研究開発

結果が成功の証

1. 「光スイッチ」を用いたバイオ医薬品の生産 (「特許権を含む出願技術」 出願1)​

この技術は、小林裕和らが発見した機構 (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010) を基盤とする。「外来遺伝子特異的発現『光スイッチ』を用いた葉緑体エンジニアリングによる低価格バイオ医薬品生産」 が、第1回静岡テックプラングランプリ [(株)リバネス主催] において 「ヤマハ発動機賞」 を受賞 (2018年7月)。また、「人類の救世主 「光スイッチ」 による植物物質生産」 がアグリテックグランプリ2018 [(株)リバネス主催] において、ファイナリストに選考。事業化としては、植物成長管理統合環境制御システムを活用し、低価格抗体医薬品の生産を目指している。

バイオ医薬品生産において植物葉中の葉緑体を用いる利点は、(1) 動物培養細胞による生産より安価 (1/100と試算:タンパク質によるが多くは大腸菌よりも高生産)、(2) scalability:遺伝子組換え農作物が栽培できる場所があればよいため、市場に応じて生産規模を可変的に調節できる。(3) タンパク質に糖鎖が付かないため、ヒト由来タンパク質産物はヒトに対して親和性が高い。具体的には、販売実績が高く特許が失効する完全鎖抗体アダリムマブ [製薬名:ヒュミラ (関節リュウマチ治療薬)] に注目し、タバコ葉を用い、その一本鎖抗体 (single-chain variable fragment: scFv) の生産に成功している (35 mg/kg 新鮮重, Kd = 9.5 ×10-9 M)。この生産性の場合、ヒュミラの販売価格に換算して、年間130万円/m2 栽培面積となる。

2. 耐塩性・耐乾性シバなどの作出 (出願2)

地下水灌漑により塩分が蓄積した農耕地は、世界の総計でアメリカ合衆国の国土面積に匹敵する。これらは雨量が少ない地域であり、農耕地に塩分が析出すると、耕作放棄以外の選択肢がなくなる。耐塩性遺伝子により、これら農耕地での栽培が可能な農作物やバイオエネルギー生産植物の作出が期待される。日本における身近な活用としては、耐塩性と耐乾性は表裏一体の関係であり、屋上や道路法面の緑化において、低潅水でも生育可能な植物の創出に活用できる。この観点から、シバの改良に焦点を当てる。米国農務省 (USDA) は、2017年1月に遺伝子組換え除草剤耐性シバ (Agrostis 属) を遺伝子組換え規制の適用外とした。「発明の名称: 植物に耐塩性を付与するABCトランスポーター遺伝子」 は、小林裕和らの発見である stc (salt tolerant callus) 遺伝子群 (PLOS ONE, 2015) の1つであり、その強制発現により耐塩性が付与される。また、「発明の名称: 植物に環境ストレス耐性を付与するポリヌクレオチド」 の発端であり、pst (photoautotrophic salt tolerance) 遺伝子群 (Plant Cell, 1999) は、それらの欠損によって耐塩性を発揮する。したがって、届出のみで販売が可能な 「ゲノム編集」 植物としての実用化が射程距離内に入る。これらの状況は、耐乾性シバの事業化への追い風となっている。

図 2. 耐塩性・耐乾性シバなどの作出

 pst (photoautotrophic salt tolerance) 遺伝子群などの活用

3.「光合成抑制遺伝子」のゲノム編集による光合成機能の強化 (出願4)

「ゲノム編集」 食品は、厚生労働省への届出のみで、今年中にも市販化の見込みとなっている。このような時代的背景を踏まえ、新たな遺伝子の導入や既存の遺伝子の発現強化ではなく、「ゲノム編集」 を用いた数塩基の変異導入により、「光合成抑制遺伝子」 を破壊する。これにより、光合成機能が促進し、植物生産性の増強や機能性成分の含量増加が期待される。この実用化を図る。

図 3.「光合成抑制遺伝子」のゲノム編集による光合成機能の強化

sug (suppressed greening) 遺伝子群のゲノム編集 (ノックアウト) による光合成機能強化への期待

4. 発光ダイオード (LED) 照射による植物の薬効・機能性成分の強化 (出願5、6、7)

植物由来の薬効・機能性成分は、経口摂取による生活習慣病の予防や改善に加え、化粧品として日焼け防止・若返り効果が期待される。植物への LED 照射により、有効成分の合成を司る酵素の遺伝子発現が上昇し、有効成分の含量が増加することを見いだした。青色 LED は主としてポリフェノール類、赤色 LED はサポニン類のそれぞれの生合成および蓄積を促進した。

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