化粧品や医薬品を作るための微生物を培養する新しい研究室

Verilyのサウスサンフランシスコキャンパスの奥の建物3階には、10台の白い機械が低音のブーンという音を立てている。それぞれの機械の上には、チューブとセンサーがぎっしり詰まったプラスチック容器が置かれており、まるで生命維持装置につながれたプロテインシェイクのようだ。容器内ではベージュ色の培養液が泡立ち、小型の高解像度カメラがその泡立つ様子を撮影し、クラウドにストリーミング配信している。内部の酵母が4日間の発酵を終えると、技術者たちがバイオリアクターの列を載せたテーブルを密閉されたクリーンルームに運び込み、各リアクターからサンプルを採取して検査を行い、どの混合物が微生物の働きを最も良くするかを調べる。

「90年代のポップカルチャーを少し思い出すと、たまごっちを飼うのと似ていますね」と、カルチャー・バイオサイエンス社の共同創業者兼CEOで眼鏡をかけたウィル・パトリック氏は言う。「生き物を幸せで健康に保つために、一体何ができるでしょうか？私たちはそれを大規模かつ並行してテストしているところです。」

カルチャー・バイオサイエンシズは、いわば仮想発酵ラボと言えるでしょう。企業が急速冷凍した酵母や細菌の小瓶を送り、培養・試験を依頼できる場所です。12名のスタートアップ企業は本日、550万ドルの資金調達によりステルス状態から脱却し、合成生物学ブームのボトルネックを解消することを目指しています。

何世紀にもわたり、人類は微生物を容器に詰め込み、働かせてきました。当初は、主に酔っ払ったり、牛乳の腐敗を防いだりすることが目的でした。しかし、科学者が遺伝子操作ツールを手に入れると、酵母やバクテリアはビールやヨーグルトだけでなく、様々なものをげっぷさせるようになりました。発酵バイオ燃料、食品香料、インスリンなどが市場に登場し始めました。今日では、Crisprのような精密な遺伝子編集技術と強力なコンピューターアルゴリズムの登場により、製品を思いついたら、それを作る微生物を設計することが可能です。企業は、ビーガンミート、卵、革から、化石燃料を使わない肥料、新しい抗毒素やその他の医薬品まで、あらゆるものを醸造し始めています。

ただ一つ問題があります。こうした企業が生物学的に製造された驚異的な製品を販売する前に、何十種類、いや何百種類もの微生物をテストし、確実に成功するものを見つけ出さなければなりません。そして、産業用微生物工学の爆発的な発展は、そうしたテストを実行するために必要な発酵インフラの整備を上回っています。微生物は多すぎるのに、容器が足りないのです。

ここでカルチャーの出番となる。パトリックは、Google X卒業生のマット・ボールと共に会社を設立した。2人のロボット工学エンジニアはデューク大学時代に出会い、後にアルファベットのムーンショット・ショップで共に働き、プロジェクトWINGのドローンの試作に携わった。パトリックが初めて作ったバイオリアクターは、実はアートプロジェクトだった。緑色に光る円筒形で、一般的な薬を吐き出すように遺伝子操作された藻を醸造するのだ。「ファーマ」はプロトタイプに過ぎなかった。パトリックが2015年にオートデスクのアーティスト・イン・レジデンス中に作ったもので、自宅で簡単に薬を発酵できるシステムを構築できるというメッセージだった。それから間もなく、彼とボールは、来たるべき合成生物学スタートアップの波に備えて、オンデマンド発酵を行うことができる会社についてブレインストーミングを始めた。（ベイエリアでの活動の合間に、パトリックはMITメディアラボで時間を過ごし、この分野の先駆者たちと交流を深めた。）

間もなく、二人はVerily（旧Google Life Sciences）から資金提供を受け、本社ビル内のスペースを借りて新型バイオリアクターの開発に着手した。現在では、液体生検スタートアップのFreenomeなど、Verilyの他の投資先と共同でこのスペースを利用しているが、2017年初頭に事業を開始した当時は、他に従業員はヘルメットをかぶった建設作業員しかいなかった。最初の1年で稼働中のシステムは4台に増え、現在では54台にまで増え、2019年末までに生産能力を3倍に増やす計画だ。

「自社でタンクを建設し、それを管理する人を雇うのは、大きな資本投資です」と、美容業界向けに遺伝子組み換え酵母を用いて動物由来でないコラーゲンを製造するGeltor社の共同創業者兼CTO、ニック・ウーゾノフ氏は語る。同社はCulture社の最初の顧客でもある。Geltor社のような企業にとって、従来の発酵業者にタンクスペースを委託することは、ここ数年、遺伝子組み換えのスピードが加速するにつれて難しくなっている。「今では数ヶ月先まで予約で埋まっています。インフラが需要に追いついていないのです。」

だからこそ、ウーゾノフは自社の最初の製品開発時にカルチャーに目を向けたのだ。カルチャーはジェルター以外にも、ピボット・バイオ（肥料）、モダン・メドウ（素材）、シンロジック（医薬品）など、多様な合成生物学スタートアップ企業向けに微生物の培養を行っている。これらの企業は、各バイオリアクターに搭載されたセンサーとプローブのアレイから送られてくるライブデータストリームにチューニングすることで、実験の状況を確認することができる。異なる遺伝子組み換え菌株が、ある列では医薬品、次の列では植物性プロバイオティクスといった、それぞれの製品をどれだけ効率的に生産しているかを確認できるのだ。各ステーションのセットアップは作業員が行うが、リアクターは自動で稼働し、自律冷却システムが各フラスコを最適な温度に維持する。その間、微生物は精力的に加熱処理を行っている。

「これらの企業が利用できるレガシーハードウェアは、本当に扱いにくく、操作も遅いんです」とパトリックは言う。このジレンマが最も深刻に感じられたのは、約70基の自社バイオリアクターを保有する大手合成生物学企業を見学していた時だった。パトリックはその数の多さに驚いた。スタートアップ企業にとって、1基か2基以上の設備投資は難しいだろう。ツアーガイドは笑いながら、もし可能なら100倍の実験ができるだろうと彼に言った。「その時、ひらめきが起きたんです」とパトリックは言う。

彼だけがそうしているわけではない。ボストンのGinkgo Bioworksのような企業も、合成生物学の変化するボトルネックを解決するために自動化に着手している。しかし、Ginkgoはどちらかといえば、フルサービスの生物設計会社だ。発酵槽で数日培養するだけで済むなら、従来型の請負業者も存在する。しかし、彼らは多くのスタートアップが必要とするよりも大きなタンクを運用する傾向がある。今のところ、まさにそのニッチ市場ではCultureが唯一の存在のようだ。しかし、生物製剤製造の急速な発展を考えると、Cultureが長く孤立したままでいることは期待できないだろう。

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