新たなバイオテクノロジーを用いて得られた食品の安全性確保とリスクコミュニケーションのための研究

文献情報

• 文献番号: 202323002A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 新たなバイオテクノロジーを用いて得られた食品の安全性確保とリスクコミュニケーションのための研究
• 課題番号: 21KA1002
• 研究年度: 令和5(2023)年度
• 研究代表者(所属機関): 近藤 一成(昭和女子大学 食健康科学部)

研究分担者(所属機関)

• 小泉　望(大阪府立大学生命環境科学研究科)
• 早川　英介(沖縄科学技術大学院大学　進化神経生物学ユニット)
• 富井　健太郎(産業技術総合研究所　人工知能研究センター)
• 柴田　識人(国立医薬品食品衛生研究所　生化学部)
• 安達　玲子(国立医薬品食品衛生研究所　生化学部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和3(2021)年度
• 研究終了予定年度: 令和5(2023)年度
• 研究費: 25,817,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

遺伝子改変技術を応用した食品開発は、技術的には外来遺伝子導入による遺伝子組換え食品（GM 食品）から生物自身が持つ内在性遺伝子改変で新たな形質を生み出すゲノム編集技術応用食品（ゲノム編集食品）へ、また、その生物が持たない多数の遺伝子を導入した酵母などから新規食品機能成分を産生させる合成生物学利用へと変化している。このような技術では、想定される意図しない変化も一様でないことが明らかになりつつある。意図しない塩基変化や
そこから生じる代謝成分の変化を網羅的に検出または予測し、その変化が与える影響を正確に評価することは、食品の安全性確保において急務の課題である。また、これまでの遺伝子組換え食品の安全性評価の考え方が、新しい技術に対応できるのか、課題は何か、どのような評価の仕組みが必要かなどの検討を行い、今後の評価基準の修正など安全性確保に必要な検討を実施する。

研究方法

本研究班構成では、意図しないゲノムDNA配列の変化の解析手法開発と標準化を柴田が、意図しないタンパクの生成に伴うアレルゲン性の評価手法開発と実用化およびアレルゲンデータベースADFSの維持更新を、深層学習も取り入れながら安達および富井が、また、意図しない代謝物変化の網羅的開発手法の開発とWeb環境で利用できるような実用化を早川が担当した。リスクコミュニケーションについては、ゲノム編集食品、合成生物学利用食品、特に代替タンパク質に重点を置きながら小泉が担当した。

結果と考察

ゲノム解析分野では、ゲノム編集食品の安全性評価の一つである外来遺伝子配列のゲノム上にお
ける残存を網羅的に調べる方法として、次世代シークエンサーを利用して得られた全ゲノムシーク
エンスデータを用いた標準的解析手法の開発に取り組んだ。本年度は、実際に残存が想定されうる
外来遺伝子配列（Cas9 配列など）について手法の妥当性を検討すると共に、このアセンブリ法によ
って解析可能な残存配列の長さや解析で必要とされる全ゲノムシークエンスにて取得すべきデータ
量（シークエンスカバレッジ）を明らかにした。ゲノム編集食品の安全性評価の精緻化・向上のみ
ならず、こうした新たなバイオテクノロジーを活用した食品に対する国民受容の向上にも役立つと
期待される。
網羅的代謝物解析分野では、昨年度までの化合物単位での解析に加え、本年度は分析データから
エンリッチメント解析を通じて代謝パスウェイにおける変動を明らかにする検討を行った。開発し
たスペクトル類似度計算に基づく未知化合物の構造解析および可視化を行う解析ツールを、ウェブ
ブラウザ上で動作する Docker イメージとして配布、GitHub で公開した。これにより、未知化合物
の迅速な解析と可視化という従来高度な質量分析とインフォマティクス技術が必要だった解析が広
範な研究者および技術者にも利用可能となった。
アレルゲン性予測の分野では、既に開発したサポートベクターマシンを用いた手法である
allerSTAT について、客観的性能評価のために F1 スコア、MCC で評価した結果、既存のツールよ
りも優れていることが確認できた。また、食物由来タンパクの主要組織適合性複合体 HLA への結合
性を予測する手法を検討して、既存深層学習モデルをベースに追加の特徴量を組み合わせたトレー
ニングを行い、予測性能を比較、性能向上の可能性と有効な特徴量を検証した。

