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【研究成果】ゲノム編集技術などによる遺伝子組換え微生物の利用の安全性を高める技術を開発~リンの代謝工学により組換え微生物の強力な封じ込めを可能に~

大学院先端物質科学研究科の廣田隆一助教と黒田章夫教授らの研究グループは、大腸菌をモデルとして、生物の必須栄養素であるリンの代謝系を改変し、「亜リン酸」という自然界にはほとんど存在しないリン化合物がないと増殖できないという性質を作り出すことに成功しました。この大腸菌は、亜リン酸が添加された培地でしか増殖できないため、実験室外では生存することができず、組換え微生物利用の安全性を高めることに貢献します。この研究成果について、3月17日、キャンパスイノベーションセンター(東京都港区)で記者説明会を開催しました。
成果は、3月20日付けの英国科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」のオンライン速報版に掲載されました。

現在、ゲノム編集技術などの遺伝子工学技術の急速な発展により、優れた機能を持つ微生物の作製が可能となっています。しかしこのような微生物が、意図せず実験室環境から漏出した際のリスクを低減するような技術開発はあまり行なわれていません。
今回の研究グループの成果は、宿主微生物が自然環境中では生存できないような性質を、あらかじめ与えておく“生物学的封じ込め”の新しい概念を開発したもので、その効果は従来報告されているものと比べて非常に高いものでした。
大腸菌における封じ込め株の作製は、リンの代謝に関係する8個の遺伝子破壊と2種類の遺伝子導入により可能で、同程度の効果を得るために開発された最新の手法と比べると極めてシンプルです。また亜リン酸は非常に安価に得られることから、高い封じ込め効果と実用性、経済性を兼ね備えた微生物の封じ込め手法として期待されます。

今後は、大腸菌以外の有用微生物にも本手法を適用し、バイオテクノロジーの実用化を推進するためのプラットフォーム技術としての確立を目指します。これにより有用微細藻類によるバイオ燃料生産の効率化や、医療用途に開発されたワクチン、抗炎症機能を持つプロバイオティクス、汚染環境を浄化する機能を持つ微生物などの、安全な利用に貢献できる可能性があります。

説明を行う廣田隆一助教

【本研究成果のポイント】
  • ゲノム編集技術などによる遺伝子工学技術の急速な発展に伴い、遺伝子組換え微生物の安全性を高める技術が求められていますが、開発はあまり進んでいません。
  • 自然界にはほとんど存在しない“亜リン酸”が無いと生き残ることができない大腸菌を作製することができました。
  • この技術による拡散防止の効果は、従来のものと比べて非常に高く、世界トップレベルの安全性と言えます。
  • 今後、低炭素社会の形成に必要な有用微細藻類などを、屋外において封じ込めたまま培養する技術などへの活用が期待されます。
【論文情報】
  • 掲載雑誌:Scientific Reports
  • DOI番号:10.1038/srep44748
  • 論文題目:“A Novel Biocontainment Strategy Makes Bacterial Growth and Survival Dependent on Phosphite”(亜リン酸の要求性による新規生物学的封じ込め手法)
  • 著者:Ryuichi Hirota, Kenji Abe, Zen-ichiro Katsuura, Reiji Noguchi, Shigeaki Moribe, Kei Motomura, Takenori Ishida, Maxym Alexandrov, Hisakage Funabashi, Takeshi Ikeda, Akio Kuroda
研究に関するお問い合わせ先
広島大学大学院先端物質科学研究科
助教 廣田隆一

Tel:082-424-7749
E-mail:hirota※hiroshima-u.ac.jp(※は半角@に置き換えてください)


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