【21-08】第１９回　先端ゲノム編集食品技術開発（ステージ２）③食品分野への新しいゲノム編集技術の拡大

2021年10月26日

はじめに

　本稿は中国の食品関連ゲノム編集技術を取り上げた今ステージの最終回に当たり、食品の各分野に関する研究実態を俯瞰して、特に目立った成果をまとめておくこととした。

　専門的な視角から深く探ったものではなく筆者が勝手に選別したものであり、最新の成果を含め、全体をもれなく拾い上げた自信はない。しかし、現下の中国における食品関連ゲノム編集技術の範囲や水準については一通りお分かり頂けるのではないかと思う。

　ここでは57件の研究成果を取り上げたが、元となった資料は、原則的に中国知識産権局の特許権申請または特許権取得案件である。

　当該分野は非常にテクニカルワードに満ちており、原文は筆者の知識をはるかに超える表現で記述され、筆者の誤りを潰しきれなかったところもあるかと思うが、中国における食品関連ゲノム編集技術の現状を整理したものは日本にはないことに鑑み、いささかでも参考になれば幸いである。

　またご参考まで、テクニカルワードのうち頻出するものについて若干の説明を加えた付表 を作成した。

食品関連ゲノム編集技術―57件の研究成果

1. 大豆CRISPR/Cas9システムの構築と大豆遺伝子改変への応用

概要：

　大豆の遺伝子改変における大豆CRISPR/Cas9系の応用。大豆CRISPR/Cas9システムを構築、大豆遺伝子の修復を迅速かつ効率的に行うことができ、既存のZFNsシステムの問題点である複雑すぎること、時間がかかること、非効率的であることを克服した。

2. CRISPR/Cas12a技術に基づくリンゴ茎溝ウイルス検出を可視化する方法

概要：

　CRISPR/Cas12a技術に基づくリンゴ茎溝ウイルスの可視化検出システムおよびその検出方法。最適な ASGV（以下、太字表示の語句は別掲「食品関係ゲノム編集テクニカルワード」にあり） 可視化検出システムおよび検出方法を確立し、 RT-PCR よりも100倍高い感度で5.62×102copies/Vの検出下限を持ち、40分以内に複数のサンプルを検出ができる。

3.イチゴのCRISPR/Cas9キャリア構築方法

概要：

　イチゴに特異的に作用するCRISPR/Cas9ベクターは、単一の標的部位だけでなく、イチゴの遺伝子形質転換試験のための2つの標的部位に同時に作用する。

4. 稲種子のカドミウム含有量を低減する育種方法

概要：

　CRISPR/Cas9技術を用いてイネ OsLCT1 を標的にノックアウト（切り取り）し、米カドミウム含有量の著しい減少、統合アグロノミクス特性に有意な変動のない低コストイネ栽培に貢献。

5. 植物におけるCRISPR/nCas9媒介の固定塩基置換の応用

概要：

　植物におけるCRISPR/nCas9媒介の固定点 塩基 置換の応用。イネにおける塩基の正確な突然変異が達成され、効率が約20%に達し、作物の育種のための実行可能かつ効果的な塩基置換方法。農業育種における強力な応用可能性を有し、農業作物の重要な農芸化学性を急速に改善するための基礎となる。

6. 植物の茎の高さを調整する蛋白質の適用

概要：

　植物茎高を低下させる方法であって、米の耐倒伏性を高め、低い茎米品種を育成。米の育種作業において重要な役割を果たす。

7. CRISPR/Cpf1システムによって媒介されるRNA転写産物を修復テンプレートとする相同組換え方法

概要：

　CRISPR/Cpf1システムに媒介する RNA 転写産物を修復テンプレートとする 相同組換え 方法、イネ ALS塩基 を研究対象とし、相同組換え担体を構築した。RNAを修復テンプレートとして使用すると、目的遺伝子の相同組換えを正常に誘導する、作物の育種のための新しいアイデアである。農業育種の面で強力な応用可能性を有する。

