薬用植物カンゾウにおける形質転換培養細胞によるテルペノイド化合物の生成研究

• 研究課題/領域番号: 19K07150
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47050:環境および天然医薬資源学関連
• 研究機関: 北海道医療大学
• 研究代表者: 高上馬 希重 北海道医療大学, 薬学部, 准教授 (80342781)
• 研究分担者: 関 光 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30392004) ; 金 尚永 北海道医療大学, 薬学部, 講師 (70624287)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: カンゾウ / 培養細胞 / テルペノイド / 形質転換 / テルペノイド化合物

研究開始時の研究の概要

薬用植物「カンゾウ」は漢方薬原料など医薬品資源として世界的に利用される。薬用主成分グリチルリチン酸及び関連テルペノイド含有量が高く高品質なカンゾウを社会に供するため、植物体内でのテルペノイド生成を制御する生合成機構の解明を本研究の目的とする。申請者らはグリチルリチン酸「高含量植物体」と「低含量植物体」のスクリーニングに成功し、テルペノイド生合成酵素遺伝子の解明、それら遺伝子を過剰発現した形質転換培養細胞の作成にも取り組んでいる。テルペノイドの生成能力の異なる植物材料を用い、様々な生合成酵素遺伝子の過剰発現、ゲノム編集による機能抑制技術を用いて、形質転換培養細胞でのテルペノイド代謝を解明する。

研究成果の概要

薬用植物カンゾウ（Glycyrrhiza植物）は世界で広く用いられる。主薬用成分としてトリテルペノイド化合物のグリチルリチン酸が含まれる。トリテルペノイドの生合成機構の解明に取り組んだ。
①G.uralensis において毛状根を効率的に誘導、増殖する手法を確立した。②CYP88D6遺伝子（シトクロムP450酸化酵素）を過剰発現する形質転換培養細胞においてグリチルリチン酸量が増加することを明らかにした。③G.uralensisのグリチルリチン酸低含量植物体からクローン植物体を得る培養手法を確立した。④G.inflataのクローン植物体を得る培養手法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

医薬品原料として高品質なカンゾウを社会に供するためには、グリチルリチン酸生成に関するトリテルペノイド生合成機構を解明することが必要である。本研究から、トリテルペノイド化合物の生合成酵素遺伝子の解析、発現制御を明らかにした。このような基礎データのさらなる蓄積により、薬用成分含有量の高いカンゾウを品種改良して社会に供給することが可能となる。また培養細胞による医薬品、機能性成分の生産も可能となる。