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岡山大学は3月8日、AIを使ってトマトが熟れるときに重要となる遺伝子の働きを予測する技術を開発したと発表した。また、「説明可能なAI」（XAI。Explainable AI）と呼ばれる技術を用いてAIの判断の根拠を探ることで、重要なDNA配列の特定も可能にした。その配列を編集すれば、果実の特徴に関する緻密なデザインも可能になると期待される。

果実の色や甘さや香りなどは、数万にもおよぶ遺伝子発現（遺伝子の働き）の組み合わせによって決まる。遺伝子発現は、プロモーターと呼ばれる領域に転写因子というタンパク質が結合して調整されているが、プロモーターのDNA配列には複数のパターンがあり、遺伝子発現は転写因子の複雑な組み合わせによって変化する。そのため、全ゲノム配列の情報がわかっていても、予測はきわめて難しいという。

そこで、岡山大学学術研究院環境生命科学学域（赤木剛士研究教授、増田佳苗氏、桒田恵理子氏）、農業・食品産業技術総合研究機構、筑波大学大学院生命環境系、九州大学大学院システム情報科学研究院からなる共同研究グループは、深層学習を用いた遺伝子発現の予測と、そこで重要となるDNA配列の特定を試みた。まずは、分子生物学で標準的に使われるモデル植物シロイヌナズナの、転写因子が結合するDNA配列情報のデータベースをAIに学習させ、3万4000以上あるトマトの全遺伝子のプロモーターの転写因子が結合するポイントを予測させた。次に、トマトが熟れる過程の全遺伝子発現パターンを学習させることで、遺伝子発現の増減を予測するAIモデルを構築することができた。

さらに、「説明可能なAI」を用いて、そのモデルで「AIが判断した理由を可視化」することで、予測した遺伝子発現の鍵となるDNA配列を「1塩基レベル」で明らかにする技術を開発した。このDNA配列を改変した遺伝子をトマトに導入すると、AIによる予測と同じ結果が得られた。つまり、トマトのゲノム情報の複雑な仕組みをAIが正確に読み解いたことになる。

この技術は、トマトの食べごろの予測に限らず、果実の色、形、おいしさ、香りなど、様々な特徴に関する遺伝子の発現予測にも応用できるという。また、予測した遺伝子の発現に重要なDNA配列を特定する技術を使えば、遺伝子編集により最適な遺伝子発現パターンを人工的に作り出して、自由に果実のデザインができるようになるとも研究グループは話している。

岡山大学は12月24日、充放電時間を大幅に短縮できる技術を開発したことを発表した。電気自動車の充電が超高速になる次世代電池の開発につながることが期待される。

岡山大学大学院自然科学学域の寺西貴志准教授らによる研究グループは、産総研極限機能材料研究部門の三村憲一主任研究員らの研究グループと共同で、リチウムイオン電池の充放電時間を大幅に短縮することに成功した。リチウムイオン電池の正極材料と電解液の間にリチウムイオンを引き寄せる性質のあるナノサイズの立方体ブロック（ナノキューブ）を適量加えることで、リチウムイオンの出し入れ速度が大幅に速まった。

研究グループはすでに、誘電体からなるナノサイズの粒子を正極材料と電解液の間に導入することで、一定の条件下で誘電体ナノ粒子の表面にリチウムイオンが選択的に吸着し、その表面でリチウムイオンの動きが加速される現象を発見していた。そこでその粒子を、立方体結晶にすることを考えた。高い結晶性を有する単結晶で、サイズが揃ったナノキューブを合成し導入したところ、リチウムイオンの移動が非常に短時間で起こることがわかった。チタン酸バリウムのナノキューブを添加した小型コインセルを使い、3分間の急速充放電試験を行ったところ、従来電池の4.3倍の電気容量が得られたという。

「本研究成果は、リチウムイオン電池の電極と電解液の間にナノキューブを添加剤として少量加えるだけで、電池の充放電速度を劇的に改善できるというものであり、工業的にもその価値は極めて高いものと考えます。究極的には数秒以内での超急速充放電を可能とするような次世代電池の実現に向けて、貢献しうる画期的な研究成果であると考えます」と研究グループは話している。

岡山大学は11月8日、甲虫が敵に遭遇したときに「動く」か「動かない」か、つまり逃げるか「死んだふり」をするかの違いがなぜ生まれるかを、DNA解析によって世界で初めて解明したと発表した。そこにはドーパミンや、寿命制御や概日リズム（体内時計）制御といった生命のタイミングに関連する遺伝子が関与しているという。

この研究は、岡山大学学術研究院環境生命科学学域の宮竹貴久教授、東京農業大学生物資源ゲノム解析センターの田中啓介助教、玉川大学農学部の佐々木謙教授らの共同によるもの。

岡山大学大学院環境生命科学研究科昆虫生態学研究室では、21年間にわたり、少しでも刺激を与えると死んだふりを長く続ける系統と、刺激を与えても死んだふりをしない系統の甲虫コクヌストモドキを20世代以上飼育してきた。これらの甲虫のRNAを抽出して遺伝子解析を行ったところ、脳内で発現するドーパミンの量や、体内時計、寿命関連遺伝子、カフェイン代謝系、酸化還元酵素など、生物が生きてゆくうえでタイミングを決める遺伝子群が、死んだふりをするしないの違いに関与していることがわかった。

生物の生存戦略、防衛戦略、繁殖戦略の鍵を握るのは「動き」だが、「動かない」というのも戦略のひとつだと研究グループは話す。この、動くか動かないかの行動のゲノムレベルの解析は、「人の挙動が生き残りるうえでどのように役立ってきたか」を示唆するものだという。今後は医療へのつながりも期待できるとしている。

これがどう医療につながるのか、素人にはピンと来ないが、宮竹教授は、こうしたことを突き詰めて解明すると、人類にとって新しい知識がひとつ増え、「いつかは人の暮らしの役に立つこともある」と話す。「大切なのは面白がって調べること。それは人生を豊かにしてくれる秘訣でもある」ということだ。