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月刊バイオインダストリー 2009年4月号

【特集】 生体触媒を用いた医薬原料・中間体生産法の最新動向

商品コード: I0904

  • 発行日: 2009年3月12日
  • 価格(税込): 4,860 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0910-6545

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目次

【特集】 生体触媒を用いた医薬原料・中間体生産法の最新動向


特集にあたって中村薫(京都大学 化学研究所 准教授)


光学活性医薬品の動向と生体触媒の利用
The Trend of Chiral Drugs and the Application of Bio-cataly
広瀬芳彦(天野エンザイム(株) 岐阜研究所 メディカル用酵素開発部 部長)

 酵素や微生物などの生体触媒の利用は、グリーンケミストリーの観点からも注目される手法であり、キラル化合物を容易に得るための便利な手段の一つとなっている。医療用医薬品の動向と合わせて、光学活性な医薬中間体の製造における生体触媒の現状と課題について記述する。

【目次】
1. はじめに
2. 医療用医薬品の最近の動向
3. 後発医薬品の開発動向
4. 医薬品中間体製造用酵素について
5. 光学活性体の製造
6. 酵素法の普及
7. 固定化リパーゼによる利用拡大
8. 医薬中間体製造での酵素の利用を拡大するために


プロセス化学の新潮流
―酵素触媒と化学合成をいかに相乗的に活用するか―
New Trends in Process Chemistry-Integrated Use of Enzyme Catalysis andOrganic Syntheses
東利則(慶應義塾大学 薬学部 助教)
須貝威(慶應義塾大学 薬学部 教授)
濱田学(慶應義塾大学 大学院理工学研究科)
梅澤一夫(慶應義塾大学 理工学部 教授)

 医農薬・材料など有用物質合成では、可能な限り(1)同一の出発物質から(2)短い工程数で、合成することが不可欠である。酵素触媒反応を「力強いひとふで」として活用するアプローチをセラミド、カプサイシン配糖体の合成を例として紹介する。酵素法・化学法それぞれの長所を活かし、方法・順番を組み合わせることがルート全体の成否である。

【目次】
1. はじめに
2. おわりに


新規ビタミンD水酸化酵素の効率の良い活性型ビタミンD生産への応用展開
Application of Novel Vitamin D Hydroxylase to Efficient Biocatalytic Process for Production of Active Form of Vitamin D
藤井良和(メルシャン(株) 生物資源研究所 研究員;北海道大学 大学院農学院 応用生物科学専攻 博士課程)
田村具博((独)産業技術総合研究所 ゲノムファクトリー研究部門 遺伝子発現工学研究グループ グループ長;北海道大学 大学院農学院 応用生物科学専攻 客員教授)
有澤章(メルシャン(株) 生物資源研究所 第一研究室 室長)

 化学合成法によるコレステロールからの活性型ビタミンD3(1α,25(OH)2VD3)の製造は、多段階反応を必要として収率も低く高コストとなっている。そこで、化学反応に代わる製造法として微生物変換による活性型ビタミンD3の製造法が実用化されている。本稿は、この微生物変換の触媒酵素の特徴とともに本酵素による活性型ビタミンD3やビタミンD誘導体の高効率製造への応用について述べたい。

【目次】
1. はじめに
2. 活性型VD3生成を触媒する酵素遺伝子のクローニング
3. シトクロムP450とは
4. ビタミンD水酸化酵素(Vdh)の特徴
5. ビタミンD水酸化酵素(Vdh)の産業応用への期待
6. おわりに


医薬原料・中間体生産法を変える生体触媒
Biocatalysts Bringing Innovations to the Processes of Starting Materials and Intermediates for Medicines
萬代忠勝(倉敷芸術科学大学 生命科学部 教授)

 種々の潜在官能基(エステル基、アミノ基、末端二重結合など)を持つアリル型アルコールを光学分割する手法として、有機溶媒中で酵素にリパーゼ、アシル化剤として酢酸ビニル等のビニルエステルを用いたトランスエステル化による速度論的分割を行った。分割で得られた種々の人工カイロン(man-madechiron)を有用化合物の合成へと展開したので紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 新規酵素反応の開発と合成的展開
2.1 ロキソプロフェンの活性本体の合成
2.2 エステルアルドール体の分割
2.3 1,2.アミノアルコールの分割
2.4 水溶性タキソール類の合成
2.5 (+)-CP-99,994および(+)-L-733,060の合成
3. 今後の課題と展望


