ。ある病気を治そうと思って製薬会社の人が薬の研究開発をしますよね。それがある程度できたら患者さんに投与して試験を繰り返すのですが、そのときにまったく予想外の効果が見つかることがあるんです。

このトランスフォーマティブ生命分子研究所 (ITbM)でも、似たようなことがありました。共同研究で体内時計を調整する分子を発見したんですが、その分子を詳しく調べていったら、なんとがん細胞の増殖を抑える機能も持っていたんです。これはまったく予想していなかった発見で、ボーナスみたいなものですね。

カチッと物事が定まっている物理学と違って、化学はファジーで未解明な部分もたくさんあるんです。だからこそ、新しい分子を生み出すための方程式もない。どんな経緯だろうが、どんなロジックだろうが、どれだけ人に馬鹿にされようが、世界を変えるような発見をする可能性は誰にでも等しくあるし、発見した瞬間に王様です(笑)。そう考えると、すごく夢がある学問だと思いませんか?

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人生を変えたベンゼンとの出会い

確かに夢がありますね! 伊丹さんは、昔から化学が好きだったんですか?

伊丹 いやいや、むちゃくちゃ嫌いでした。教科書を見ても、「塩化銀は白色個体」だとか、これは「酸性」「塩基性」など、なんの説明もなく書かれていて、なんでそうなるのか一切教えてくれない。教科書を眺めていても、意味がわからないなと思っていました。

しかし高校3年生のときに、有機化学の授業で分子のひとつである「ベンゼン」を知って、あまりにベンゼンがすごいので、好きになっちゃったんですよ(笑)。何がすごいって、ベンゼンは6個の炭素原子がくっついた正六角形なのですが、化学反応でいろいろなものに変化するんです。薬だったり、染料だったり、爆薬だったり。まさにレゴのように分子を組み合わせることでなんにでもなれる。「ベンゼンってすげ〜!」と思いました。
このとき初めて、化学って暗記ものじゃなくて新しいものを生み出す創造的な学問なんだと知りましたね。ベンゼンに出会わなかったら、多分化学を好きにならなかったと思います。

ベンゼンは、化学が嫌いだった気持ちまで変化させたんですね(笑)。
その想いが昂じて、化学の道へ?

伊丹 いやいや、それだけじゃありません。高校生の頃って、進路に悩むじゃないですか。僕も3年生になって、どうしようかなと考えていたときに、将来、石油が底をつくというニュースを見たんです。僕は小さい頃からスーパーカーが好きで、ランボルギーニに乗りたいという夢を持っていたんですが、石油が底を突いたらランボルギーニに乗れないじゃないですか。それで衝撃を受けていたところ、京都大学に新しい分子を生み出す「合成化学科」があると知った。

そこでふと思ったんです。僕はもともとレゴが大好きで、ベンゼンに出会って化学も好きになっていた。それなら京都大学で合成化学を学んで、ガソリンに代わる新燃料を開発しよう! と(笑)。
いまふりかえると無茶苦茶なロジックなんですが、受験という難しい時期にごちゃごちゃと考えていたら、ふと点と点が結びついたんです。

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研究室には、ベンゼンのかたちをした正六角形のオブジェが至るところに並ぶ

落ちこぼれがつくり出す「世界初」

京都大学では、どんな学生生活を送ったのですか?

伊丹 京都大学って最初の1、2年間は放任主義で、良く言うと自主性に任されているんですね。僕はすっかりバイトとサークルと女の子と遊ぶことに夢中になってしまって、成績も悪くて、毎年進級ギリギリの落ちこぼれ。そのまま4年生になって、もう就職しようかなと思っていたんだけれど、研究室を決めるときにたまたま2回連続でじゃんけんに負けて、学科内で一番厳しいと言われていた研究室に配属されてしまったんです。

でもそのとき、先輩たちの姿を見て目が覚めたんですよ。僕とひとつしか年齢が違わない先輩が毎日、毎日、真剣に実験をしていて、毎週出してくる研究成果が、世界初のものばかり。先輩たちが世界の最先端を走っている姿を目の当たりにして、就職する前に同じ景色を見たいと思ったんです。

それからまじめに勉強するようになって、大学院にもなんとか合格。そこから完全に研究に没頭しました。そのときに、偶然の発見からスタートして、こうなったらこうなるんじゃないかと自分で考えて、いままでなかった分子を生み出すという経験を何度かしましたが、あれがもう快感で(笑)。それから中毒になってしまい、いまでは趣味は化学です。

自分の力で未知の分子をつくり出せるもしれないと思ったら、熱中する気持ちもわかります。これまでにどんな「世界初」を生み出してきたんですか?

