コイ科魚類の中で抗体の多様性が最も大きい金魚（スイホウガン）を活用することで、哺乳動物では取得困難な抗体をハイスループット（HTP）に作製することができる。すなわち、免疫後の水泡液から全RNAを精製し、次世代シークエンサーを用いたRNA-seqを行うことで免疫グロブリン（Ig）重鎖および軽鎖の両遺伝子の塩基配列を網羅的に取得するとともに、試験管内で一本鎖抗体を作製することに成功した。

従来の特異的抗体の取得ではマウスなどの実験哺乳動物を用いるのが一般的であったが、ヒトGPCRなどに対する抗体は免疫寛容が起こって、しばしば取得が困難であった。金魚（スイホウガン）は少量の抗原タンパク質で、数週間で免疫が完了する。また、水泡液を何回採取しても、再び水泡液量が元に戻るとともに、水泡液内の抗体濃度は何度採取しても一定量であったことから、１個体で継続的な抗体作製が可能である。

• 金魚（スイホウガン）は眼下にリンパ液を含有する水泡を有する愛玩魚であり、実験魚としては用いられてきませんでした。キンギョIg 遺伝子は他のコイ科魚類（ゼブラフィッシュやコイなど）と比較して、可変領域のアミノ酸配列の多様性が大きく、哺乳動物には見られないユニークな一本鎖抗体を作製することができます。

CAR-T 細胞療法に用いられるscFv（single-chain variablefragment）を簡便に作製できることから、テーラーメイドなscFv を提供するプラットフォームを提供できます。

• 遺伝要因、生活習慣がそれぞれ脳発達、加齢にどのような影響を与えるかを明らかにすることで、生涯健康脳の維持を目指します。これが明らかになることで、ある遺伝的素因を持つ個々人がどのような生活習慣を送ると、生涯健康脳が維持できるかが明らかになり、認知症等、種々の疾患の一次予防、二次予防が可能になります。更に、独自性は世界でも屈指の大規模脳MRI データベースを用いる点にあります。

運動、睡眠、食品、楽器、その他の趣味に関わる業種といった、種々の生活習慣に関わる製品を開発している業界が該当すると考えられます。

近年の異常気象の多発により、作物の種子、果実生産の低下が危惧されている。これまでに低温、高温ストレス下で応答する遺伝子群を同定しており、ゲノム編集などにより、温度ストレス下でも生産が可能なシステムを構築する。

従来から用いられている遺伝子組換え手法に加え、ゲノム編集技術により実用に供することが可能な遺伝子改変が可能になった。

• 作物生産とその生産物の作物・子実は、食糧、環境、エネルギー、アメニティに応用でき、地球温暖化にある21世紀には人類にとって、様々な面においてこれまで以上に重要度が増加しています。その作物の子実生産を向上させるためには、昨今の激変する環境ストレスに耐性を有する作物の開発は至上命題です。特に環境ストレスに対して弱い受粉・受精の生殖形質を改変し、種子や果実生産を向上させることを目的としています。

高温や低温ストレス下で子実生産を左右する遺伝子群を同定しています。収量増を見込める F1雑種品種育成に重要な自家不和合性遺伝子の利用も進め、種苗産業などとの連携が可能です。

• 環境 DNA は環境中に生物から放出 さ れ た DNA で す。 環 境DNA の利点は、採水だけでサンプリングが完了することから、今までにない多地点・複数回のビッグデータを取得できる点です。現在、河川や沿岸域で、海産魚の環境 DNA 関係を検出することで、対象種の在不在やバイオマスの推定を試みています。さらに本技術を用いて、生物多様性の評価や保全に向けた研究を展開しています。

海産魚の漁獲量の減少は深刻であり、資源量管理を行う必要があります。本技術は、漁業者に対して漁獲量に関する提言や、回遊魚の回遊時期やその加入量の予測を提供し、効率的な漁業を行うための一助となり得ます。

水生無脊椎動物用プロモーター
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T22-084.html

• 　本発明のプロモーターは従来のプロモーターと比較して、二枚貝細胞におけるプロモーター活性が非常に高いものです。例えば、レポーター遺伝子としてルシフェラーゼ遺伝子を用いた場合には、従来のプロモーターであるCMV IE (cytomegalovirusimmediate early) プロモーターと比較して約25倍のプロモーター活性を示しました（図1）。また、レポーター遺伝子としてGFP 遺伝子を用いた場合には、ホタテガイ心筋細胞（図2）だけでなく、HEK293細胞（図3）や、ゼブラフィッシュ胚でも蛍光顕微鏡にてGFP 蛍光を観察することができました。

これまで、二枚貝等の水生無脊椎動物のための実用的なプロモータ―が見つかっておらず、遺伝子機能の解明や応用は実現されていませんでしたが、本プロモーターの活用により各分野への応用が今後は期待されます。

