ゲノム編集がタンパク質生産を劇的に向上：環境負荷を低減する遺伝子組換えキノコ

中国・無錫の江南大学の研究チームが、持続可能なタンパク質生産の分野で目覚ましい進展を報告しました。彼らはCRISPRゲノム編集技術を駆使し、糸状菌の一種であるフザリウム・ベネナタム（Fusarium venenatum）を改変したのです。この研究成果は、11月19日に学術誌『Trends in Biotechnology』で発表されました。このマイコプロテイン（菌類由来タンパク質）は、世界の温室効果ガス排出量の約14%を占める従来の動物性タンパク質に代わる、より栄養価が高く環境に優しい選択肢となる可能性を示唆しています。

本研究を主導したのは、筆頭著者である肖慧宇（シャオホイ・ウー）氏と責任著者である劉驍（シャオ・リウ）氏です。彼らのチームは、タンパク質の合成効率を高め、同時に消化吸収率を改善するためにゲノム編集を適用しました。遺伝子レベルでの主要な改変は、二つの遺伝子の抑制に焦点を当てました。一つはキノコの硬い細胞壁形成に関わるキチンシンターゼ遺伝子、もう一つは炭素をタンパク質合成ではなくアルコール生産へと振り向けるピルビン酸デカルボキシラーゼの調節遺伝子です。異種DNAの導入を伴わない、こうした「シームレスな」遺伝子改変の結果、FCPDと名付けられた新規菌株が誕生しました。

新規菌株FCPDを用いた実験室試験では、効率の大幅な向上が確認されました。野生株と比較して、FCPDはタンパク質を88%速く生産し、原料となる糖分の消費量を44%削減しました。農作物由来のグルコース消費が減ることは、土地資源への圧力を軽減することを意味します。栄養価の面でも改善が見られ、必須アミノ酸スコアが32.9%上昇し、タンパク質の消化率も52.65%から56.66%へと向上しました。

この成果の環境面での意義は計り知れません。年間100万キログラムのFCPDを生産するという産業規模でのシミュレーションを行ったところ、従来のフザリウム・ベネナタム生産プロセスと比較して、全体の気候変動への影響を最大61%削減できることが判明しました。さらに、鶏肉生産と比較した場合、FCPDは温室効果ガス排出量の顕著な削減に加え、土地や水質汚染の低減も実現します。石炭比率の高いエネルギーシステム下であっても、この改良株は測定可能なすべての環境指標において旧株を凌駕しました。

食品科学研究に強みを持つ江南大学によるこの革新的な取り組みは、世界のマイコプロテイン市場の成長を加速させる可能性があります。環境配慮型のタンパク質代替品への需要の高まりを受け、マイコプロテイン市場は着実に拡大しており、2035年までに13億8870万米ドル規模に達すると予測されています。FCPDの生産を競争力のあるコストでスケールアップできれば、このタンパク質は幅広い製品に組み込まれ、従来の畜産に頼らないタンパク質に対する世界的な需要に応えることができるでしょう。