バイオプロスペクティング

バイオプロスペクティング（生物多様性プロスペクティングとも呼ばれる）は、農業、^{[2] [3]}養殖業、^{[4] [5]}バイオレメディエーション、^{[4] [6]}化粧品、^{[7] [8]}ナノテクノロジー、^{[4] [ 9]}または製薬^{[2] [10]}産業向けの商業的に価値のある製品に開発される可能性のある小分子、高分子、生化学情報および遺伝情報の自然源の探索です。例えば製薬業界では、 1981年から2014年の間に米国食品医薬品局（FDA）によって承認されたすべての小分子医薬品のほぼ3分の1が天然物または天然物から誘導された化合物でした。^[11]

陸生植物、菌類、放線菌は、これまで多くの生物探査プログラムの焦点となってきましたが、^{[12]新たな}生物活性を持つ新しい化合物を同定する手段として、あまり調査されていない生態系（海や海洋など）や生物（粘液細菌、古細菌など）への関心が高まっています。^{[7] [10] [13] [14]} 生物活性を調べるために種をランダムに選別することも、生態学的、民族生物学、民族医学、歴史、ゲノム情報に基づいて合理的に選択して選別することもできます。^{[10] [15] [16]}

ある地域の生物資源や先住民族の知識が、正当な補償なしに非倫理的に流用されたり商業的に利用されたりすることをバイオパイラシーといいます。^{[12] [17]} バイオパイラシーが発生した場合に各国に法的救済手段を提供し、商業関係者に投資の法的確実性を提供するために、さまざまな国際条約が交渉されてきました。これには、国連生物 多様性条約や名古屋議定書が含まれます。^{[2] [10]} WIPOは現在、この分野のギャップを埋めるために さらに多くの条約を交渉しています。

生物資源探査に関連するその他のリスクとしては、個々の種の過剰採取や環境破壊があるが、これらに対抗するための法律も制定されている。例としては、米国海洋哺乳類保護法や米国絶滅危惧種保護法などの国内法、国連生物多様性条約、国連海洋法条約、国家管轄権外生物多様性条約、南極条約などの国際条約が挙げられる。^{[10] [18]}

農業で使用されるバイオプロスペクティング由来の資源および製品には、バイオ肥料、バイオ農薬、獣医用抗生物質などがある。 リゾビウムはバイオ肥料として使用される土壌細菌の属であり、^[20] バチルス・チューリンゲンシス（Btとも呼ばれる）とアノニン（ Annona squamosaという植物の種子から得られる）はバイオ農薬の例であり、^{[21] [22] [19] [23]}バルネムリンとチアムリン（担子菌類のオンファリナ・ムティラとクリトピルス・パッセッカリアヌスから発見され開発された）は獣医用抗生物質の例である。^{[24] [25]}

バイオレメディエーションに使用されるバイオプロスペクティング製品の例としては、ビール工場の廃水処理や製紙工場の排水の脱塩素化および脱色に使用される、Coriolopsis gallicaおよびPhanerochaete chrysosporium由来のラッカーゼ酵素が挙げられる。^[9]

バイオプロスペクティングから得られる化粧品やパーソナルケア製品には、紅斑（酒さ、ほてり、目の下のくま）の治療に使用されるポルフィリジウム・クルエンタム由来のオリゴ糖やオリゴ元素のブレンド、 ^[7]肌の保湿や紫外線防御に使用されるキサントバクター・オートトロフィカス由来のゼアキサンチン、 ^[8]肌の再生に使用されるクロストリジウム・ヒストリチカム由来のコラーゲナーゼ、^[8]脱毛に使用されるミクロスポルム由来のケラチナーゼなどがあります。^[8]

微生物 ラッカーゼは基質範囲が広いため、バイオセンサー技術で幅広い有機化合物を検出するために使用することができます。例えば、ラッカーゼを含む電極は、ワイン中のポリフェノール化合物や、廃水中のリグニンやフェノールを検出するために使用されます。^[9]

