昆虫工場に最適な無絹糸腺カイコの作出

• 研究課題/領域番号: 21K19121
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分39:生産環境農学およびその関連分野
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 日下部 宜宏 九州大学, 農学研究院, 教授 (30253595)
• 研究分担者: 門 宏明 九州大学, 農学研究院, 准教授 (30616412)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 絹糸腺 / バキュロウイルス発現系 / カイコ / ゲノム編集 / カイコ昆虫工場 / 絹糸線 / バキュロウイルス / 組換えタンパク質 / カイコ-バキュロウイルス発現系 / 組換えタンパク質生産 / 昆虫工場 / カイコ絹糸線

研究開始時の研究の概要

近年、カイコは医療薬品などの組換えタンパク質発現系として着目されているが、発現量を十分確保できないタンパク質もあり、本発現系の効率上昇が強く望まれている。本研究では、絹糸腺を欠失させた無絹糸腺カイコを作り、絹糸腺のために消費されるエネルギーとアミノ酸を外来タンパク質の生産に転用し、その生産効率を高めることを目指す。無絹糸腺カイコを作る方法としては、1細胞トランスクリプトーム解析を用いて、カイコ胚を構成する個々の細胞の遺伝子発現情報を網羅的に取得し、絹糸腺細胞の分化を制御する最上位の転写因子であるマスター遺伝子を同定する。その後、ゲノム編集による遺伝子の機能破壊を行い、無絹糸腺カイコを作出する。

研究成果の概要

カイコ-バキュロウイルス発現系は、近年、医療薬品や研究試薬のためのタンパク質発現系として着目されている。しかし、発現量を十分確保できていないタンパク質もあり、発現系の効率上昇が望まれている。本申請では、無絹糸腺カイコを作り、絹糸腺と絹タンパク質を作るために消費されるリソースを外来タンパク質の生産に転用し、その生産効率を高めることを目指した。研究の結果、ゲノム編集によって作出した無絹糸腺カイコは多くの個体で発育不全が起こり、組換えタンパク質の発現量も向上しなかった。そのため、研究の後半では絹糸腺を積極的に利用する方に発想を転換し、絹糸腺に効率的に感染できるバキュロウイルスの作出を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

絹糸腺に効率よく感染するバキュロウイルスについては、変異導入と選抜を繰り返すことにより、絹糸腺に感染しやすくなるウイルスの作製を目指し、６回の絹糸腺での選抜により感染効率が向上したウイルス集団を得た。その集団からウイルスクローンの単離を行い、詳細な解析を進めている。絹糸腺で組換えタンパク質の生産が可能となれば、バキュロウイルス発現系でも繭に組換えタンパク質を生産することが可能となりタンパク質の精製工程が簡略化できる。また、絹糸腺はタンパク質糖鎖の構造が他の組織とは異なっているとの報告があり、ヒト型へ糖鎖改変した組換えタンパク質の生産が容易になると期待される。