サイエンスフロンティア２１全57話
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細菌による感染症の治療に用いられる「抗生物質」。細菌はやがて抗生物質に対する耐性を獲得、人は新たな抗生物質を作る、という歴史が繰り返され、現在ではMRSA、VREという多剤耐性菌による「院内感染」が大きな問題となっています。有本博一さんは「最後の切り札」とも言われた抗生物質「バンコマイシン」の力を取り戻すため、分子デザインから見つめ直しています。バンコマイシンの構造・仕組みを解明しながら、新薬の開発へと挑戦しようとする有本さんの研究を紹介します。
全国の様々な地域では、独創的な研究が日々行われています。科学技術振興機構の事業の一つである”研究成果活用プラザ”では、このような研究成果の実用化を目指し、地元企業と研究者をコーディネートしています。全国８か所にあるプラザでは、様々なプロジェクトが進行し、各地で革新的な技術が生まれています。研究者と地元企業のプロジェクトが生み出す地域発の革新的な技術。番組では大阪と石川のプロジェクトにお邪魔し、その研究を覗いてみます。テーマは「夢の素材カーボンナノチューブの大量合成技術」と「次世代照明 有機ＥＬソフトイルミネーション」。
分子を集団から隔離すると、驚くような性質が顔をのぞかせることがあります。相田ナノ空間プロジェクトでは、ナノサイズの籠を作り出し、そこに分子を閉じ込めることで様々な新しい機能を生み出してきました。光で水を分解する籠とは何か？ナノサイズのコイルとはどんなものなのか？本番組では、プロジェクトの研究成果を紹介し、視聴者の皆様をナノ空間の不思議な世界にご招待します。
今井量子計算機構プロジェクトは、５年間にわたって、量子計算機や量子暗号といった量子情報技術の研究を理論と実験の両面で行ってきました。量子計算機は、量子コンピュータとも言われ、量子力学的な原理（主となるのは「重ね合わせ」という原理）を用いて、今のコンピュータでは解けない問題を解けるようにするコンピュータのことで、10年から20年先には実現されるとみられています。量子暗号は、同様に量子力学的な原理を用いて究極の安全性を保証する暗号のことで、５年以内に実現されるとみられています。これらの量子情報技術は、次世代を開く鍵だと言われており、世界中で積極的に研究が行われています。今井量子プロジェクトは、その進展に大きく貢献する研究成果を出しました。しかし、量子の世界は、一般には馴染みが無く、しかも、量子コンピュータや量子暗号で用いる量子力学の現象は私たちの日常的な感覚とは全く異なった現象です。番組では、量子力学的な「重ね合わせ」がどういうものなのかを、身近な例をあげて説明しながら、量子力学の世界や量子コンピュータの上で動く量子アルゴリズムである「ショアのアルゴリズム」、量子暗号の代表的な方法である「量子鍵配送」について、分かり易く紹介していきます。
ポリマーと光という異なる分野を統合してフォトニクスポリマーという新しい研究分野を拓き、高性能のプラスチック光ファイバーや大型リアプロジェクションスクリーン、液晶フィルムなど数々の研究成果を生み出している、ＥＲＡＴＯ小池フォトニクスポリマープロジェクト。その研究成果は「発想の逆転」から生まれました。常識にとらわれず、基礎に戻って発想すること、社会とつながっていくことを重要視する小池氏。ここには新しい科学者の姿があります。
細胞にとって大切な環境「細胞外マトリックス」。そのなかでも特に基底膜に注目した、ERATO関口細胞外環境プロジェクトの研究を紹介します。毛包形成時に発現する蛋白質をはじめ、遺伝子のアプローチから多数のマトリックス蛋白質を突き止め、体中の基底膜の分子組成を調べ上げたボディマップデータベースはこれからの研究に、また、基底膜の中心蛋白ラミニンの大量生産系の開発は、さまざまな細胞の培養技術や再生医療分野への応用も期待されます。
京都大学教授野田進さんは、世界で始めて、実用を見据えた３次元フォトニック結晶を開発しました。また同時に研究を進めた２次元フォトニック結晶でも、光を捕まえることに成功し、将来の光を用いたデバイスの開発に向けて、大きな一歩を踏み出すことに成功しています。本番組では、野田さんの開発した２次元・３次元のフォトニック結晶の原理とその研究成果を分かり易く報告します。
CREST研究「分子複合系の構築と機能」領域として、物質・材料研究機構の田中順三先生の研究を紹介します。コラーゲンやアパタイトを材料に、骨や神経、角膜などの人体組織の再生材料の開発を行っています。「自己組織化」をキーワードに、材料や環境などをいかに最適化するかをディレクター的な立場として研究し続ける田中先生。研究の舞台は物質・材料研究機構だけにとどまらず、材料としての資源の豊富な北海道にも研究室を構え、企業・医療などとの連携と幅広い研究活動を続けています。
私たち人間の身体の中には、60兆個もの細胞が存在しますが、毎日、1億から60億個の細胞が自ら死んでいきます。これは、次世代の細胞が生まれるために必要な現象。この現象は「アポトーシス」と呼ばれますが、これはギリシャ語で「枯葉が落ちる」ことを意味します。大阪大学大学院の長田重一教授は、この現象を科学的に解明しました。生命の神秘を象徴するこの現象は、今、医療における応用が期待されています。
人間の身体は、一度、男性または女性としての機能が決定したら、二度と変化することはありません。しかし、魚には、オスがメスになって卵を産んだり、メスがオスになることもあるのです。どのようにして魚の性が変わるのか、これを解明しているのが、岡崎にある自然科学研究所の長濱嘉孝さん。この長濱さんの研究は、近年、自然界の生態系に変化を起こしていると報告されている内分泌かく乱化学物質（環境ホルモン）の対策に役立とうとしています。
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