8. CRISPR/Cas9系変異OsHXK1を用いて収量向上植物を得る方法

概要：

　イネ遺伝子工学の分野に属し、CRISPR/Cas9系遺伝子を用いて変異イネヘキシルキナーゼ OsHXK1 遺伝子を編集、収量を増加させる植物を改善する方法であり、遺伝子組み換えでない水稲収量の向上を実現するとともに、OsHXK1− RNAiトランス 遺伝子植物の利用と本質的な違いがなく、イネ収量を著しく向上させることができる。

9. CRISPR/LbCpf1システムを用いて目的遺伝子を植物に相同組換える方法

概要：

　 CRISPR/LbCpf1 システムを用いて、植物における目的遺伝子の相同組換えを実現する方法。イネALS塩基を研究対象とし、相同組換えキャリアを構築した。二本鎖 DNA が修復テンプレートとして機能する場合、細胞はSDSAモデルを用いて相同組換え修復を行う。修復テンプレートに左側の相同組換えアームのみが含まれている場合、標的遺伝子の相同組換えを正常に誘導できるので、ベクター構築が容易になる。

10. LbCpf1-RR変異体が植物遺伝子編集におけるCRISPR/Cpf1システム適用

概要：

　植物遺伝子編集におけるCRISPR/Cpf1システムへのLbCpf1-RR変異体の応用である。LbCpf1-RR変異体を用いて、目的基ノックアウト水稲株を得た。イネ遺伝子群におけるCRISPR/Cpf1系の編集範囲を拡大し、植物ゲノム編集分野におけるこのシステムの応用を促進する上で重要である。

11. イネ種子休眠調節遺伝子OsMPK14とその応用

概要：

　CRISPR/Cas9システムを介して OsMPK14 遺伝子を編集、干渉、またはノックアウトし、OsMPK14遺伝子の生物学的機能を破壊し、抗穂発芽米株を得るもの。遺伝子OsMPK14ノックアウト方法により、既存材料のOsMPK14塩基をノックアウトすることができる。また子孫を選別除去し、休眠性を高めるイネ株を得ることができ、その穂の発芽抵抗性を効果的に改善することができる。

12. アジア栽培米とアフリカ栽培米の交配系を作成する方法および応用

概要：

　アジア栽培米とアフリカ栽培米のハイブリッド親和性を作成する方法およびイネの遠縁雑種の利点への応用。CRISPR/Cas9などの固定小数点編集技術を使用して、適切な遺伝子編集部位を選択し、定点ノックダウンを行う。米種間の遠縁雑種の利点を利用して、穀物の収量を増加させるために重要である。

13. CRISPR-Cas9システムを用いてキャベツ種BnMAX1遺伝子をノックアウトする方法及び応用

概要：

　CRISPR-Cas9系を用いて、キャベツ型菜種遺伝子をノックアウトする方法及びその応用。純粋な変異株は枝数、単株の 角果 数を増加させ、植物の高さを減少させ、収量を増加させる。

14. トウモロコシの雌の形質を制御する遺伝子と、トウモロコシの雌不妊株を作成するためのキット、変異遺伝子型および方法

概要：

　トウモロコシの雌の性状を制御するための塩基、トウモロコシの雌不妊系を作成するためのキット、変異型および方法である。またトウモロコシの雌不妊を引き起こす可能性のある変異型遺伝子型を提供し、新しい雌不妊株を作成するために使用することができる。

15. トウモロコシZmDTX3.1変異遺伝子とその遺伝子形質転換システムの構築方法および応用

概要：

　トウモロコシ ZmDTX3.1 変異遺伝子およびその遺伝子形質転換システムの構築方法および応用である。トウモロコシおしべの早期発育を誘導し、早期に穂を出させ、トウモロコシの育種効率を効果的に改善し、育種プロセスをスピードアップすることができる。

16. トウモロコシ転写因子ZmbZIP22とその応用

概要：

　CRISPR/Cas9技術を用いて、遺伝子断片 SEQ ID NO:2 をガイドRNAとしてトウモロコシ胚を形質転換し、遺伝子欠損変異体の植物を得たもの。野生型種子と比較して、遺伝子組み換え変異体トウモロコシ種子は不規則で薄い卵白体シェルを呈し、成熟種子のアルコール可溶性タンパク質含有量は著しく低下する。従来のトウモロコシでは リジン などの必須アミノ酸含有量が著しく上昇し、トウモロコシの栄養品質が向上した。

