クロロフィル蛍光を利用した植物葉内の外来タンパク質含量変動モニタリング手法の開発

• 研究課題/領域番号: 26712021
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 農業環境・情報工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松田 怜 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 准教授 (20547228)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
• キーワード: 環境制御 / 生体情報 / インフルエンザワクチン / 一過性遺伝子発現 / ベンサミアナタバコ / 葉温 / 光合成 / バイオ医薬品 / 生体情報計測 / 医薬用タンパク質 / クロロフィル蛍光 / 生体計測

研究成果の概要

ワクチン抗原などの有用タンパク質の遺伝子を植物に後天的に導入し，一過的に発現させる一過性遺伝子発現法は，迅速かつ安価に大量の有用タンパク質を生産できる方法として注目されている。本研究では，一過性遺伝子発現法における葉の光合成ガス交換特性を詳細に解析するとともに，葉内有用タンパク質含量の変動を非破壊・非接触でモニタリングする手法を開発することを目的とした。当初想定していたクロロフィル蛍光パラメータを利用する方法では，定量的なモニタリングを可能とする条件を見出すことはできなかった。他方，葉温の経日変化を計測することで，栽培気温によらず，葉の有用タンパク質含量が最大となる日を推定しうることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] ルイビル大学(米国)
• [国際共同研究] ルイビル大学(米国)
• [国際共同研究] ルイビル大学(米国)
• [雑誌論文] Effect of temperature post viral vector inoculation on the amount of hemagglutinin transiently expressed in Nicotiana benthamiana leaves (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R., T. Abe, N. Fujiuchi, N. Matoba, K. Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 124 号: 3 ページ: 346-350
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2017.04.007
  • NAID: 40021323729
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Viral vector-based transient gene expression in Nicotiana benthamiana: Effects of light source on leaf temperature and hemagglutinin content (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R., T. Abe, K. Fujiwara
  • 雑誌名: Plant Cell Reports 巻: 36 号: 10 ページ: 1667-1669
  • DOI: 10.1007/s00299-017-2164-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of plant density on recombinant hemagglutinin yields in an Agrobacterium-mediated transient gene expression system using Nicotiana benthamiana plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujiuchi, N., R. Matsuda, N. Matoba, K. Fujiwara
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1762-1770
  • DOI: 10.1002/bit.26303
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Removal of bacterial suspension water occupying the intercellular space of detached leaves after agroinfiltration improves the yield of recombinant hemagglutinin in a Nicotiana benthamiana transient gene expression system (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiuchi, N., R. Matsuda, N. Matoba, K. Fujiwara
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 113 号: 4 ページ: 901-906
  • DOI: 10.1002/bit.25854
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Environment control to improve recombinant protein yields in plants based on Agrobacterium-mediated transient gene expression (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiuchi, N., N. Matoba, R. Matsuda
  • 雑誌名: Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 巻: 4 ページ: 23-23
  • DOI: 10.3389/fbioe.2016.00023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 人工光型植物工場は必要なのか？ (2018)
  • 著者名/発表者名: 松田 怜
  • 学会等名: 日本農業気象学会75周年記念大
• [学会発表] 植物を用いた一過性遺伝子発現法によるワクチン生産：葉温に基づく葉内ワクチン含量が最大となる日の推定の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 上野彰大・松田 怜・富士原和宏
  • 学会等名: 日本農業気象学会2017年全国大会
  • 発表場所: 北里大学（青森県十和田市）
  • 年月日: 2017-03-27
• [学会発表] Environmental control for recombinant protein production in plants using transient gene expression technology (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R., N. Fujiuchi, K. Fujiwara
  • 学会等名: GreenSys 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Environment control for recombinant protein production in Nicotiana benthamiana plants using a transient gene expression system (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R.
  • 学会等名: PMPAsia 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Plant-made biopharmaceutical protein production under controlled environments (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R.
  • 学会等名: 2016 High-level Forum on Plant Factory
  • 発表場所: 北京市（中国）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Controlled environment agriculture technology for PMP production systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R.
  • 学会等名: The Phyto-Engineering Research Center (PERC) Workshop
  • 発表場所: カリフォルニア州デイビス（アメリカ）
  • 年月日: 2016-04-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Controlled environments for production of biopharmaceutical proteins in plants (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, R.
  • 学会等名: Annual Autumn Symposium of the Korean Society for Bio-Environment Control
  • 発表場所: 大邱広域市（韓国）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 一過性遺伝子発現法を用いた植物利用型有用タンパク質生産：栽植密度が葉位別ワクチン量分布およびワクチン生産量に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤内直道・松田 怜・的場伸行・富士原和宏
  • 学会等名: 日本生物環境工学会2015年宮崎大会
  • 発表場所: シーガイアコンベンションセンター（宮崎県宮崎市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 一過性遺伝子発現による植物利用型ワクチン生産：気温が葉内ワクチン含量経日変化に及ぼす影響の機構に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松田 怜・阿部龍樹・藤内直道・的場伸行・富士原和宏
  • 学会等名: 日本生物環境工学会2015年宮崎大会
  • 発表場所: シーガイアコンベンションセンター（宮崎県宮崎市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 切離葉を用いた一過性遺伝子発現法によるワクチン生産のための環境調節 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤内直道・松田 怜・的場伸行・富士原和宏
  • 学会等名: 第33回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学農学部キャンパス(東京都文京区）
  • 年月日: 2015-08-10
• [学会発表] 一過性遺伝子発現による植物利用型ワクチン生産：切離個葉を用いた生産のための環境条件の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤内直道・松田 怜・的場伸行・富士原和宏
  • 学会等名: 日本生物環境工学会2014年東京大会
  • 発表場所: 明治大学駿河台キャンパス（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [学会発表] 一過性遺伝子発現による植物利用型ワクチン生産：遺伝子導入後の気温制御によるワクチン生産量増大の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部龍樹・松田 怜・藤内直道・的場伸行・富士原和宏
  • 学会等名: 日本生物環境工学会2014年東京大会
  • 発表場所: 明治大学駿河台キャンパス（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-11
• [学会発表] ウイルスベクターを用いた一過性遺伝子発現による植物利用型ワクチン生産：栽培環境がワクチン生産量に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田 怜・藤内直道・阿部龍樹・的場伸行・富士原和宏
  • 学会等名: 第32回日本植物細胞分子生物学会大会・シンポジウム
  • 発表場所: アイーナ（いわて県民情報交流センター）（岩手県盛岡市）
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-22
• [学会発表] Viral vector-mediated transient gene expression using detached leaves: drying process immediately after agro-infiltration is essential to a high accumulation level of hemagglutinin (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiuchi, N., R. Matsuda, N. Matoba, K. Fujiwara
  • 学会等名: The 1st Conference of the International Society for Plant Molecular Farming
  • 発表場所: ベルリン・ダーレム（ドイツ）
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-19