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不凍たんぱく質の導入で氷点下での生存率顕著に向上―線虫を用いた実験で低温耐性の向上など確認:東京大学/産業技術総合研究所ほか

(2019年5月15日発表)

 東京大学と産業技術総合研究所の共同研究グループは515日、遺伝子技術を用いて不凍たんぱく質IBP(氷結合たんぱく質分子)を線虫に導入し発現させたところ、低温環境に弱い線虫の氷点下における生存率が著しく向上したと発表した。IBPを発現させる部位や最適な導入法などをさらに研究すれば、移植臓器や食品などの新たな低温保存法や長期常温保存技術の開発が期待されるとしている。

 IBPは南極の魚類から発見されたたんぱく質分子で、氷結晶の表面に吸着し、氷の成長を阻害して細胞や組織の損傷を防ぐ働きが知られている。ただ、低温下における個体動物の耐性や細胞機能に対する具体的な効果などについては詳しく調べられていなかった。

 研究グループは今回、魚類だけではなく菌類からも見出されたIBP分子群 を用い、線虫の神経、筋肉(体壁筋)、腸の各部位でそれぞれのIBPが発現するトランスジェニック線虫を遺伝子工学の手法で作製、生体内におけるIBPの機能を調べた。

 実験ではまず、卵から成虫になるまでの3日間24℃の環境下で飼育し、-5℃または0℃の低温環境下に1日置いて室温に戻し、トランスジェニック線虫の生存数を調べた。

 その結果、-5℃で1日飼育した時の生存率は、野生型で7%だったのに対し、体壁筋に担子菌由来のIBPTisIBP8)を発現させた線虫では72%と、極めて高い生存率が認められた。

 低温環境を経た後に観測された細胞数は、TisIBP8発現の線虫の場合、野生型線虫よりも著しく多く、このことから、IBPに細胞損傷を防ぐ細胞保護機能があることが確かめられた。

 また、0℃においても生存率の有意な上昇が認められたことから、氷結晶があまり存在しない0℃の状況下でもIBPは効果を発揮することが分かった。

 今後は、細胞膜などでの発現によるIBPの効果や、低温環境に対する個体の耐性の向上、そのメカニズムの解析、IBP分子の活用法などの研究を進め、新たな低温保存・常温保存技術の開発につなげたいとしている。