17. トウモロコシ転写因子ZmbHLH167とその応用

概要：

　トウモロコシ転写因子 ZmbHLH167 およびその有用に関するもので、タンパク質および総油含有量が有意に増加し、高品質のトウモロコシの創造のための遺伝資源を提供する。

18. CRISPR/Cas9系を用いたトウモロコシ遺伝子の定点変異法

概要：

　CRISPR/Cas9系を用いてトウモロコシ基を定点変異させる方法であり、トウモロコシゲノムの定点変異を達成することができ、短い実験サイクル、簡単な操作などの特性がある。異なる標的CRISPR/Cas9システムを使用して、異なる標的遺伝子の定点方向変換を行い、トウモロコシの改良育種のための新しい方法を提供し、トウモロコシ形質の改善に重要な実用性を持つ。

19. トウモロコシRNAポリメラーゼIII認識プロモーターとその応用

概要：

　トウモロコシRNA ポリメラーゼIII 認識プロモーターおよびその応用である。CRISPR/Cas9系のゲノム編集に参加することができ、植物育種において重要な意味がある。

20.トマトPSy1遺伝子のCRISPR/Cas9システムの構築とその応用

概要：

　 トマトPSy1 遺伝子のCRISPR/Cas9配列構築およびその応用である。PSy1遺伝子欠損トランスジェニックトマトの調製に利用でき、将来の保存耐性トマト新品種の育成に重要な役割を持つ。

21. トマトPSy1遺伝子のCRISPR-Cas9システムの構築とその応用

概要：

　トマトPSy1遺伝子のCRISPR-Cas9システム構築およびその応用である。貯蔵および輸送耐性トマトの新品種の育成に重要な役割を果たす。

22. NOR-like1遺伝子等による収穫後トマト乾燥化防止技術

概要：

　 NOR-like1 遺伝子およびそれにコードされるたんぱく質がトマト収穫後に水分を失うことを防止する方法である。

23. トマトボトリチス耐性を調節するSlMIPタンパク質とそのコード遺伝子の発見

概要：

　トマトSlMIP遺伝子の発現量を低減することにより、植物 botrytis（ボトリチス）耐性 を効果的に改善できるとした。特に、ボトリチスに対する耐性を調節するトマト SlMIPタンパク質 およびその コード遺伝子 の応用に関するものである。

24. トマト核雄不妊株の作成に応用できるトマトSlMPK20遺伝子

概要：

　トマト核雄不妊株の作成における トマトSlMPK20遺伝子 の応用であり、通常のトマト育種材料に不妊形質を迅速に導入することができ、トマトハイブリッド育種に広く応用できる。

25. 果実の高リコピン含有量のトマト材料を作成

概要：

　トマトバイオテクノロジーおよび トランスジェニック 技術の分野に属し、遺伝子編集によって果実の高リコピン含有量のトマト材料を作成する方法。この方法は、トマト果実中の リコピン 含有量を有意に改善することができる。

26. 果実の高固形分含有量を持つトマト材料の創製方法

概要：

　CRISPR/Cas9遺伝子編集システムを用いて、高固形分含有量のトマト材料を作成する方法。低コストで、創作サイクルを短縮し、1年以内に果物の高固形分含有量のトマト材料を得ることができるが、このトマト材料は外因性遺伝子を含まない、安全でリスクフリーである。

27. MsPALM1人工定点変異体を用いて多葉型アルファルファ材料を得る方法

概要：

　 MsPALM1 人工定点変異体を用いて多葉型アルファルファ材料を得る方法であり、多葉型アルファルファ材料を迅速に得ることができる。育種サイクルが短く、形質が安定し、４つのアレル遺伝子が変異、安定した遺伝的純粋な組み合わせ変異体を迅速に得ることができる。

