プラズマ育種装置 ARTP
プラズマ育種装置
常圧室温プラズマ放電誘発変異育種装置（ARTP）は、高周波グロー放電原理を利用し高エネルギーのプラズマを産生します。その高エネルギー活性粒子がバクテリア・酵母・藻類・植物細胞・動物細胞等の遺伝子（DNA）に強いダメージを与え、変異を誘発します。
ARTP- Atmospheric Room Temperature Plasma - とは？
メーカーのTMAXTREE社は、中国を代表する清華大学発のベンチャー企業で生物育種に焦点を当てた製品開発と技術サービスの提供を行っております。 常圧室温プラズマ誘発突然変異技術（ARTP）では高周波グロー放電原理を利用し、高エネルギープラズマを産生します。それにより生じた高エネルギー活性粒子は対象サンプルの遺伝子(DNA) に強いダメージを与えます。 損傷したDNAは、生物に広く保存されるSOS応答により修復されますが、その際のミスプライミングによって様々な変異が誘導され、多様な変異株を作出することができます。
ARTPを活用した育種フロー
T-MAXTREE社では、次の 3つ のステップを中心に新技術の装置を開発し、一連の「ハイスループット突然変異育種プラットフォーム」を構築しています。
ARTPの技術
プラズマの中には高エネルギーの活性粒子の種類が数多く含まれており、その活性粒子は遺伝子(DNA)にダメージを与えます。そして、高エネルギーの活性粒子は遺伝子(DNA)に作用し、遺伝子(DNA)の構造を多様的に破壊します。
その後、細胞の持つSOS修復機能を利用して、遺伝子(DNA)の修復を行いますが、大量のミスマッチ部位が形成されます。効率的にARTPで変異を導入した後、変異株のスクリーニングを行い、優良な生物変異株の探索を行います。
ARTPの強み
遺伝子の幅広い領域に効率よく変異を誘導
ARTPでは短時間の照射でも遺伝子の幅広い領域に効率よくダメージを与えることが確認されています。また、イオンビーム法と同様に多様な変異を誘導させることが可能です。
多様な生物種に適応可能
常圧室温下で処理が可能なことに加え、照射するプラズマの温度も低いため、様々な生物種に適用できることが確認されています。
現在では【50種類以上】の微生物や植物に応用されており、中国や日本、シンガポール、アメリカ、デンマークなどからの応用報告は 【600件】を超えています。
簡便な操作仕様と高い安全性
ARTPはEUの安全性基準であるCEマークを取得しており、発生するプラズマの安全性は保証されています。 また、ヘリウムガス以外は必要とせずサンプルをセットするだけで処理が完了するので、何方でも扱いやすい装置となっております。
アプリケーション
Case1:高スレオニン産生大腸菌株の獲得
ARTPでの変異誘導によってスレオニン高産生の大腸菌株が得られた。 この株から得られる産生物は最大 50.6g/L で、元の株より生産量が 99.6% 向上していた。 また、この株は 50回 継代を繰り返しても遺伝的に安定していた。
出典：Modern Food Science & Technology, 2013,29 (8)：1888-1892
元の株 (a1) と 変異株 (a2) の形態
Case2:油脂産生酵母のスクリーニング
ARTP処理では 47.2% の突然変異率を示し、そのうち、27.2% の変異株で油脂産生量の増加が確認された。 96well プレートとナイルレッド染色を用いたハイスループットスクリーニング法により高油脂産生の C4株 を選抜した。 YEPD培地 での 78時間 培養の結果、この株の油脂産生量は 元の株の 2.2倍得られ、バイオマスは 1.5倍 に増加していた。
出典：Chinese Journal of Biotechnology, 2011,27 (3)：461-467
培養 48時間 時点での親株に対する変異株の相対成長率と相対油脂含有量