伊丹 カーボンナノチューブって聞いたことありますか? アルミニウムの半分の重さ、鋼鉄の20倍の硬さがあり、かつしなやかで、電気や熱の伝導性が高い次世代の素材です。それによって、パソコンやスマホなどさまざまな電子機器が革新的に進化すると言われています。
僕は、2009年にカーボンナノチューブの最小構成単位である「カーボンナノリング」をつくることに成功。さらに、このリングをピューッと伸ばして、チューブ状にすることで、構造的に純粋なカーボンナノチューブをつくることができました。

もうひとつは、2013年にいままでにない新しい炭素の構造「ワープド・ナノグラフェン」を発見したことですね。炭素って、並び方が違うと見た目も機能も全然違うんですよ。例えば、ダイヤモンドと鉛筆に使われている黒鉛(グラファイト)は同じ炭素なんです。

新しい炭素の形が見つかると、そこに新しい学問が生まれて新しいテクノロジーが生まれます。これまでダイヤモンドとグラファイトのほかに、球状構造(フラーレン)、筒状構造(カーボンナノチューブ)、シート状平面構造(グラフェン)というものが見つかっていたのですが、僕らが新たに湾曲うねり構造のワープド・ナノグラフェンを発見しました。

ちなみに、フラーレンとグラフェンを見つけた研究者はノーベル賞を取っていますし、1991年にカーボンナノチューブを発見した飯島澄男先生(名古屋大学特別招聘教授)も有力候補と言われています。

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減圧下で溶媒を取り除く、エバポレーターという機器。365日ほとんど休むことなく動いている

伝説のラーメン会議

どちらもホームラン級の研究という印象です!

伊丹 どちらも世界初の発見なので、すごく自慢できる成果です(笑)。
でも、実は最近、名古屋大学に来て、11年間研究を続けてきたある分子がついに完成したんです。それは、化学者が夢の分子として60年以上夢見てきたもので、ノーベル化学賞の受賞者も含めて名だたる科学者が挑んでもつくれなかった分子。それが世に出れば、僕の研究者人生の中での一番のホームランだと思いますね。

ITbMでは、ほかにも世界にインパクトを与えるような研究をしているメンバーがたくさんいるんですよ。なかでも最近注目されているのは、生物学者の土屋雄一朗さん、准教授の萩原伸也くん、大学院生の吉村柾彦(まさひこ)くんの3人です。
アフリカには、「魔女の雑草」と呼ばれているストライガという有害植物が存在します。穀物の根に寄生して養分を吸い取って枯らせるという厄介な植物で、アフリカでの農業被害は年間1兆円を上回るほど。土屋さんはずっとストライガの研究をしていたのですが、ある日、3人でラーメンを食べているときに土屋さんがたまたまストライガの話をしたところ、それを聞いた萩原くんが、発芽や寄生するプロセスを可視化できる分子を思いついた。吉村くんが2日ぐらいでその分子を完成させて、実際にストライガに作用させたら思った通りの機能を発揮したんです。

ラーメン屋での会話がきっかけで、それまでは誰も解明できなかったストライガの発芽のプロセスを、世界で初めて可視化することに成功したんですよ!
この研究論文は、サイエンス誌という世界的な科学誌に掲載されました。3人のやり取りは、いまでは「ストライガラーメン会議」と呼ばれて、ITbMで伝説になっています。

事件は現場で起きているという言葉が思い浮かびました。
もう少し、この研究について教えてください。

伊丹 ストライガは、すべての植物が生産している「ストリゴラクトン」という分子を検知して、寄生するんです。この性質を利用して吉村くんがつくったのは、ストリゴラクトンとそっくりな、ストライガに触れるとピカっと光る性能を持った分子「ヨシムラクトン」。
ストライガの種はヨシムラクトンに騙されて発芽するんですが、接触すると発光するのでその様子を見ることができます。ヨシムラクトンは、ストライガの動きを特定するためのツール分子なのです。

これまで謎に包まれていたストライガの性質をこれで把握できたので、次は対策を考える段階。詳しくは言えませんが、ITbMの化学者と生物学者は素晴らしいチームプレーでストライガを壊滅させるための研究を続けています。ストライガはピンクの花を咲かせるのですが、ピンク色に染まってしまった大地を、分子の力で緑色に戻したいですね。

人類と化学者の栄光のために

ITbMでは日々、世界を変えるようなとんでもない研究が行われているんですね。

伊丹 ビジネスと同じく、研究も「境界領域」でイノベーションが起きたり、新しい発見がある可能性が高いんです。そこでITbMをつくるときに、合成化学、植物科学、動物科学、理論化学の分野で、国内外から100人の研究者を横断的に集めました。

さらに、研究者同士だけではなく、大学院生、学生とも交流を促進するように、研究室は壁を取り払った大部屋になっています。これがITbM が誇るミックスラボです。研究者と学生が領域を超えて同じ場所で机を並べて研究している施設は、あまりありません。ここにいると、立場を超えて会話をするようになります。そこからおもしろいアイデアが生まれる。「ストライガラーメン会議」が良い例でしょう。改めて、いろいろな人材がミックスされることですごい効果が生まれるんだなと感じています。合成化学と生物学のコラボレーションで人類の生存にかかわる食糧問題の解決に挑戦できるなんて、ロマンがありますよね! 

僕は「分子は世界を変える」と信じていて、「世界を変える分子をつくる」という夢を持っています。人類の課題を解決したり、生活が豊かになるような分子や、新しいサイエンスを拓くような分子をつくるのがゴールです。
そしてもうひとつ、僕がいつも考えているのは、人類の栄光のため、化学者の栄光のため、ということ。何の役に立つかはわからないけれど、世界中の化学者が夢見ているまったく新しい分子をつくり出して、人類と化学に貢献したいと思っています。

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