28. ニシンCRISPR/Cas9遺伝子編集法

概要：

　ニシン遺伝子の機能を研究するだけでなく、ニシンの内因性標的遺伝子を精密に改変し、遺伝的に改良されたニシン養殖の新しい品種を育成するために使用することができる。

29. CRISPR/Cas9システムを用いて魚MC4R遺伝子をノックアウトする方法

概要：

　CRISPR/Cas9系を用いて魚類 MC4R遺伝子 をノックアウトする育種方法である。この育種方法は、すべての商業性の魚に適用され、魚のMC4R遺伝子をノックアウトすることによって、魚の急速な成長と繁殖を達成する。従来の育種方法と比較して、この特許取得済みの方法は、精度が高く、低コストであり、純粋なシステム時間が短いという特徴を有する。遺伝子組み換え育種と比較して、遺伝子ノックアウトは魚自体の遺伝子機能を失い、外来遺伝子を導入しないため、遺伝子組み換えの危険性はない。

30. CRISPR/Cas9遺伝子の編集と世代間効率を向上させるために卵保存液を使用する魚の育種方法

概要：

　魚類分子育種の分野に属し、特に、CRISPR/Cas9遺伝子の編集および世代間効率を向上させるために魚卵保存液を用いた魚育方法である。この方法は、魚卵保存技術、 マイクロインジェクション技術 、CRISPR/Cas9遺伝子編集技術を巧みに組み合わせることで、CRISPR/Cas9遺伝子編集技術の標的化効率と遺伝子編集代行効率を大幅に向上させ、遺伝子編集方法による魚類育種のスクリーニング時間を大幅に節約し、遺伝子編集魚の育種の急速な発展を促進する上で重要な意義を有する。

31. 小麦抗白粉病関連BFRタンパク質とそのコード遺伝子と応用

概要：

　小麦の病害抵抗性領域に属するもので、ウイルス誘発遺伝子 サイレンシング とCRISPR/Cas9塩基編集技術により、小麦葉中のタンパク質の発現量を低減し、無毒菌系E18に抗白粉病の小麦品種の小白冬小麦の感染を、反応型を0-1から3-4に変化させる。

32. 金魚遺伝子編集技術と金魚新品種の創製方法

概要：

　魚類分子設計育種技術、特に金魚遺伝子編集技術、およびこの遺伝子編集技術を用いて金魚新品種を創製する方法。分子育種手段により、単一目的形質の移行を迅速に実現し、金魚新品種の創製に利用することができるとともに、金魚分子設計育種のための技術的支援を提供し、金魚分子育種技術の開発を促進する上で有利である。

33.イネ分けつ量調節遺伝子OsFWL4をノックアウトし、イネの分けつ量と収量を増加させる方法

概要：

　 イネの分けつ 数および収量を増加させるために OsFWL4 による分けつ数調節基をノックアウトする方法。イネの分けつ数を増加させ、収量を増加させるために、イネの分けつ数調節遺伝子OsFWL4をノックアウトする方法である。

34. 米の雑種の利点を固定する方法

概要：

　CRISPR/Cas9を用いてイネの卵細胞において特異的に発現し、卵細胞の成長と発達に重要な役割を果たす遺伝子をノックアウトする。ハイブリッドイネを自己交配させ、イネのハイブリッドの利点を固定化できる種子を形成する方法である。ハイブリッド米の繁殖リスクを排除することができる。

35. イネの温度感受性核不妊遺伝子tms3変異体とその分子マーカーと応用

概要：

　CRISPR技術を用いて正常な米品種における tms3 遺伝子機能の損失を誘導し、変異体植物を得ることができる。温度感受性男性性不妊株を培養することができる。

36. イネ遺伝子OsGE61とそのイネペスト耐性への応用

概要：

　CRISPR/Cas9法を用いてイネ遺伝子 OsGE61 をノックアウトし、野生型およびノックアウト変異体植物に対するイネいもち菌接種実験を行い、その結果、ノックアウトOsGE61がイネいもち菌に対するイネ植物の耐性を著しく向上させた。当該遺伝子が関連する病害耐性品種の選択または育成に使用できることを示した。

