ごあいさつ
物質－細胞統合システム拠点が目指すもの
京都大学 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）
拠点長
中辻 憲夫
文部科学省が2007年にスタートした「世界トップレベル研究拠点（WPI）プログラム」は、日本が世界に対し優位性を持ちうる先進的な研究領域の発展と、それを実現するための新しい研究組織モデルの創出を目的としています。異分野の学問を融合させた新しい学際領域と、世界トップレベルの研究者が集い次世代の旗手となる有望な若手科学者を育む「場」の創造を目指しています。
私どもの物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）はWPIプログラム拠点のひとつとして、京都大学が誇る物質科学と細胞科学の両分野を統合した学際領域の創造と発展を目指しています。同時に、大学における研究環境と運営システムの面でも日本では前例のない、真にグローバルな組織の構築を目指し、実証モデルとしての役割を強く意識しています。
iCeMSでの研究は、「メゾ制御（Meso-Control）」と「幹細胞（Stem Cells）」をキーワードとして、生命科学、化学、材料科学、物理学が融合した新しい科学分野を開拓し、技術イノベーションを推進することを目指しています。
メゾ空間とは、これまで広く研究対象とされてきた「ナノ空間（数ナノメーター以下の原子と分子の世界）」と「バルク空間（１マイクロメーター程度以上の日常経験の世界）」の中間に位置するもので、細胞内の場合は、数個から数十個の生体高分子が膜構造などと共存して、絶え間ない分子運動と揺らぎの中にありながら、ほぼ間違いなくシグナル伝達などの複雑な反応と機能をやり遂げている空間を意味します。
物質科学の分野でも、多孔性などの機能性新材料はこれまで、取り扱いやすさからマイクロメーターより大きいサイズのバルク材料を対象としてその機能が用いられてきましたが、最近iCeMSなどで開発され注目されているのが、メゾ領域サイズの結晶粒子の合成と構造機能の研究です。従来の1分子化学であるナノ領域や固い構造を繰り返すバルク材料では、構造により機能は一義的に決まります。しかしながら、しなやかさを組み込んだメゾ領域結晶では、メゾスペースの物理化学的環境に対応して、揺らぎや応答など協同的機能が生みだされ、これはまさに細胞内構造体が機能する世界に対応しています。
ナノ世界を扱う量子力学にとっては、メゾ空間は複雑すぎ、一方、私たちの日常経験知・古典力学・統計力学は、メゾ世界では適用が困難になります。このメゾ空間における主要な物質間相互作用のメカニズムを解明し、メゾ空間レベルで複雑性と多機能性をもつ分子集団の動きと働きを見極めて制御するための革新的な知識と技術を確立することができれば、医療や産業分野への応用に発展する事が期待されます。メゾ空間は、まさに「未開拓の可能性を秘めた宝庫」と言えるでしょう。
多様で広範な意義をもつ「幹細胞」を代表例とする細胞は、「メゾ制御」を生物進化の過程で編み出すことで、もし揺らぎのない頑強な構造物を構築することを選んでいたのであれば大量に必要になったであろうリソースを浪費することなく、常温常圧の水溶液中で外界の変動をしなやかに受け止めながら、クリーンで精緻な化学反応を行い、しかも必然的に起きる揺らぎや間違いを織り込み済みの動的システムを作り上げることによって、見事に効率的なエネルギー転換、細胞増殖や細胞分化などの制御を行っています。
私たちは細胞のメゾ制御を学ぶと同時に、人工のナノ・メゾ空間を作って原子・分子集団を操作することを目指しています。これらの機能性メゾ材料を自由自在にデザイン・合成して活用することで、幹細胞を制御する画期的な新技術開拓、地球環境やエネルギー問題解決への応用などにつなげ、「物質－細胞科学を統合した新しいメゾ制御」を実現することによって、医療や創薬、産業分野で人類に貢献する次世代技術イノベーションを目標としています。
日本の科学研究の将来展望において深刻な問題は、国境を意識することなく世界のトップレベルの研究者が行き交い集う場とも、世界の有望な若手科学者のキャリア形成の場としても日本が認識されていないことです。これを解決しない限り、日本の科学技術は他の先進国はおろか、新興国にも遅れをとることになるでしょう。この状況を打破する試みとして、iCeMSは1）拠点長による迅速な意思決定、2）英語の公用語化、3）オープンオフィスと共用実験室といった「従来の発想にとらわれない」運営方針を打ち出すことにしました。
また、科学者には最先端の科学技術を正しくバランス良く社会に伝える能力に加え、自らが関わる科学研究に対するインテグリティを高く保持することが求められています。現代社会において科学者が果たすべき責任を認識し、優れた見識を育てるべきです。iCeMSでは、研究者の科学コミュニケーション能力と社会リテラシーを高め、次世代を担う人材育成を視野に入れた拠点の形成を目指しています。
2010年5月