結論

培養肉、植物由来代替タンパクなどフードテック分野のリスクコミュニケーション結果は、今後の国民理解や普及に向けた方針決定の参考になる。ゲノム解析、代謝物解析、アレルゲン性解析などの観点から作成した新たな手法を、完成、公開のための作業を進めている。これらの手法を活用することで、信頼性のある解析が誰でも出来ることが期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2024-10-04
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 202323002B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 新たなバイオテクノロジーを用いて得られた食品の安全性確保とリスクコミュニケーションのための研究
• 課題番号: 21KA1002
• 研究年度: 令和5(2023)年度
• 研究代表者(所属機関): 近藤 一成(昭和女子大学 食健康科学部)

研究分担者(所属機関)

• 小泉　望(大阪府立大学生命環境科学研究科)
• 早川　英介(沖縄科学技術大学院大学　進化神経生物学ユニット)
• 富井　健太郎(産業技術総合研究所　人工知能研究センター)
• 柴田　識人(国立医薬品食品衛生研究所　生化学部)
• 安達　玲子(国立医薬品食品衛生研究所　生化学部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和3(2021)年度
• 研究終了予定年度: 令和5(2023)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

遺伝子改変技術を応用した食品開発は、技術的には外来遺伝子導入による遺伝子組換え食品（GM 食品）から生物自身が持つ内在性遺伝子改変で新たな形質を生み出すゲノム編集技術応用食品（ゲノム編集食品）へ、また、その生物が持たない多数の遺伝子を導入した酵母などから新規食品機能成分を産生させる合成生物学利用へと変化している。このような技術では、想定される意図しない変化も一様でないことが明らかになりつつある。意図しない塩基変化やそこから生じる代謝成分の変化を網羅的に検出または予測し、その変化が与える影響を正確に評価することは、食品の安全性確保において急務の課題である。また、これまでの遺伝子組換え食品の安全性評価の考え方が、新しい技術に対応できるのか、課題は何か、どのような評価の仕組みが必要かなどの検討を行い、今後の評価基準の修正など安全性確保に必要な検討を実施する。

研究方法

本研究班構成では、意図しないゲノムDNA配列の変化の解析手法開発と標準化を柴田が、意図しないタンパクの生成に伴うアレルゲン性の評価手法開発と実用化およびアレルゲンデータベースADFSの維持更新を、深層学習も取り入れながら安達および富井が、また、意図しない代謝物変化の網羅的開発手法の開発とWeb環境で利用できるような実用化を早川が担当した。リスクコミュニケーションについては、ゲノム編集食品、合成生物学利用食品、特に代替タンパク質に重点を置きながら小泉が担当した。

結果と考察

リスクコミュニケーション分野では、合成生物学やフードテックと呼ばれる方法で作られた食品が注目を集めている。昆虫食、植物由来代替肉、培養肉、代替乳製品（人工乳、精密発酵乳）、微細藻類の代替タンパク質に着目して５０００人規模のアンケートを実施した。培養肉、精密発酵乳の認知度が低い事が分かった。代替タンパク質に関するオンラインセミナーの結果を基に平易な冊子を作成した。代替タンパク質の日本での社会実装が進む際にリスクコミュニケーションの教材となることが期待される。
ゲノム解析分野では、ゲノム編集食品の安全性評価の一つである外来遺伝子配列のゲノム上における残存を網羅的に調べる方法として、次世代シークエンサーを利用して得られた全ゲノムシークエンスデータを用いた標準的解析手法の開発に取り組んだ。実際に残存が想定されうる外来遺伝子配列（Cas9配列など）について手法の妥当性を検討すると共に、このアセンブリ法によって解析可能な残存配列の長さや解析で必要とされる全ゲノムシークエンスにて取得すべきデータ量（シークエンスカバレッジ）を明らかにした。ゲノム編集食品の安全性評価の精緻化・向上のみならず、こうした新たなバイオテクノロジーを活用した食品に対する国民受容の向上にも役立つと期待される。
網羅的代謝物解析分野では、スペクトル類似性に基づいた代謝物同定・推定手法を開発した。化合物単位での解析に加え、分析データからエンリッチメント解析を通じて代謝パスウェイにおける変動を明らかにする検討を行った。開発したスペクトル類似度計算に基づく未知化合物の構造解析および可視化を行う解析ツールを、ウェブブラウザ上で動作するDockerイメージとして配布、GitHubで公開した。これにより、未知化合物の迅速な解析と可視化という従来高度な質量分析とインフォマティクス技術が必要だった解析が広範な研究者および技術者にも利用可能となった。
アレルゲン性予測の分野では、既に開発したサポートベクターマシンを用いた手法であるallerSTATについて、客観的性能評価のためにF1スコア、MCCで評価した結果、既存のツールよりも優れていることが確認できた。また、食物由来タンパクの主要組織適合性複合体HLAへの結合性を予測する手法を検討して、既存深層学習モデルをベースに追加の特徴量を組み合わせたトレーニングを行い、予測性能を比較、性能向上の可能性と有効な特徴量を検証した

