IGIの研究者はCRISPRを使って主食のキャッサバを変更し、より安全で食べやすいものにします。
Michael Gomezはコロンビア人と家族でキャッサバを食べて成長したのでした。
「私はキャッサバを『ユカ』として知って育ちました。 それは私たちの食生活の大部分を占めていました。 と、IGIのスタスカヴィッチ研究室のポスドクであるゴメス氏は言います。
キャッサバには、ユカ、マニオク、ムホゴ、タピオカなど、多くの名前がついています。 キャッサバの塊根から採れるデンプンは、ボバ茶のモチモチした真珠やタピオカプリンのツブツブを作り、さまざまなグルテンフリー製品に含まれています。 世界中で最も重要な根菜類のひとつです。
「アフリカ人の約40パーセントを含め、世界中でおよそ10億人がカロリー源としてキャッサバに頼っています。 キャッサバは米国では主食ではありませんが、世界の多くの地域、特に熱帯地方では、非常に重要な作物です」と、IGIでこのキャッサバゲノム編集プロジェクトの主任研究員を務めるジェシカ・ライオンズは言います。
キャッサバは重要ですが、IGIチームがその研究に取り組むきっかけとなった問題が組み込まれています：シアン化物です。 キャッサバの根は、シアンの前駆体を自然に生成します。
適切に処理すればキャッサバからシアンを取り除くことができますが、多くの人が十分に処理されていないキャッサバを食べているのです。 これは特に、干ばつ、飢饉、不安定さを経験したサハラ以南のアフリカの地域で問題になっています。 健康への影響だけでなく、キャッサバからシアンを除去するために必要な処理は、主に女性にのしかかる負担となっています。
「そもそもシアンの生成を防ぐことができれば、家族や主に仕事をする女性にとって、処理がとても速く簡単になるでしょう」と、ライオンズは言います。
キャッサバのゲノム編集
シアンを含まないキャッサバを実現するために、ライオンズとゴメス、および IGI の研究チームは CRISPR ゲノム編集を用いてシアンの生産を阻止しています。
「私たちはまず、ミズーリ州セントルイスのダンフォース植物科学センターと共同で、東・中央アフリカで問題となっているキャッサバ褐条病という病気に対する抵抗性を工学的に作り出すためにCRISPRを適用しました」とゴメス氏は述べています。 CRISPRを使用して、2つの特定の遺伝子を標的にして、症状の重症度と発生率の減少を示しました」
「交配を行う場合、それは、良いものも悪いものも含めて、すべての形質を空中に放り出すようなもので、得られるものを制御できません… CRISPRは従来の育種よりはるかにはるかに迅速で、精密なのです」
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シアン化合物への移行は、IGI チームと Danforth センターの共同研究者にとって、論理的な次のステップでした。 キャッサバにおけるシアンの生合成経路はすでによく理解されており、ゲノム編集のためのロードマップが提供されました。 さらに、他の研究者たちは、RNA干渉（RNAi）として知られる技術を使用してこの経路に干渉し、シアンのレベルを測定可能に減少させることが可能であることを示しました」
「ゲノム編集はRNAiよりクリーンです。 と、Lyons 氏は言います。「ゲノム編集は、RNAi よりもクリーンで、完全にノックダウンし、ゲノムに安定かつ遺伝可能な変化をもたらします。 キャッサバから望ましくない形質を取り除く品種改良の課題の1つは、キャッサバが通常、茎の挿し木から栽培され、親株のクローンを生産していることである。 従来のアプローチでは、望ましい特性を持つ植物を交配し、その子孫を種子から育てます。
「キャッサバの育種には長い時間がかかり、植物はいつも同じ時期に開花するとは限りません。 交配を行う場合、良いものも悪いものも含めてすべての形質を空中に放り出すようなもので、子孫に何が得られるかをコントロールすることはできません。 CRISPRは、従来の育種よりもはるかに迅速で、正確です」と、ライオンズ氏は言います。
キャッサバの次は？ キャッサバに含まれるシアンは目的を果たすのか」
「シアンは、一部の昆虫や動物を阻止する、抗草食性の役割を果たすかもしれません。 しかし、多くの害虫はこの毒素に耐性を持つように進化しており、中にはこの毒素に引き寄せられるものさえいるのです。 害虫の抵抗性にとって、この毒素はどれほど重要なのだろうか？ シアンの経路をノックアウトすることで、シアンが果たす役割を科学的に研究できるようになりました」と、ゴメスさんは言います。 まず、アフリカのパートナー組織と共同でフィールド調査を行う必要がありますし、研究は1つの品種にとどまりません。
「世界のさまざまな地域の農家が、味、早熟、高収量などの理由で、ある品種ではなく別の品種を選んで栽培する可能性があるからです。 私たちはその多様性を守りたいと考えています」とライアンは言います。 「ゲノム編集の素晴らしいところは、その方法を開発し、他の品種に適用できることです。 私たちはプラットフォームを作り、農家が好む他の品種に拡大することができます」
上のビデオでこの研究を紹介してくださったクロップライフインターナショナルとアメリカ種子取引協会に感謝します。
By Andy Murdock
Andy Murdockは、UCバークレーで統合生物学のBAと博士号を取得しています。 IGIにコミュニケーション・ディレクターとして参加する前は、カリフォルニア大学学長室の研究コミュニケーションを管理し、Airbnbのマネージング・エディターやLonely Planetのデジタル・エディターを務めてきました。 Vox、BBC、Discovery、Washington Post、San Francisco Chronicle などに寄稿。