有機溶媒耐性酵素の開発と医薬品中間体製造
Engineering the Organic Solvent-tolerant Biocatalysts to Produce Optical Pure Alcohols for Pharmaceuticals
伊藤伸哉(富山県立大学 工学部 生物工学科 教授)

 生体触媒反応を用いるケトン類の不斉還元については、効率的な生産法が報告され工業的な手法となりつつある。本稿では、筆者らが開発した水素移動型バイオ不斉還元を中心に光学活性アルコールの生産法を紹介する。その研究過程において、水-2-propanol(IPA)中での酵素活性を向上させ、不斉還元プロセスの生産性の向上に成功した。筆者らの例を含め、酵素触媒の有機溶媒中での反応や耐性についても記述する。

【目次】
1. はじめに
2. 有機溶媒耐性について
3. 酵素反応に使用する有機溶媒について
4. 極性有機溶媒耐性酵素のスクリーニング
5. 不斉還元に適したアルコール脱水素酵素(ADH)の探索と医薬品中間体への応用
6. 進化分子工学的手法による極性有機溶媒耐性酵素の創製と不斉還元への応用
7. 有機溶媒耐性からみた酵素の修飾と固定化
8. おわりに


生体触媒による中間体製造は有機溶媒からイオン液体へ
Great Possibility of the Use of Ionic Liquids to Replace Organic Solvents in Biocatalysis Processes
伊藤敏幸(鳥取大学 大学院工学研究科 化学・生物応用工学専攻 教授)

 生体触媒反応は水媒体の反応と考えられてきたが、疎水性の基質の物質変換では、反応後に有機溶媒で抽出という操作が不可欠になり、医薬品の製造中間体になるキラルアルコールの製造などでは、最初から非水溶媒で生体触媒反応が行えた方が総合的に考えてよほど有利である。ただし、非水有機溶媒中による酵素反応は、酵素失活を防ぐために固体担持が不可欠であり、このため反応速度が低下することが多い。また、有機溶媒は揮発性で可燃性であり、取り扱いに格段の注意が必要であるし、溶媒としてハロアルカンなどを用いると大気や排水への拡散の問題がある。イオン液体は第三の溶媒として近年注目を集めている。イオン液体は塩であるため、蒸気圧がほとんどなく、有機物であるが難燃性であり、揮発して大気中に拡散する恐れがない。しかも、多くの無機物、有機物に対してユニークな溶解性を示す溶媒である。筆者らは、イオン液体を溶媒に用いる化学反応や酵素反応を展開し、リパーゼ触媒アシル化では、イオン液体は従来の非水有機溶媒を凌駕する機能を持つことを明らかにしてきた。本稿では、イオン液体を反応媒体として用いるリパーゼ触媒反応を中心に紹介し、生体触媒による有機合成中間体製造にイオン液体が利用できるか展望を示した。

【目次】
1. はじめに
2. イオン液体を用いる酵素リサイクル反応
3. 減圧条件によるリパーゼ触媒反応の効率化
4. イオン液体による動的光学分割(DKR)
5. イオン液体コーティングによる酵素反応活性化
6. イオン液体溶媒によるリパーゼ以外の生体触媒反応
7. おわりに


実用化を目指す超臨界二酸化炭素中の生体触媒反応
Practical Biocatalysis in Supercritical Carbon Dioxide
松田知子(東京工業大学 大学院生命理工学研究科 生物プロセス専攻 講師)

 医薬原料や中間体の製造法の開発を目指す、超臨界二酸化炭素を利用する酵素反応について述べる。特に、実用化を目指すフロー系の装置を用いるリパーゼによる光学活性体の合成について詳しく述べ、最近の動向を示す。

【目次】
1. はじめに
2. 超臨界二酸化炭素を用いる実用化プロセス
3. フロー系酵素反応プロセス
4. 速度論的分割による光学活性化合物の合成
5. One-potでのケトンの還元反応とリパーゼによる速度論的分割
6. 動的速度論的分割による光学活性化合物の合成
7. その他の酵素の利用
8. おわりに


BIO R&D

オオムギの実と殻を分ける遺伝子の特定
Molecular Cloning of the Gene Controlling Covered or Naked Caryopsis in Barley
武田真(岡山大学 資源生物科学研究所 附属大麦・野生植物資源研究センター 遺伝資源機能解析グループ 教授)

