機能分子を簡単につなげられる「結合の手」を もつシルクの高効率生産を実現

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シルクの性質をより簡便・柔軟に改変可能に

2018年3月 1日 農研機構

ポイント

農研機構は遺伝子組換えカイコ1)を用いて、機能分子を簡単につなげられる「結合の手」を組み込んだシルクを開発しました。「結合の手」に色素や薬剤などの望みの機能分子をつなげることで、簡便・柔軟にシルクの性質を改変できます。2014年に基礎技術を開発しましたが、今回、理化学研究所(以下、理研)ライフサイエンス技術基盤研究センターとの共同研究により、「結合の手」のシルクへの組み込み効率を約30倍に高めることに成功し、実用生産への道を開きました。本成果により、繰り返し洗濯しても色落ちしにくいカラーシルクや、薬剤を付加した医療用シルク素材の開発が可能になります。

概要

  • 農研機構生物機能利用研究部門は、様々な分野・用途へのシルクの利用拡大を目指し、新しい機能をもったシルクの開発に取り組んでいます。2014年には、遺伝子組換えカイコを用いて、機能分子を簡単につなげられる「結合の手」として機能する非天然型アミノ酸2)が組み込まれたシルクを開発しました。「結合の手」に色素や薬剤などの機能分子をつなげることで、単一のシルクから様々な性質をもつシルクを作出できます。
  • 開発当初は高価な非天然型アミノ酸をカイコのエサに大量に混合する必要があり、コスト面で大きな問題がありました。今回、理研との共同研究により、「結合の手」のシルクへの組み込み効率を約30倍に高めることに成功しました。その結果、まゆの生産に必要な非天然型アミノ酸のコストが大幅に低減され、実用生産への道が開けました。「結合の手」をもつシルクは、通常の遺伝子組換えまゆに対して10~50%程度のコスト増で生産できます。
  • 「結合の手」をもつシルクを利用すれば、まゆや生糸だけでなくフィルムやスポンジに加工したあとでも、ペアとなる「結合の手」をもつ機能分子の溶液に浸すだけで簡便・迅速に多種類の機能化したシルクを作出できます。特に、ペアとなる「結合の手」を組み込みやすい合成色素や薬剤、合成ポリマーなどによる機能化に適していると言えます。これらは通常の遺伝子組換えでは導入が不可能なため、通常の遺伝子組換えと使い分けることによってより多様な機能化が可能です。
  • 本成果により、繰り返し洗濯しても色落ちしにくいカラーシルクや、創傷治ゆフィルムなどの薬剤を付加した医療用シルク素材の開発が可能になります。
  • 本成果は米国化学会が発行する「ACS Synthetic Biology」(2018年2月26日発行)のオンライン版に掲載されました。
関連情報

予算:運営費交付金、JSPS科研費(15K07800)
特許:特願2017-079294

お問い合わせ

研究推進責任者 :
農研機構生物機能利用研究部門 部門長 門脇 光一

研究担当者 :
農研機構生物機能利用研究部門 新産業開拓研究領域
新素材開発ユニット 寺本 英敏、小島 桂
理研ライフサイエンス技術基盤研究センター
非天然型アミノ酸技術研究チーム 坂本 健作

広報担当者 :
農研機構生物機能利用研究部門 広報プランナー 高木 英典

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