農作物
ゲノム編集技術は、医療分野だけでなく、農作物の品種改良(育種)にも広く活用されています。従来の交配育種や突然変異育種と比べ、目的とする形質に関わる遺伝子を効率的に改変できる点が特徴です。本記事では、農作物におけるゲノム編集育種の仕組みや主な用途、育種手法、外部委託時の注意点について解説します。
刑部 祐里子Yuriko Osakabe
- 東京科学大学 生命理工学院 教授
- 生命理工学系 生命理工学コース
- 所属学会:日本分子生物学会、日本農芸化学会、日本ゲノム編集学会、日本植物生理学会、日本植物学会、日本植物バイオテクノロジー学会
様々な生物におけるゲノム編集技術の応用を目指した基礎研究をテーマに、特に、新規ゲノム編集技術の基盤開発研究を行っています。ゲノム編集技術の医療応用や植物分野の応用技術開発を進めています。
農作物のゲノム編集育種
とは?
農作物のゲノム編集育種とは、CRISPR/Cas9などのゲノム編集技術を用いて農作物の標的遺伝子に変異を導入し、有用な形質を持つ品種を開発する育種手法です。従来の交配育種では、目的の形質を持つ個体を得るまでに複数世代の交配・選抜が必要でしたが、ゲノム編集では目的遺伝子を効率的に改変できるため、育種期間の短縮が期待されています。
なお、最終産物に外来DNAが残存しないSDN-1によるゲノム編集作物は、遺伝子組換え作物とは区別して取り扱われる場合があります。日本では、カルタヘナ法をはじめとする関連法令や届出制度に基づいて運用されており、開発・流通にあたってはこれらの制度を理解しておくことが重要です。
農作物のゲノム編集育種
の主な用途
農林水産技術会議の資料では、ゲノム編集技術を用いた育種素材の開発例として、以下のような成果が報告されています。
- アレルゲン性の低減:ダイズの主要アレルゲン遺伝子を欠損させ、低アレルギー性を確認した系統の開発。
- 観賞期間の延長:花持ちのよいトルコギキョウ・ユリなど、観賞価値の向上が期待される育種素材の開発。
- 香味成分の増加:香味成分を増加させ、香りや風味を高めたタマネギ系統の開発。
- 病害抵抗性の向上:赤かび病菌が産生する、かび毒の蓄積を低減したコムギ系統の開発。
このように、収量や耐病性の向上だけでなく、アレルゲン低減や品質向上など、消費者ニーズに応える育種素材の開発にも活用されています。
主な作製手法
- アグロバクテリウム法・パーティクルガン法:ゲノム編集酵素とガイドRNAを発現させるDNA、またはCasタンパク質とガイドRNAからなるRNPを植物細胞へ導入し、標的遺伝子に変異を導入する手法。
- in plantaゲノム編集:茎頂などの植物組織へゲノム編集因子を直接導入し、組織培養や個体再分化を経ずにゲノム編集個体を得る手法。培養・再分化が難しい植物種や実用品種への応用が期待されている。
- 国産ゲノム編集酵素の活用:海外で開発されたCRISPR/Cas9とは異なる知的財産基盤を持つ、国産ゲノム編集ツールの研究開発も進められている。
ゲノム編集
受託サービス会社の事例
セツロテック
引用元:value press HP(https://www.value-press.com/pressrelease/305422)
セツロテックは、独自のゲノム編集因子「ST8」を用いた植物の新品種開発にも取り組んでいます。愛知県の「あいち農業イノベーションプロジェクト」に採択された事例では、愛知県農業総合試験場との共同研究により、ST8を活用したカーネーションの新品種開発を目指す取り組みが公開されています。
農業・畜産分野での品種改良を高速化する事業「PAGEs」の一環として、多様な生物種への応用を進めています。
GenAhead Bio・タカラバイオ
について
GenAhead Bio・タカラバイオは、いずれも主にiPS細胞や培養細胞を対象としたゲノム編集受託サービスを公開しており、本記事執筆時点では農作物のゲノム編集育種に関する公開事例は確認できませんでした。農作物の育種を依頼したい場合は、対応可否を直接確認することをおすすめします。
