遺伝子編集された昆虫：小さくても強力

制作：中国科学普及協会

著者: Earth's Gravity (ポピュラーサイエンスクリエイター)

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：生命科学の最新の謎を解くために、中国科学普及の最先端技術プロジェクトは「生命の新知識」と題する一連の記事を立ち上げ、独自の視点から生命現象を解釈し、生物学の謎を明らかにしました。人生の世界を探求し、無限の可能性を探求しましょう。

昆虫は、家禽、魚、豚、牛の飼料やペットフードとして長い間利用されてきましたが、依然として比較的ニッチな産業のままです。しかし、昆虫養殖は、食品廃棄物の削減、高品質の動物飼料の提供、油や肥料の供給において重要な役割を果たしており、また、新たなバイオテクノロジーツールの登場に伴い、ブリーダーが昆虫の生産を徐々に増やしていることから、発展の可能性を秘めた新しい市場になりつつあります。

昆虫種

(画像出典: Wikipedia)

過去数年間、クロミズアブの幼虫（Hermetia illucens）とイエローミールワーム（Tenebrio molitor）を生産する企業は大きな進歩を遂げ、昆虫製品がヨーロッパとアジアの市場に参入する道を開いた。

昆虫工場は拡大しており、一部の企業は遺伝子編集を利用してタンパク質の品質を向上させ、昆虫の孵化と成長のプロセスを加速させている。この傾向が続くと、昆虫タンパク質市場全体は2027年までに11億4000万ドルに達すると予想されます。

クロショウジョウバエ

(画像出典: Wikipedia)

海外の昆虫飼料会社は、輸送中の幼虫の保存期間を延ばすため、環境条件を通じて新生幼虫を仮死状態に誘導する技術を開発した3人の博士課程の学生によって設立された。冬眠と同様に、これは可逆的な「幼虫休眠」段階です。

同社はまた、遺伝子編集技術CRISPR-Cas9を使用して、クロミズアブの幼虫の栄養価を向上させている。同社は代謝を制御する約150の遺伝子を利用して、より大きな幼虫、より長い幼虫期、そしてストレスに対するより大きな耐性を生み出すことに成功した。

クロアブの幼虫

(画像出典: Wikipedia)

彼らが編集した遺伝子の1つは、幼虫から蛹への脱皮を制御する重要な調節因子であり、微調整すると、結果として生じた幼虫は編集されていない幼虫よりも50パーセント大きくなった。研究者らはまた、別の遺伝子を操作して昆虫の外骨格のキチン含有量を減らし、昆虫を柔らかくして養殖飼料としてより適したものにした。

別の企業は、ミズアブをバイオ燃料として使用できるように遺伝子組み換えを行っています。これは、その幼虫が脂質が豊富で、持続可能な農作物油の代替品として使用できるためです。

これのもう一つの利点は、クロミズアブの養殖は食品廃棄物や排泄物などのさまざまな基質で育てることができるため、循環型経済であるということです。しかし、市場が飼料生産に傾いているため、現在までクロミミズは食品として商業的に利用されていません。

しかし、望ましい突然変異を持つクロコウチュウを特定するのは時間がかかり、ボトルネックになる可能性があるため、同社は1日あたり数百個体からDNAを抽出してスクリーニングできる技術を開発した。同社はまた、スクリーニングをさらに加速するために目の色などの表現型マーカーを追加する計画であり、また、RNA干渉（RNAi）などの遺伝子ノックダウン技術を使用して、クロコウチュウの特性評価を拡大する予定である。

一方、英国に拠点を置く昆虫遺伝子会社は、最良の育種特性を持つ品種を選択することに重点を置いています。

科学者たちはまず、昆虫の個体群から物理的および環境的パラメータを収集し、より速い発育とより多くの産卵につながる特性を持つ昆虫を選んだ。このアプローチにより、昆虫が有利なのは、昆虫自身が遺伝的優位性を持っているからではなく、食物が多いか、より高い温度で飼育されているからであるように見えることがあるため、好ましい遺伝的特徴を環境変数の可能性から切り離すことが可能になった。

クロミミズアブに加えて、ミールワームとしてよく知られている別の甲虫の幼虫も科学研究者の注目の対象になり始めている。

ミールワーム（Tenebrio molitor の幼虫）は、水産養殖やペットフードとしてよく使用されます。しかし、ミールワームは、動物の飼料や植物の肥料として動物に高品質の栄養を提供するだけでなく、プラスチック廃棄物の生分解を含む消化にも優れています。彼らは腸内でポリスチレンを分解できる唯一の既知の生物です。

ミールワームはミールワーム属の甲虫の幼虫である。

(画像出典: Wikipedia)

ゲノムツールを通じて、ミールワームの潜在能力を最も効率的かつスケーラブルな方法で活用することができます。科学者は、品種改良を通じて、体重や発育時間などの重要な特性をターゲットにし、その遺伝率を追跡し、育種プールのゲノム多様性を監視します。

さらに、科学者たちは昆虫内でカスタマイズされたタンパク質を生産するための CRISPR 概念ツールキットを開発しています。

ミールワームは高タンパク質であるため、米国の一部の高級ドッグフードブランドに配合されています。

ミールワームは一般的なペットフードです

(画像出典: Wikipedia)

食品業界におけるミールワームの大きな可能性に鑑み、新興企業が毎年数トンのミールワーム製品を生産できる新しい垂直昆虫農場を設立しました。同社は2023年に世界初となる昆虫飼育用の高密度遺伝子チップも発売する。

いわゆる高密度遺伝子チップは、ゲノム情報を分析および検出するために使用されるマイクロアレイ技術です。これは、それぞれが特定の遺伝子またはゲノム領域を表す数千個以上の DNA プローブまたは核酸断片を含む小さくて薄い固体表面です。これらのプローブは、サンプル内の遺伝子発現レベル、遺伝子変異、一塩基多型 (SNP)、およびその他の遺伝子関連情報を検出するために使用できます。

この昆虫育種遺伝子チップには 679,205 個の一塩基多型が含まれており、ミールワームのコード領域の 99% 以上をカバーしています。これは、科学者が成長能力、生殖、病気への抵抗力などの関心特性に関連する遺伝子を特定するのに役立ちます。同社は他の昆虫養殖施設を支援するために、新しいチップの生産を拡大する予定だ。

全体として、これらの企業の努力と遺伝子編集ツールのおかげで、昆虫養殖は動物性タンパク質の重要な代替源として世界の食料経済において徐々に台頭しつつあります。