結論

培養肉、植物由来代替タンパクなどフードテック分野のリスクコミュニケーション結果は、今後の国民理解や普及に向けた方針決定の参考になる。ゲノム解析、代謝物解析、アレルゲン性解析などの観点から作成した新たな手法を、完成、公開のための作業を進めている。これらの手法を活用することで、信頼性のある解析が誰でも出来ることが期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2024-10-04
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 202323002C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 本研究では、リスクコミュニケーション、意図しない変化を検出するための手法開発（ゲノム、代謝産物、遺伝子発現変化）、アレルゲン性の各分野から取り組んでおり、概ね計画通り進んでおり、手法開発については最終年度には完成させて公開出来るように進めている。これらの手法を活用することで、信頼性のある解析が誰でも出来ることが期待される。
• 臨床的観点からの成果: 臨床研究ではない
• ガイドライン等の開発: 解析手法について、手順のガイドライン化に向けた検討が望ましい
• その他行政的観点からの成果: 培養肉、植物由来代替タンパクなどフードテック分野のリスクコミュニケーション結果は、今後の国民理解や普及に向けた方針決定の参考になる。ゲノム解析、代謝物解析、アレルゲン性解析などの観点から作成した新たな手法を、完成、公開のための作業を進めている。これらの手法を活用することで、信頼性のある解析が誰でも出来ることが期待される。ゲノム編集食品やフードテックに関する小冊子を作成した。これを教材にして一層の国民理解を目指していく。
• その他のインパクト: セットな研究者が、簡便に、かつ、信頼性を確保して解析できる手法の普及に向けた取り組みは非常に重要で、一部は公開している

発表件数

• 原著論文（和文）: 6件
• 原著論文（英文等）: 13件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 31件
• 学会発表(国際学会等): 2件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 5件 ; ゲノム編集技術 ～実験上のポイント／産業利用に向けた研究開発動向と安全性周知

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Kento Goto1,‡, Norimasa Tamehiro2,‡, Takumi Yoshida1, 他; Novel machine learning method allerStat identifies statistically significant allergen-specific patterns in protein sequences; J Biol Chem (2023); https://doi.org/10.1016/j.jbc.2023.104733
• 原著論文2: Kazunari Kondo, Chie Taguchi; Japanese Regulatory Framework and Approach for Genome-edited Foods Based on Latest Scientific Findings; Food Safety (2022); doi: 10.14252/foodsafetyfscj.D-21-00016
• 原著論文3: RyumaShineha ID1*,KoheiF.Takeda1,YubeYamaguchi2 他; Acomparative analysis of attitudes toward genome-edited food amongJapanesepublic andscientific community; PlosOne (2024); https://doi.org/10.1371/journal.pone.0300107
• 原著論文4: 田口千恵，近藤一成; ゲノム編集食品の安全性確認の考え方と今後の課題; 化学と生物 (2023); https://katosei.jsbba.or.jp/index.php?aid=1775
• 原著論文5: Chie Taguchi Miyu Sugino a , Norihito Shibata a a , Keisuke Soga他; Providing appropriate information to consumers boosts the acceptability of genome-edited foods in Japan; GM CROPS & FOOD (2023); https://doi.org/10.1080/21645698.2023.2239539

公開日・更新日

• 公開日: 2024-10-04
• 更新日: -

収支報告書

• 文献番号: 202323002Z
• 報告年月日: 2024年05月30日

収入

• (1)補助金交付額: 30,827,000円
• (2)補助金確定額: 30,696,162円
• 差引額 [(1)-(2)]: 130,838円

支出

研究費 (内訳)	直接研究費	物品費	11,416,800円
		人件費・謝金	5,683,680円
		旅費	334,059円
		その他	8,251,623円
	間接経費		5,010,000円
	合計		30,696,162円

備考

• 備考: -

公開日・更新日

• 公開日: 2024-10-04
• 更新日: -