37. LEPTO1とそのコードタンパク質のイネ育種制御への応用

概要：

　CRISPR/Cas9遺伝子編集技術により野生型イネで遺伝子をノックアウトすることにより、花粉母細胞の発育がレプトテン期に停滞し、染色体の分解と最終的な花粉の繁殖を引き起こす可能性を発見。水稲育種において重要な意味を持ち、水稲の収量を増加させ、イネの品質を向上させるための重要な生物学的資源を提供することができる。

38. ゲノム編集によるトマト雄不妊株の作成方法とその応用

概要：

　CRISPR/Cas9ゲノム編集技術を用いて、トマト雄不妊株を迅速に製造する方法及びその応用である。他のトマト品種にも適用でき、大きな育種応用可能性がある。

39. イネの理想的な株型を調節する遺伝子OsVAS1

概要：

　候補遺伝子スクリーニング法を用いて、イネ成長因子とエチレン合成経路遺伝子 OsVAS1 の両方にクローニングし、CRISPR技術を用いてOsVAS1遺伝子を定点変異させ、イネ株型を改良し、収量を増加させることができることを見出した。

40. 米のEhd1遺伝子を編集し、長い生育期のインディカ品種を栽培する方法

概要：

　CRISPR/Cas9遺伝子編集部位を設計、遺伝子編集ベクターを構築した。それによりイネを形質転換し、遺伝子の定点変異を実現、遺伝子コードシフト変異および受信ドメイン開始領域に3アミノ酸を欠失したフレーム内欠失変異株株を得るステップを含む「北のうるち米を南へ送る」（北粳南移）品種を育成する方法を開発した。異なる生育期間に延長されたうるち米材料を迅速に入手し、既存の優れた品種の生態学的適応性を拡大することができる。

41. CRISPR/Casを用いてOsHPH遺伝子を改変、茎の低い水稲を得るシステム

概要：

　イネ株の高相関遺伝子 OsHPH 、ならびにイネ株高さを調節する。ハイブリッド親として生産に応用することができ、農業生産におけるハイブリッドF1株の茎高、倒伏しやすい現象を解決することができる。

42. イネの千粒重量を制御する遺伝子OsPK3および応用

概要：

　アトラスクローニング法により、新しい遺伝子 OsPK3 を誘導、CRISPR/Cas9システムを用いてイネの千粒重量を制御する遺伝子OsPK3をノックアウト、トランスジェニック変異株株を形成する。変異体植物は野生型と比較して、種子の粒厚が小さくなり、千粒重が著しく低下したため株の背が高くなる。この遺伝子がイネの千粒重を制御する遺伝子であり、イネの高収量、安定生産育種に使用できる。

43. イネ種子休眠調節遺伝子OsMPK7とその応用

概要：

　CRISPR/Cas9システムを利用する遺伝子 OsMPK7 編集方法により、既存物質のOsMPK7遺伝子をノックアウトし、子孫を選別し、休眠性を高めたイネ株を得ることができ、その穂発芽抵抗性を効果的に改善する。

44. イネの雄生殖発達を制御する遺伝子とその応用

概要：

　ここでCRISPR/Cas9を用いて開発された核遺伝子は、イネの生殖発達を制御する遺伝子を、分子手段を用いて インテリジェント不妊株 を作成し、生産上の優れた親を優れた不妊系に改良し、ハイブリッドの利点を利用することができる。

45. イネデンプン分岐酵素SBE3遺伝子の人工定点変異体とその応用

概要：

　CRISPR/Cas9を用いて SBE3 遺伝子の第8エクセルサジェをヒト突然変異させた。かつ、スクリーニングマーカーを子孫分離により除去したイネ植物をスクリーニングした耐性デンプン含量が10%以上となるようなイネ品種をスクリーニングした。

46. OsKTN80b遺伝子によるイネ茎高を低減する方法

概要：

　主に OSKTN80b 遺伝子のCRISPR/Cas9系による遺伝子編集を行い、OsKTN80b遺伝子ノックアウトトランスジェニック植物を得、そこから純粋な変異体を選択し、最終的に茎の高さを低める。野生型イネと比較して、OSkTN80b遺伝子ノックアウトトランスジェニック植物の高さは13.56%〜16.33%低く、特にイネ株の縮小効果が高い。遺伝的背景によって制限されず、不良性状連鎖との問題もない。

