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公開番号2025120223
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2025091662,2021539287
出願日2025-06-02,2020-08-07
発明の名称人工遺伝子及び遺伝子変異方法
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所,国立大学法人筑波大学
代理人個人,個人
主分類C12N 15/11 20060101AFI20250807BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】遺伝子組み換え規制の対象とならず、かつ標的遺伝子に局在的な変異を導入し、
変異導入時にその変異を定量化することができる人工遺伝子及び遺伝子変異方法を提供す
る。
【解決手段】人工遺伝子は、少なくとも一部のDNAの塩基における¹⁵Nの存在比が自然
の存在比を越えている。また、遺伝子変異方法は、¹⁵Nが生体細胞内の特定DNAに偏在
する状況を作成する第1ステップと、¹⁵Nが共鳴核反応を生じるエネルギーで陽子線を照
射する第2ステップと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも一部のＤＮＡの塩基における
15
Ｎの存在比が自然の存在比を越えている、
人工遺伝子。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
15
Ｎ非標識のプライマー配列と、
15
Ｎ標識のデオキシリボヌクレオチドとを含む、
請求項１に記載の人工遺伝子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の人工遺伝子と、
前記人工遺伝子に結合されたベクターと、
を含む、人工遺伝子。
【請求項４】
複数の生体分子結合部位を有し、前記複数の生体分子結合部位のうち少なくとも一部に
おいて、遺伝子配列が変異している、
請求項１又は２に記載の人工遺伝子。
【請求項５】
前記生体分子がタンパク質である、請求項４に記載の人工遺伝子。
【請求項６】
15
Ｎ非標識の人工遺伝子であって、
複数の生体分子結合部位を有し、
前記複数の生体分子結合部位のうち少なくとも一部は遺伝子配列が変異しており、
前記複数の生体分子結合部位のいずれかに、
15
Ｎ標識された生体分子が結合可能である
、
人工遺伝子。
【請求項７】
前記複数の生体分子結合部位のうち遺伝子配列が変異していない部位に前記
15
Ｎ標識さ
れた生体分子が結合可能である、請求項６に記載の人工遺伝子。
【請求項８】
前記生体分子がタンパク質である、請求項７に記載の人工遺伝子。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１項に記載の人工遺伝子と、
前記複数の生体分子結合部位のいずれかに結合可能な
15
Ｎ標識された生体分子と、
を備えるキット。
【請求項１０】
ＤＮＡを
15
Ｎで標識することと、
15
Ｎが共鳴核反応を起こすエネルギーを有する陽子線を前記ＤＮＡに照射することと、
を含む、遺伝子を変異させる方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工遺伝子及び遺伝子変異方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
生物多様性に関わる該生物の機能、取り分けオイル、多糖、及び色素などの自然産物を
高密度で生産する藻類の生産代謝機能は、エネルギー、飲食物、栄養食品、化粧品、及び
製薬など幅広い分野で注目されている。藻類の高生産性をもつ株の創製には、生産に関わ
る目的とする遺伝子（標的遺伝子）を改変するゲノム編集が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－０００１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人は野生の生物をさまざまな目的に応じて利用する過程で、その目的により合致した表
現型をもつ株を選別し、交配・育種して、その目的達成に有利な性質を持つ生物を利用し
てきた。近年それら生物のゲノムＤＮＡ配列が比較的容易に解析できるようになり、その
