Core Technology

English Ver.

九州大学農学研究院における世界唯一のカイコバイオリソースライブラリー

カイコ-バキュロウイルス発現系は、真核細胞で最も効率の良いタンパク質生産系として知られています。 カイコはあらゆる動物の中でもっとも家畜化されたものであり、生理活性物質生産系の宿主として捉えた場合、いくつかの特筆すべき利点があります。 

(i)大量飼育が可能な唯一の昆虫種であり、一頭一頭が小さな昆虫工場になります。これは、大量生産に向けたスケールアップが煩雑な条件検討なしに実施でき、高度なバイオリアクター設計が不必要となります。

(ii)昆虫を利用した組換えタンパク質の生産は、哺乳類に近い修飾を受けたタンパク質を得られる上に発現量が高い。 

(iii)昆虫個体を用いる生産系は、昆虫細胞を用いる場合より、微生物汚染が少なく、生産条件の制御が容易です。  

そのカイコに関しては、世界で唯一の突然変異体資源が九州大学にあり、機能性タンパク質生産における宿主として、世界に先駆けて系統整備と体系的な選抜育種を行ってきました。多くの系統は半世紀以上の交配記録(血統書:系図)が管理され、近郊系として確立しているので、宿主としての品質(均一性、安定性)が担保されています。九州大学では系統管理・維持のノウハウを独自に確立しており、将来にわたって安定な供給が保証されています。

カイコを利用した発現系には、遺伝子組換えカイコの繭からタンパク質を生産する方法もありますが、弊社のカイコ-バキュロウイルス発現系とは基本的に発現システムが異なり、双方にメリット・デメリットがあります。一例では、分泌性タンパク質や膜タンパク質は、その毒性(強い生理活性)や特殊な構造により遺伝子組換えカイコの胚性致死や絹糸タンパク質分泌に特化した絹糸腺での分泌不全を引き起こすことが多く、組換えカイコでは発現が困難ですが、カイコ-バキュロウイルス発現系では生産可能です。

カイコ-バキュロウイルス発現系は、分泌性タンパク質、膜タンパク質、細胞質、オルガネラ局在タンパク質などのすべての種類のタンパク質の発現が可能で、九州大学のカイコバイオリソースでは、すでにこれらタンパク質の種類に応じた大まかな好適系統を見出しています。

また必要に応じて生産に好適な系統をスクリーニングし、育種するシステムを確立しています。そのため一般的なカイコ系統で、発現量が少ない場合でも九州大学の系統ライブラリーを利用し、標的タンパク質に応じた最適な系統の選抜、発現タンパク質の質的および量的改変を網羅的に実施できる体制を構築しています。

九州大学工学研究院における世界を先導するタンパク質デザイン・加工技術

九州大学工学研究院では、組換えタンパク質の部位特異的・共有結合的修飾技術のノウハウを蓄積し、世界に先駆けて酵素修飾法(トランスグルタミナーゼ架橋法)をタンパク質工学分野に応用した実績を保有しています。  

例えば、抗体断片scFvと酵素からなる融合タンパク質の試験管内調製技術(Biotechnol. Bioeng., 2004)、組換えタンパク質への脂質導入による細胞膜上へのアンカリング(Chem. Eur. J., 2011)、DNA(Chem. Commun., 2007; Chem. Eur. J., 2011)やRNA(Anal. Chem., 2012)と酵素の効率的なコンジュゲーション技術等を確立しています。 
工学研究院の既往の研究では、大腸菌で発現可能なアルカリホスファターゼをシグナル増幅ユニットとして利用してきましたが、九大カイコ生産系を用いることで、微生物宿主では発現が困難な高活性酵素(ペルオキシダーゼ)を、抗体結合分子との融合タンパク質として組換え発現することに成功しています(特願2015-032142)。 

本技術は、診断薬開発に向けた概念実証試験を兼ねたもので、カイコ・バキュロウイルス発現を用いて多様な抗原に対するタンパク質性診断薬を創出できます。


関連論文はこちらから