次に誰かに「大切なものを捨てている」と言われたら、実は毎日トイレに行くときにまさにそうしているのだと答えてみてもいいかもしれない。 ネイチャー·コミュニケーションズ 人間の尿には生産に必要なものがすべて含まれていることが明らかになっています ヒドロキシアパタイト骨や歯の原料となる物質。
鍵となるのは、「オステオイースト」と呼ばれる遺伝子操作された酵母で、バークレー研究所の研究者らはこれをバイオメディカル材料の生物学的工場に変えるようプログラムした。
骨細胞を模倣する酵母
このプロジェクトは、 吉国康夫 e ピーター・エルシウスローレンス・バークレー国立研究所の研究者は、 サッカロミセスboulardii （ビールの製造に使われる酵母に似た）この酵母は、骨の形成に特化した細胞である骨芽細胞と驚くほど類似した分子メカニズムをすでに備えていた。
「幸運なことに、この酵母はすでに同様の分子メカニズムを持っていました」と彼は説明した。 吉国 で 発表された研究「酵母をハイドロキシアパタイトの細胞工場に変えるには、ほんの少しの変化だけで十分でした。」
研究者たちは、尿素を分解する酵素と尿素トランスポーターの遺伝子を2つだけ追加した。酵母が尿中の尿素を分解すると、細胞内のpHが上昇し、カルシウムポンプが活性化して細胞内にカルシウムが流入する。 液胞 鉱物を形成する成分を含みます。
尿の変容の仕組み
骨酵母は、前述の通り、酵素を用いて尿素を分解し、周囲のpHを上昇させます。これにより、酵母の液胞内にカルシウムとリン酸が非晶質リン酸カルシウムとして蓄積され、その後、小胞に分泌され、ハイドロキシアパタイトへと結晶化します。
デビッド・キサイラスカリフォルニア大学アーバイン校の材料科学工学教授は、 このプロセスは1日もかかりません ハイドロキシアパタイトを生成します。
「安価で、比較的低温の大きなタンクに入れることができる酵母をシャーシとして使用するという事実は、大規模なインフラを必要とせずに簡単に実行できることを示しています。」
尿に含まれる重要な数値
経済効果は目覚ましい。 ジェレミーゲスト イリノイ大学の研究によると、 このプロセスでは、19キログラムの商用品質のハイドロキシアパタイトを生産するのに約50ドルかかり、200～XNUMXドルで販売できる。 .
このシステムは年間約1,4万ドルの利益を生み出す可能性がある。 サンフランシスコほどの規模の都市に水を供給しながら、同時に廃水を安全にするために必要な化学物質の投入量を削減する方法。 ゲストによる説明「大規模システムの潜在的な影響を考慮することが重要です。」
尿由来ハイドロキシアパタイト以外の用途
尿はほんの始まりに過ぎません。研究チームは既に、他の生体材料を合成したり、特定の元素を捕捉・貯蔵したりできる新たな菌株の開発に取り組んでおり、環境的に持続可能なバイオマイニング事業の実現を目指しています。
「現在、窒素ガスから肥料を製造するために、世界のエネルギーの約1%が消費されています」と吉国氏は述べた。「もしアンモニアからハイドロキシアパタイトと窒素肥料の両方を製造できれば、窒素の総需要のかなりの部分を満たすことができる可能性があります。」
骨酵母の特許は現在ライセンス供与可能であり、人間の排泄物からバイオマテリアルを持続的に生産するための新たな道を開く可能性を秘めています。 研究者によって強調されたバイオテクノロジーは、廃棄物を貴重な資源に変える可能性を示し続けています。
循環型経済が実際に家庭の浴室から始まることを実証する発見です。
