【簡略図】

様々な分野で活用されている微生物の可能性を当社技術で最大限に引き出し、

人と自然が共生する持続可能なバイオ社会の実現を目指します

【背景】

真菌類は、酵母・カビ・キノコを含む真核微生物であり、味噌・醤油などの発酵生産に利用されるほかに、抗生物質を含む有用物質の生産や、きのこや培養肉などの食用としても注目されています。しかしながら、有用形質を持つような特徴をもつ真菌は交配ができない種が多く、植物のように育成をすることは難しいという課題があります。

ゲノム編集技術は、遺伝子組み換えと違い、自然界で起こり得る遺伝子のランダムな突然変異を人為的に狙って変異・配列の導入を起こす技術であり、この技術を活用し、真菌類の生命の設計図であるゲノム情報を正確に改変することで、効率的な遺伝子機能の解析や、機能改良（品種改良）を行うことができます。

しかしながら、従来のゲノム編集ツールCRISPR-Cas9は、画期的で簡便なため研究現場でよく使われる技術であるものの、真菌でのゲノム編集には対応しないことが多く、またライセンス料が高額であること、マーカー遺伝子の利用が必要（遺伝子組み換え）となることが課題でした。

私たちは、これらの課題を解決する新規の自律複製配列の同定と、新規ゲノム編集ツール、及び新規ゲノム編集技術の確立に成功しました。

【技術内容】

■従来技術

ゲノム編集は、核酸を切断する酵素（ヌクレアーゼ）を人工的に作り、狙った場所でDNA切断し、それに続く修復反応を起こすことで遺伝子改変を行うものです。これまでにもいくつかの手法が開発されていますが、それぞれに課題があり広く実応用されるに至っていません。

・ZFN（zinc finger nuclease：ジンクフィンガーヌクレアーゼ）
最初に開発された人工ヌクレアーゼで、DNAの特定の配列を認識し、切断する能力を持っています。高い精度で特定の遺伝子を編集できますが、作製が難しく、コストが高いという課題があります。

・TALEN（Transcription activator-like effector nuclease：転写活性因子様エフェクターヌクレアーゼ）
ZFNと同様にDNAを認識し、切断する能力を持っています。より多くの塩基配列を認識できますが、意図しないDNA部位を切断する可能性があります。

・CRISPR-Cas9（clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated protein 9：クリスパー・キャスナイン）
現在最も使われている手法です。特定のRNAガイドを使用してDNAを認識し、Cas9酵素が切断します。ライセンス料が高額であることなどの課題があります。

加えて、同社がターゲットとする真菌におけるゲノム編集においては、タンパク質型であるゲノム編集ツールZFN、TALENが比較的有効であり、一方、操作が簡便であるCRISPR-Cas9は大部分の菌に機能しないという課題があります。

また、真菌の場合外来DNAやたんぱく質の導入効率が低いため、マーカー遺伝子を利用し、一度ゲノムの中に外来DNAを組み込んだ後に除去する方法をとります。そのため、工程が複雑であること、また遺伝子組み換えであるため世間的な抵抗が強いという課題があります。一方、自律複製ベクターを利用するとゲノムに組み込む必要はなくなりますが、非常に長い自律複製配列であるためベクター作成に高度な技術が必要であり、また利用可能な真菌はごく一部に限られます。

■新規自律複製ベクターの提供

そこで同社は、従来の自律複製配列に比べて短く、広範囲な真菌で利用することができる新規自律複製配列を同定しました。この配列を付加したプラスミドベクターは、細胞内でのコピー数（遺伝子発現量）や安定性を容易に調整することができ、一時的な遺伝子発現の誘導とその後の除去を簡便に実施できるため、細胞への遺伝子導入効率を大幅に向上します。

同社は、この新規自律複製ベクターを多くの方に利用いただけるキットとして提供します。研究機関や企業が手軽に微生物へのベクター導入を実施できます。

■新規非遺伝子組み換えゲノム編集ツール『MycoEdita』

同時に同社は、既存技術ZFNをベースに、ライセンスフリーかつ編集効率の高い新規ヌクレアーゼドメインを同定し、CRISPRに依存せず安価かつ真菌に十分に機能する純国産の新規ゲノム編集ツール『MycoEdita』を開発しました。MycoEditaを同社が開発した新規自律複製ベクターの編集に利用することで、非遺伝子組み換え型で高効率なゲノム編集が可能になります。

【技術・ノウハウの強み（新規性、優位性、有用性）】

■本技術の強み

・真菌で広く利用可能
・細胞内での一時的な外来DNAの保持/発現誘導/除去が可能
・複製DNAの細胞内コピー数や安定性を制御可能
・CRISPRに依存しない純国産ゲノム編集ツール
・非遺伝子組換え型でのゲノム編集真菌を作出可能

■既存技術との比較

既存技術に比べて特に真菌（微生物）に対して親和性高く、産業利用可能な技術です。
更にCRISPR-Cas9は知的財産権が複数存在し、研究用途では問題ありませんが、産業応用をする際には課題となりえます。

【連携企業のイメージ】

・すでに微生物を活用して商業化している企業
・今後、微生物に着目した新規事業を検討されている企業　など

真菌を活用したワクチン開発などはもちろんのこと、昨今取り組みが増えている微生物を利用したバイオマス発電の高効率化など活用分野は多岐にわたります。お気軽にお問合せください。

【技術・ノウハウの活用シーン（イメージ）】

・微生物（真菌）の遺伝子機能解析
・有用微生物（真菌）の機能向上/作出
・微生物（真菌）生産物の収量増加

【技術・ノウハウの活用の流れ】

本技術の活用にご興味があれば、お気軽にお問い合わせください。企業様のご要望に合わせてカスタマイズ設計可能です。

【専門用語の解説】

・CRISPR/Cas9 (CRISPR) ：DNAの特定部位を精密に編集できる革新的なゲノム編集技術として、2020年にノーベル化学賞を受賞した技術
・ベクター：遺伝子を細胞に導入するためのツール、であり、挿入する遺伝子断片の大きさや挿入目的によって使い分ける
・ZFN（zinc finger nuclease）：―最初に開発されたゲノム編集技術で、操作精度は高いが、ターゲット配列の範囲が狭いという特徴がある