バイオものづくりとは何か——発酵との違いと、技術的可能性と商業化の境界

バイオものづくりとは何を指すのか

バイオものづくりとは、微生物・細胞・酵素といった生物の機能を使って、素材・化学品・食品原料・燃料などを生産する取り組み全般を指します。石油化学プラントで合成する代わりに、タンクの中で微生物や細胞に目的の物質を作らせる、という発想が中心にあります。

対象は幅広く、食品用のタンパク質（乳タンパク・卵タンパクなど）、化粧品や医薬品向けの機能性成分、プラスチックの原料となる化学物質、香料、酵素そのものまで含まれます。「発酵」「精密発酵」「合成生物学」「バイオ生産」といった言葉が、文脈によって同じような対象を指して使われることもあり、混同されがちです。

伝統的な発酵との違い

発酵自体は、日本にとってなじみの深い技術です。味噌・醤油・日本酒・納豆・パン・チーズはいずれも、酵母・乳酸菌・麹菌といった微生物の働きを利用してきました。この意味で、発酵そのものは何千年も前から人類が使ってきた技術です。

現代のバイオものづくりが伝統的な発酵と異なるのは、微生物に何を作らせるかという設計の踏み込み方です。伝統的な発酵は、微生物が自然に持つ代謝の働き（糖をアルコールに変える、大豆のタンパク質を分解するなど）をそのまま利用します。一方、バイオものづくりの多くは、微生物が本来作らない、あるいはごく微量しか作らない特定の物質を、狙って大量に作らせることを目的とします。この「狙って作らせる」という踏み込みの深さが、後述する精密発酵・合成生物学という技術と直接つながっています。

精密発酵・合成生物学との関係

精密発酵は、微生物に特定の遺伝子を組み込み、特定のタンパク質・酵素・脂質・香料・機能性成分を狙って生産させる技術です。合成生物学は、遺伝子工学の技術を使って生物の代謝経路そのものを設計・改変する、より上位の学問領域・技術分野であり、精密発酵はその応用の一つに位置づけられます。

関係を整理すると、合成生物学という設計技術が土台にあり、その応用として精密発酵という生産手法が成立し、精密発酵を含むより広い生産活動全体をバイオものづくりと呼ぶ、という入れ子の構造になっています。ただし、この3つの言葉は文脈によって使い分けが曖昧になることも多く、記事やニュースを読む際は「どの範囲を指しているか」を都度確認する必要があります。

含まれるもの、含まれないもの

バイオものづくりには、食品用の精密発酵によるタンパク質生産（精密発酵と培養肉の違いで扱った通り、これは動物細胞を使う培養肉とは生産主体が異なります）、化学品・素材の微生物生産、バイオ由来の酵素生産などが含まれます。

一方、動物や植物そのものの品種改良、遺伝子組換え作物の栽培は、生物を使った生産活動という点では関連しますが、通常はバイオものづくりという言葉が指す範囲には含めません。バイオものづくりが指すのは、基本的にタンク・発酵槽の中で微生物や細胞を培養し、目的の物質を生産するという生産形態です。この境界を意識せずに「バイオ関連の取り組み」を一括りにすると、対象とする技術・課題・商業化の壁がまったく異なるものを混同することになります。

なぜ今、政策・産業の注目を集めているのか

バイオものづくりへの注目が高まっている背景には、化石資源への依存を減らしたいという気候政策上の動機と、素材・化学品の生産を自国内で確保したいという産業競争力上の動機が重なっています。日本でも、経済産業省・NEDOがバイオものづくりを重点分野の一つに位置づけ、専用の予算枠を設けています。ただし、予算の枠と実際に配分された金額、そして商業生産への到達度の間には距離があり、この点は日本のバイオエコノミー政策目標は、産業・市場形成とどこまで接続しているかで具体的な数字とともに扱っています。

技術的可能性と商業化は別の問い

「微生物やタンクの中で目的の物質を作れた」という研究成果と、「その物質を事業として採算が取れる価格で作り続けられる」という商業化は、まったく別の問いです。研究室規模の小さなタンクで物質を作ることに成功しても、生産規模を大きくする過程（スケールアップ）で、酸素供給・熱・撹拌の条件が変化し、想定通りの収率が出なくなることがあります。原料コスト、精製工程、設備投資の回収、販売先の確保まで含めて初めて、バイオものづくりは事業として成立します。この技術的可能性と商業化の間にあるボトルネックの中身は、発酵槽が動いても、ボトルネックは別の場所へ移るで詳しく扱っています。実際に事業化を検討する際に確認すべき具体的な観点は、バイオものづくり事業化の課題を参照してください。

まとめ

バイオものづくりは、微生物・細胞・酵素の力を使って物質を生産する取り組み全般を指し、その中に精密発酵・合成生物学という技術が入れ子の関係で含まれます。伝統的な発酵との違いは、微生物が本来作らない物質を狙って作らせるという設計の踏み込み方にあります。政策・産業の注目は高まっていますが、研究室で作れることと、事業として採算が取れることの間には距離があり、この距離を具体的にどこで確認すべきかは、個別の技術・事業ごとに見ていく必要があります。

参照資料

• NEDO.「バイオものづくり革命推進事業」. nedo.go.jp
• 経済産業省 産業構造審議会 商務流通情報分科会 バイオ小委員会.「バイオテクノロジーが拓く『ポスト第4次産業革命』」. meti.go.jp