新特性シルク素材やシルクタンパク質等生体物質由来の新機能性素材の作出とその利用技術の開発

• 研究機関名: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 生物機能部門 新産業開拓研究領域; 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 生物機能部門 ビトリゲル特命プロジェクト
• 協力分担関係: 民間（24）（のべ数）; 群馬県蚕糸技術センター; 群馬県繊維工業試験場; 京都府織物・機械金属振興センター; （国研）理化学研究所; 大学（17）（のべ数; うち国外3）
• 研究期間: 2016-2020
• 年度: 2020
• 摘要: 遺伝子組換えカイコの実用化に関しては、超極細（高染色性）シルク及び青色蛍光シルクを生産する系統について、養蚕農家での飼育のための第一種使用規程について大臣承認を受け た。超極細（高染色性）シルクを生産する組換えカイコの飼育に関する注意点を記載した飼育マニュアルを作成し、農家での飼育の際に公開を予定していたが、農家での飼育が中止となったため、公開は延期することとなった。このほか、高強度系統 MC502 を実用系統（日 137 号、中 515 号）と交配し、収率及び繰糸成績の向上を確認するとともに、超極細（高染色性）シルク、青色蛍光シルクを用いてスカーフやポケットチーフ等を試作した。人工飼料の低コスト化については、令和元年度に開発した低コスト飼料の大規模飼育試験において良好な繭が得ら れることを実証した。また、蒸煮の手間を省くことでコストを下げ、調製が容易な人工飼料を作成した。 ; ミノムシ等未知・未利用シルクについては、産業用ミノムシシルク素材の量産化を進めるため、省スペースで省力化した飼育技術、人工的に交配するための技術や器具を開発した。商品化に向けて、農研機構で調製したミノムシシルク素材を定期的に連携企業に提供し、製品化に向けた実証試験を進めた。このほか、シルクのナノ粒子については、セリシンを構成するタンパク質のうち、Ser2 と 3 から成るナノ粒子が水に不溶性の物質を包含しながら高い水分散性持つことを明らかにし、ドラッグデリバリー担体としての有用性を示した。また高タフネス、高強度繊維の開発を目指し、小角 X 線回折測定を用いたシルク微細構造の解析手法を開発した。; コラーゲンビトリゲルに関しては、創薬支援の器官用チップ作成を容易にするネジ式細胞封入デバイスを改良して優先権主張特許出願を行うとともに、月に 500 個製造できる半自動生産装置を開発した。肝臓について、ヒト肝がん細胞株とヒト胆管がん細胞株の共培養でより精緻なモデル構築が可能であることを示すとともに、新たに選抜したクローン細胞株を用いた微小血管内皮モデルが高い内皮バリア機能を示すことを実証し、それぞれ特許出願した。組織再生に有用なデバイスの作成については、ハンドリングに優れたビトリゲル膜を鼓膜及び肝臓用に作成し、再生実験用として、それぞれ香川大学及び佐賀大学に提供した。また、糸状ビトリゲルを佐賀大学に提供するとともに、京都大学や連携企業とも実用化に向けた共同研究を進めた。; ビトリゲル関連の新機能性新素材については、知的財産部と連携し、戦略的な知的財産化を図り、令和２年度は特許出願 6 件（PCT 出願含む）を行い、１件が登録された。また事業開発室と連携し、民間企業 2 社との共同研究、その他の民間企業 4 社と秘密保持契約を締結して、今後の事業化や共同研究に関する協議を行い、民間企業との連携強化を図った。さらに、令和元年度 OECD テストガイドラインに収載された眼刺激性試験法「Vitrigel- EIT 法」について、固体を適用範囲に含めるための改訂案をOECD に提出し、合意に達した。予定していた民間企業の実地講習会は新型コロナウイルス感染拡大防止のため実施できなかったが、改 訂案を取り込んだ動画を制作して、積極的に技術移転を図った。; このほか、昆虫特異的な機能模倣技術を開発し、乾燥耐性について、メタボローム解析で、ネムリユスリカの乾燥過程と再水和過程の特徴的なエネルギー代謝を明らかにした。また、乾燥耐性に関与する LEA4 タンパク質の機能を検証し、細胞の保護効果があることを示した。これは PV11 細胞の常温乾燥保存プロトコールを改良するための重要な成果である。生物学的封じ込め法を応用した高効率・高安全性細菌生ワクチンの開発では、動物衛生研究部門と共同でサルモネラ症を対象とする実証研究で有望な結果を得るとともに、遺伝的に安定な生物学的封じ込め技術として、大腸菌を対象に、不安定性の要因となる毒素遺伝子を用いず、必須遺伝子のオペレーターの脱抑制によって生死を制御する仕組みを開発した。
• カテゴリ: カイコ 乾燥 機能性 コスト 飼育技術 省力化 低コスト メタボローム解析