遺伝子情報を理解することで、それら生物が有益な表現型を持つ原因を明らかにできるよ
うになった。また、ゲノム編集技術の発達により、特定の遺伝子・ＤＮＡ領域を任意に改
変することも可能である。しかしながら、細胞核へＤＮＡやゲノム編集手段を導入・挿入
する技術が確立していない生物も多数あり、全ての生物で遺伝子組換え・ゲノム編集の技
術が確立されているわけではない。かつゲノムＤＮＡ上の機能が解明されている遺伝子領
域は全体の一部であるため、どんな有益な生物でも望み通りに改変できる訳ではない。ま
たゲノム編集技術が、遺伝子組み換え生物に対する規制であるカルタヘナ議定書（生物の
多様性に関する条約のバイオセーフティに関するカルタヘナ議定書、２０００年１月、生
物多様性条約特別締約国会議再開会合にて採択）と同じ取り扱い規制を受ける判決が欧州
司法裁判所で下され、各国で取扱いの議論が続いている。
【０００５】
そこで今日でも、遺伝子組換えとみなされない、γ線や重イオンビーム照射やＤＮＡ修
飾試薬などを用いた突然変異導入による育種は、産業利用において不可欠である（例えば
特許文献１参照）。しかし、従来の突然変異育種法は、どの程度ＤＮＡに損傷を与えたか
を直接評価する定量的手法を持たない。そのため、致死率や色素形成など容易に判別可能
な表現型の変化を間接的な変異効率の指標として、照射線量や処理量が決められている。
さらに照射によってランダムに導入される突然変異では、目的の表現型を有する株を膨大
な個体数の処理群から労力と時間を掛けてスクリーニングする必要がある。しかし、スク
リーニング結果が得られるまでは、目的とする遺伝子変異が生じているか否かも不明であ
る。
【０００６】
そこで、本発明は、遺伝子組み換え規制の対象とならず、かつ標的遺伝子に局在的な変
異を導入し、変異導入時にその変異を定量化することができる人工遺伝子及び遺伝子変異
方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
後に図５を参照して詳細に説明するように、
15
Ｎ（
1
Ｈ，α
1
γ）
12
Ｃ共鳴核反応におけ
る、１２．９６８６ＭｅＶ準位の
16
Ｏ
*
がα粒子を放出して
12
Ｃ
*
の第１励起準位１１．
６００７ＭｅＶに脱励起する（ｐ，α
1
γ）反応チャネルにおいて、陽子線に比べて高
い電離作用をもつα（
4
Ｈｅ原子核）と、
12
Ｃと、が、反応二次粒子として放出される。
また、反応ごとに
12
Ｃ
*
の第１励起準位から基底状態に脱励起して４．４３ＭｅＶのγ
線が放出される。本発明者らは、鋭意研究の末、高い電離作用をもつ反応二次粒子の放出
は、
15
ＮがＤＮＡ内部、もしくはその近傍にある場合には、
15
Ｎ近傍の生体分子に対して
、局所的に高い電離作用を及ぼし、ＤＮＡに目的とする遺伝子変異を生じせしめる確率が
高くなることを見出した。また、本発明者らは、核反応ごとに放出される４．４３Ｍｅ
Ｖのγ線は容易に計数が可能であり、かつ当該γ線は陽子線照射によって生じるＤＮＡの
遺伝子変異量を反映しているため、ビーム照射時に４．４３ＭｅＶのγ線を計数するこ
とにより、ＤＮＡの遺伝子変異量を定量可能であることを見出した。
【０００８】
また、本発明者らは、
15
Ｎ標識したＤＮＡ試料、もしくは
15
Ｎ＿ＤＮＡを含む生体細胞
などの生体試料への陽子線照射において、陽子線のエネルギーを共鳴エネルギーから共鳴
エネルギーを越える高いエネルギーまで、例えば一定のエネルギー刻み幅で変化させて設
定することにより、標的試料内で、表面から内部に亙り分布する
15
Ｎに対して、くまなく
15
Ｎ（
1
Ｈ，α
1
γ）
12
Ｃ共鳴核反応を生じさせることが可能になり得ることを見出した。
【０００９】
本発明者らの上記知見の少なくとも一部に基づく本発明の一態様に係る人工遺伝子は、
少なくとも一部のＤＮＡの塩基における
15
Ｎの存在比が自然の存在比を越えている。
15
Ｎ
の存在比は、例えば、９０％以上、９１％以上、９２％以上、９３％以上、９４
％以上、９５％以上、９６％以上、９７％以上、あるいは９８％以上である。
【００１０】
上記態様において、
15
Ｎ非標識のプライマー配列と、
15
Ｎ標識のデオキシリボヌクレオ
チドとを含んでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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