 通常のオオムギは、脱穀しても頴果(えいか:イネ科植物の実の部分)と頴(えい:実を包んでいる殻の部分)が糊物質で接着していて分離できない“皮麦(かわむぎ)”である。しかし、一部のオオムギは、頴果と頴が容易に分かれる変種で、“はだか麦”とよばれる。オオムギの頴果が皮性・裸性のどちらになるかは、7H染色体長腕上の単一の遺伝子座(nud)で決まる単純なメンデル遺伝に従い、皮性が裸性に対して優性である。オオムギの重要形質の1つである皮性・裸性を決める遺伝子の分子的な実体はこれまで不明であり、頴果と頴が接着したり、分離する機構も全くわかっていなかった。本稿では、筆者らのグループがポジショナルクローニングにより、オオムギの皮性・裸性の表現型を制御するNud遺伝子がERF(ethylene response factor)転写因子であることを世界で初めて解明したので紹介する。皮性・裸性の原因遺伝子が単離できたことでオオムギの品種改良が加速することが期待される。さらに、オオムギ種子の皮性・裸性が決まるメカニズムの一端が解明できたことで、麦類のみならず他のイネ科植物の品種改良への応用が期待される。

【目次】
1. はじめに
2. 皮性・裸性遺伝子の分子クローニング
3. Nudの構造と形質発現
4. オオムギNud遺伝子の機能
5. 穀物の栽培化における裸性遺伝子の意義


苦味糖質の特性と利用
Characterization and Higher Application of Saccharides Having a Bitter Taste
藤本佳則(日本食品化工(株)研究所 応用開発課 第二チームリーダー)

【目次】
1. はじめに
2. 「日食ゲントース#45(R)」とは
3. ゲンチオオリゴ糖の生理機能
4. 「日食ゲントース#45(R)」の利用特性
5. おわりに


連載 たまごバイオ(第3回)
たまごバイオの産物
結城惇((株)アニマルバイオ)

【目次】
1. たまごの生産性
1.1 ヒト蛋白質とたまご
1.2 たまごの蛋白質
1.3 ニワトリの繁殖力と蛋白質生産力
2. 卵白の利用
2.1 卵白蛋白質の特徴
2.2 卵白蛋白質の生産
2.3 卵白蛋白質の遺伝子制御領域を用いた異種蛋白質の発現
3. 卵黄の利用
3.1 卵黄と卵黄抗体
3.2 卵黄抗体が注目される理由
3.3 卵黄抗体利用の現状
3.4 卵黄抗体の利用の新時代


連載:未来をひらく 脳科学のススメ第7回
「最初の一人」が問いかけるもの
Question Delivered by the“First”Man
福士珠美((独)科学技術振興機構 研究開発戦略センター(JST/CRDS)ライフサイエンスユニット フェロー)


筋電義手
EMG Prosthetic Hand
横井浩史(東京大学 大学院工学系研究科 精密機械工学専攻 准教授)

 本稿は、上肢運動機能代替技術の先進的技術である筋電義手の現状と将来展望について解説するとともに、近年台頭してきたサイボーグ技術との連携やバイオフィードバックの機能を追加することによる感覚機能の代替の可能性、ブレイン・マシン・インターフェースを用いた運動意図推定の方法など、今後の技術的展開の方向性について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. 第4の要素(人へのフィードバック)
3. 個性適応型筋電義手
3.1 大人用義手(長期日常生活動作に対する評価試験)
3.2 子供用義手(小型軽量ロボットハンドの開発)
3.3 デモ用ハンド(健常者のための体験用義手システム)
4. 未来へ向けた電動義手の研究の動向
5. おわりに


脳表面においた電極から脳波を瞬時に解読して義手を動かす
Neural Decording Using Brain Surface Electrodes for Real Time Control of a Robot Hand
平田雅之(大阪大学 大学院医学系研究科 脳神経外科学 助教)
柳澤琢史(大阪大学 大学院医学系研究科 脳神経外科学 医員)
吉峰俊樹(大阪大学 大学院医学系研究科 脳神経外科学 教授)

【目次】
1. はじめに
2. 皮質脳波と脳機能局在
3. 中心溝内電極を用いた正確な運動内容推定
4. 義手ロボットのリアルタイムコントロール
5. 侵襲型BMIに必要な要素技術
6. 今後の展望
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