微生物ゲノム編集ツール・技術の開発
生命の設計図であるゲノム情報を自在に改変することができるゲノム編集技術は，2020年にノーベル化学賞を受賞したCRISPR/Cas9の開発により生物科学に大きな変革をもたらしました。
一方で，微生物のゲノム編集では動物や植物ほどのインパクトはみられていません。これはDNA損傷に対する微生物の生存戦略が異なることやCRISPRシステムを抑制するような微生物独自の
(免疫)
機構の存在により，期待するようなゲノム編集が実施できないことが原因として挙げられます。私たちは，このような微生物のゲノム編集におけるボトルネックを解消するための新たなゲノム編集ツールや技術の開発を通して，独自の微生物ポストゲノム研究を開拓していくことを目指しています。また理科大発スタートアップ
(株式会社MycoGenome) の設立により，微生物ゲノム編集の社会実装にも貢献します。
Microbial Genome Editing Tools and Technologies
The development of CRISPR/Cas9, an RNA-guided genome editing tool, has brought about a major revolution in biological sciences. Genome-editing technology allows us to modify genome information freely. However, genome editing of microbes has not yet had as much of an impact as that of animals and plants. Microbes have different survival strategies against DNA damage and unique (immune) mechanisms that suppress the CRISPR system, inhibiting efficient genome editing in microbes as expected. To resolve the bottlenecks in microbial genome editing, we aim to facilitate microbial post-genome research by developing novel genome-editing tools and technologies. In collaboration with MycoGenome Co., Ltd., a startup certified by Tokyo University of Science, we will contribute to the social implementation of microbial genome editing.
微生物の生存戦略と相互作用解析
タンパク質型ゲノム編集ツールであるTALENは，植物病原細菌が宿主植物の抵抗性反応を撹乱するために分泌するTALエフェクターを改変したものであり，RNA誘導型ゲノム編集ツールであるCRISPR/Cas9は，細菌や古細菌が持つファージ等の外来核酸に対する獲得免疫機構を応用したものです。このように宿主と病原体のような敵対関係にある生物種間
(またはウイルス)
では，共進化の過程で驚くほど精巧な分子機構や巧妙な生存戦略を獲得・発展させている様がみられます。
私たちは「植物と病原菌」「昆虫と病原菌」「ウイルスと微生物」といった微生物を中心とした様々な相互作用に着目し，その攻防を分子レベルで解き明かすことを目指しています。また真核微生物でしばしばみられる「有性生殖の喪失・放棄」がどのようなメリットをもたらすのかについても着目し，他の真核生物とは異なる微生物独自の生存戦略を明らかにしたいと考えています。
Microbial Survival Strategies and Interactions
TALEN, a protein-based genome editing tool, was constructed using TAL effectors secreted by plant pathogenic bacteria to perturb the host plant's immune response. The adaptive immune systems of bacteria and archaea against foreign nucleic acids, such as phages, has been applied to various RNA-guided genome editing tools, CRISPR/Cas systems. The processes of arms race coevolution between the hosts and pathogens lead to acquire and develop sophisticated molecular mechanisms and ingenious survival strategies. We focus on various interactions, such as "plants and pathogenic microbes,” "insects and pathogenic microbes," and "viruses and microbes,” and aim to elucidate the interactions at the molecular level. We are also interested in " why many fungi lost the sexual reproduction” and "what are benefits the loss of sexual reproduction for fungi”. We aim to clarify the unique survival strategies of microbes.
微生物分子育種
微生物はヨーグルトや食用きのこ，清酒・味噌・醤油・漬物等の伝統発酵，抗生物質を含む有用物質生産，酵素類・有機酸類・アルコール類の生産など，私たちの生活に密接に関わっています。最近では，土壌微生物やヒト腸内細菌の重要性が明らかになりつつあり，代替肉としての利用についても注目されています。
私たちはこれらの微生物の有用性や特殊能力を分子レベルで明らかにし，独自のゲノム編集技術や合成生物学的アプローチによってその能力を最大限引き出し，食品・農業・環境・医療等の微生物バイオ産業への利用と貢献を目指します。また有用微生物の新規探索についても取り組んでいく予定です。
Molecular Breeding of Microbes
Microbes are closely related to our lives and are used in foods (yogurt and edible mushrooms), traditional fermentation (sake, miso, soy sauce, and tsukemono), and bioproduction (antibiotics, enzymes, secondary metabolites, organic acids, and alcohols). Recently, the importance of soil and human gut microbes has been revealed, and microbial protein substitutes has also attracted attention. We aimed to clarify these microbes' usefulness and original abilities at the molecular level and to maximize their capabilities using genome-editing technologies and synthetic biological approaches. We also aim to contribute to microbial bioindustry in food, agriculture, the environment, and medicine.