外部委託する際の注意点
- 対象作物への対応実績:依頼したい作物種でのゲノム編集・育種実績があるか。
- 規制対応の知見:カルタヘナ法をはじめとする関連法令や届出制度について、十分な知見・実績を有しているか。
- 規制区分への理解:最終産物に外来DNAが残存するかどうかなど、規制区分の判定要件を理解し、適切な実験設計や評価を行えるか。
- 育種期間の見通し:植物は世代更新に時間を要するため、編集後の選抜や固定化も含めた育種スケジュールを提示できるか。
農作物のゲノム編集育種は、目的とする形質に関わる遺伝子を効率的に改変できることから、品種改良の新たな手法として注目されています。一方で、対象作物ごとの育種実績や規制対応の知見が求められる分野でもあるため、外部委託を検討する際は、各社の技術力や実績を確認したうえで選定することが重要です。
監修者からのコメント
刑部 祐里子Yuriko Osakabe
- 東京科学大学 生命理工学院 教授
- 生命理工学系 生命理工学コース
- 所属学会:日本分子生物学会、日本農芸化学会、日本ゲノム編集学会、日本植物生理学会、日本植物学会、日本植物バイオテクノロジー学会
農作物のゲノム編集は、私たちの研究室で開発した国産ゲノム編集技術CRISPR-Cas3の植物への応用研究が進められているように、ゲノム編集技術の応用範囲が農業分野にも広がっていることを示す好例です。一方で、作物ごとの生育特性や関連法令・規制への理解が欠かせない分野でもあるため、実績のある受託会社への相談をおすすめします。
ERS/BROADの
ライセンスを使用する【目的別】ゲノム編集受託サービス会社3選
複雑なゲノム編集を
無駄なくスピーディーに
成功させたい
GenAhead Bio
引用元:GenAhead Bio公式HP
(https://jp.genaheadbio.co.jp/)
- ノックイン・レポーター細胞・マルチプルKOなど、一般的なプロトコールから既存プロトコールでは再現できない複雑なゲノム編集まで対応。受託実績は190件超(※)で、他社に断られた案件の引き継ぎにも応じる。
- プール細胞の段階で編集成否を早期に確認できる独自のCRISPR-SNIPER法を採用。研究スケジュールが逼迫している場面でも、2~3週間でGo/No Goの判定を出し、後工程の遅延・手戻りを防ぐ。
納期の目安
2〜3週間
マウス・ラット等の
ゲノム編集動物モデルを
作製したい
セツロテック
引用元:セツロテック公式HP
(https://www.setsurotech.com/)
- KOマウス・Floxマウスといった幅広い種類の遺伝子改変動物モデルを受託。マウス受精卵へのインジェクション技術を保有し、動物モデル作製を専門外とする研究者でも、必要な仕様を伝えるだけで依頼できる。
- CRISPR/Cas9での編集が難しいケースに対しても、独自技術「ST8」による代替アプローチが可能。一度の問い合わせで複数の手法を提案してもらえるため、動物モデル作製の選択肢が広がる。
納期の目安
5ヶ月〜
ゲノム編集から
オフターゲット解析等まで
一括で依頼したい
タカラバイオ
引用元:タカラバイオ公式HP
(https://www.takara-bio.co.jp/ja/index.html)
- sgRNA設計・細胞株作製・オフターゲット解析・各種アッセイ(FCM・WB・PCR)まで、複数業者への発注・調整なしに同一窓口で完結。論文提出・社内審査に必要なデータを一貫した品質で揃えられる。
- 自社開発のCRISPR試薬「Guide-itシリーズ」を販売。その試薬を使って上手くいかなかった場合も、別の受託先を探すことなく、そのまま依頼できる。試薬の仕様を知り尽くしたチームが対応するため、条件設定のやり直しも発生しない。
納期の目安
4.5ヶ月〜