47. カドミウム低蓄積インディカ品種を栽培する方法

概要：

　カドミウム低蓄積インディカ品種を育成する方法である。CRISPR/Cas9技術を用いて、 OsNramp5 によるカドミウム吸収基を標的とし、遺伝子組み換え成分を伴わずに配向育成する。総合的な食料質に有意な変動がなく、米のカドミウム含有量が低いインディカ材料を、標的化効率、育種サイクルが短く、低コスト、実用性が強いなどの利点を得ながら行うことができる。

48. イネの種子の粒落性を低下させる分子改良法

概要：

　CRISPR/Cas9系標的修飾イネ落粒性遺伝子を用いてイネの落下性を低下させる分子遺伝的改良方法。遺伝的背景の変化が小さいという利点を有し、遺伝子組み換えがもたらすリスクを回避し、落粒性が著しく低下し、遺伝子組み換え成分を伴わない米の新品種と新しいグループを育成することができる。

49. イネ千粒重遺伝子tgw6変異体とその製造方法及び応用

概要：

　CRISPR/Cas9技術を用いてイネの千粒重を調節する tgw6遺伝子 を定点編集する方法。それぞれCas-tgw6-a、Cas-tgw6-bまたはCas-tgw6-cの重要な応用価値を有するイネtgw6欠失変異体の新種セットを得た。米の高収量、安定した育種に使用することができる。

50. 羊の乳腺バイオリアクターを使用して、母乳中のメラトニン含有量を増加させる方法

概要：

　乳腺 バイオリアクター を用いて乳中の メラトニン 含量を向上させる方法。CRISPR/Cas9系を介して、母乳中のメラトニン含有量を増加させるもの。

51. イネの開花時期を早めるための方法およびキット

概要：

　CRISPR/Cas9法を用いて OsFBO14 遺伝子配列を編集し、水稲の早期開花を実現する方法である。米の生育期間を短縮し、栽培コストを削減し、米の生態学的適応性を高めることができる。また、稲の開花期の形質を改善し、開花時期の早い遺伝子編集植物のOsFBO14変異遺伝子型も提供する。

52. イネゲノム中のイネいもち病耐性部位DNAの作成

概要：

　CRISPR/Cas9遺伝子配列ベクターを用いて、イネいもち耐性遺伝子部位のDNAを精密に改変し、その遺伝情報を変化させ、イネいもち病耐性イネ品種を育成する方法。

53. CRISPR/Cas9に基づくミツバチ遺伝子編集法

概要：

　CRISPR/Cas9に基づくミツバチ遺伝子編集方法および遺伝子編集材料の開発。ミツバチの遺伝子編集研究における生態学的リスクを低減、働きバチの繁殖過程を大幅に簡素化した。

54. CRISPR/Cas9に基づいて異なる毛色の羊を得る方法およびASIP遺伝子を標的とするsgRNAの開発

概要：

　CRISPR/Cas9に基づいて、同じ毛色の羊を得る方法および ASIP 遺伝子を標的とする sgRNA を開発した。羊毛の色を人為的に変化させる効果的な技術的手段である。

55. 非遺伝子組み換え指向性遺伝子変異植物を迅速かつ効率的に得る方法およびアプリケーション開発

概要：

　遺伝子組み換えのない植物を遺伝子編集するための簡単で効果的な方法であり、遺伝子組み換え断片を含まない定点イネ変異を得るために使用することができる。

56. 遺伝子編集技術による抗白葉枯病米の栽培法

概要：

　本発明は、遺伝子編集による抗 白葉枯病 イネの栽培方法であり、イネの病気耐性育種に広く適用することができ、米の遺伝的育種と生産に重要な応用の見通しがある。

57. BnaARF2が高収量キャベツを栽培する方法

概要：

　CRISPR/Cas9システムを用いてキャベツ型菜種 BnaARF2 遺伝子を編集、高収量で安定した遺伝性キャベツを迅速に取得し、キャベツタイプの野菜に新たな種子資源を提供する。

付表