• 遺伝的多様性の維持は、水圏生物の持続的利用や保全を図る上で重要なポイントです。本研究は、DNA分析と集団遺伝学的な解析を主なツールとして、１）自然集団の遺伝的構造や系統地理を明らかにして保全方策を提言し、２）栽培漁業の対象となっている魚介類について、放流種苗の遺伝的特徴や海域での種苗の生残率または再生産への寄与度を明らかにすることによって、より良い放流方法の確立に貢献することを目指しています。

海洋や河川・湖沼の生態系の現況調査においては、種数や個体数だけではなく遺伝的多様性についてもモニタリングしておくことの重要性が認識されつつあります。主に分析手法や解析方法についての学術指導や共同研究を行う準備があります。

• セルラーゼ遺伝子を用いたバイオ燃料生産に適したイネの開発研究を行っています。収穫前にセルラーゼを高発現させ細胞壁の部分分解を行えば、収穫後の稲わらの糖化性が向上するのではないかと考えました。まず、セルラーゼを恒常的に高発現するイネを作成したところ、稲わらの糖化性は向上しましたが、形態異常や不稔が観察されました。そこで、老化時期特異的にセルラーゼを高発現させたところ、形態や稔性は正常で稲わらの糖化性が向上しました。

未利用稲わらをバイオマスとして有効利用できます。この技術は他の植物に応用可能です。また、改良されている前処理や糖化・発酵微生物と組み合せることによりさらにバイオ燃料生産の効率化が図れます。

• 地球規模での温暖化は、コムギやオオムギなどの収量に多大な影響を及ぼしています。また、異常気象は局所的な低温ももたらし、東北地方でのイネの冷害は有名です。これら主要作物の温度障害は、いずれも花粉形成の過程が最も脆弱であり、ストレスにより正常花粉ができなくなります。本技術は、植物ホルモンのオーキシンやジベレリン、さらにはカーボンソースを適切な時期に散布することで、これら障害を完全に克服するものです。

適切な植物ホルモン等を利用することで異常気象による作物の収量低下を防ぐことができ、農作物の安定的な生産に資するものです。

• 両親の良いところを併せ持った多収品種をつくる究極の育種法にハイブリッド品種（一代雑種品種）を作る技術があります。ハイブリッドライスを育種する基盤として、細胞質雄性不稔性と稔性回復システムが使われます。我々は東北大学オリジナルのCW 型細胞質雄性不稔性イネの利用を検討し、その分子基盤を研究しています。CW 細胞質はこれまで不可能であったインディカ品種の雄性不稔化を実現できるので、高い利用価値が期待できます。

ハイブリッド品種のイネは、通常の品種と比較して30％ほどの収量増が期待され、その栽培面積は世界全体の13％を占めています。コメ産業の国際化を狙った日本独自の新規ハイブリッドライス育種基盤を提供できます。

近年の異常気象の多発により、作物の種子、果実生産の低下が危惧されている。これまでに低温、高温ストレス下で応答する遺伝子群を同定しており、ゲノム編集などにより、温度ストレス下でも生産が可能なシステムを構築する。

従来から用いられている遺伝子組換え手法に加え、ゲノム編集技術により実用に供することが可能な遺伝子改変が可能になった。

• 作物生産とその生産物の作物・子実は、食糧、環境、エネルギー、アメニティに応用でき、地球温暖化にある21世紀には人類にとって、様々な面においてこれまで以上に重要度が増加しています。その作物の子実生産を向上させるためには、昨今の激変する環境ストレスに耐性を有する作物の開発は至上命題です。特に環境ストレスに対して弱い受粉・受精の生殖形質を改変し、種子や果実生産を向上させることを目的としています。

高温や低温ストレス下で子実生産を左右する遺伝子群を同定しています。収量増を見込める F1雑種品種育成に重要な自家不和合性遺伝子の利用も進め、種苗産業などとの連携が可能です。

多剤耐性菌の蔓延が公衆衛生上の脅威となっている。国内の抗生物質の半量は家畜に使用されており、畜産業での抗生物質の使用量の削減が急務となっている。私たちは、耐性菌が出にくい抗菌タンパク質、抗菌ペプチドを畜産業でも利用可能な価格で生産する手法の開発を行っている。特に、イネを用いて植物工場の電気コストを大幅に削減できる暗所での生産と精製コストを削減できる振盪培養細胞を用いた生産を目指している。

有用タンパク質は動物細胞や微生物を用いて生産されているが、生産コストが高いことが問題となっている。私たちは、食経験から安全性が担保されているイネを用いて、有用タンパク質を超低コストで生産する手法の開発を行っている。

• 暗所でイネの種子を発芽、生育させることにより植物工場の電気コストを大幅に削減することができます。光合成タンパク質が抑制されるため、目的タンパク質の生産量が増加します。融合タンパク質として生産し、タンパク質抽出後に自動的に融合部位を切断することにより、イネの生育に負の影響を与えるペプチドも生産可能です。全てのタンパク質生産に応用可能です。

有用タンパク質遺伝子を持つイネの種子を照明施設なしの植物工場（もやし工場）で発芽、生育させ、芽生え（イネもやし）からタンパク質を抽出、精製します。振盪培養細胞から細胞外に分泌し、培養上清を用います。