現在臨床で使用されている抗菌薬の多くは、アミノグリコシド、テトラサイクリン、アンフェニコール、ポリミキシン、セファロスポリンおよびその他のβ-ラクタム系抗生物質、マクロライド、プロイロムチリン、糖ペプチド、リファマイシン、リンコサミド、ストレプトグラミン、ホスホン酸抗生物質など、バイオプロスペクティングを通じて発見されました。^{[10] [26]}例えば、 アミノグリコシド系抗生物質ストレプトマイシンは土壌細菌ストレプトマイセス・グリセウスから発見され、フシダン系抗生物質フシジン酸は土壌菌アクレモニウム・フシディオイデスから発見され、プルロムチリン系抗生物質（例えば、レファムリン）は担子菌類オンファリナ・ムティラとクリトピルス・パセケリアヌスから発見され開発されました。^{[10] [24]}

バイオプロスペクティング由来の抗感染薬の他の例としては、抗真菌薬グリセオフルビン （土壌真菌ペニシリウム・グリセオフルバムから発見）^[27] 、抗真菌・抗リーシュマニア薬アムホテリシンB（土壌細菌ストレプトマイセス・ノドサスから発見）^{[28] 、}抗マラリア薬アルテミシニン（植物アルテミシア・アヌアから発見）^{[1] [29] 、}駆虫薬イベルメクチン（土壌細菌ストレプトマイセス・アベルミティリス^{から開発） [30]}などがある。

バイオプロスペクティング由来の医薬品は、非感染性疾患や症状の治療にも開発されている。これらには、抗がん剤 ブレオマイシン（土壌細菌ストレプトマイセス・バーティシラスから得られる）^{[31] 、}関節リウマチや乾癬などの自己免疫疾患の治療に使用される免疫抑制剤シクロスポリン（土壌菌トリポクラジウム・インフラタムから得られる）^{[32] 、}痛風発作の治療および予防に使用される抗炎症剤コルヒチン（植物コルチカム・オータムナーレから得られる）^{[1] 、}鎮痛剤ジコノチド（イモガイConus magusから得られる）^[13]、アルツハイマー病の治療に使用されるアセチルコリンエステラーゼ阻害剤ガランタミン（ガランサス属の植物から得られる） ^[33]などがある。

バイオプロスペクティングは、開発や商業化に適した新しい遺伝子、分子、生物を発見する戦略として、長所と短所の両方を持っています。

バイオプロスペクティング由来の小分子（天然物とも呼ばれる）は、合成化学物質よりも構造が複雑であるため、生物学的標的に対する特異性が高くなります。これは、創薬および開発、特に創薬および開発の薬理学的側面において大きな利点であり、オフターゲット効果が薬物有害反応を引き起こす可能性があります。^[10]

天然物は合成化合物よりも膜輸送しやすいため、標的に到達するために外膜と細胞膜の両方を通過する必要がある抗菌薬の開発には有利です。 ^[10]

いくつかのバイオテクノロジーの革新が機能するためには、異常に高い温度または低い温度でも機能する酵素が重要です。その一例がポリメラーゼ連鎖反応（PCR）で、これは60°C以上で機能できるDNAポリメラーゼに依存しています。 ^[14] 他の状況、たとえば脱リン酸化では、反応を低温で実行することが望ましい場合があります。^[13] 極限環境生物のバイオプロスペクティングは、そのような酵素の重要な供給源であり、Taqポリメラーゼ（Thermus aquaticus由来）^{[14]などの耐熱性酵素や、エビ}アルカリホスファターゼ（Pandalus borealis由来）^[13]などの低温適応酵素を生み出しています。

生物多様性条約（CBD）は現在ほとんどの国で批准されており、バイオプロスペクティングは生物多様性に富み技術的に先進的な国々を結びつけ、教育的にも経済的にも利益をもたらす可能性があります（例：情報共有、技術移転、新製品開発、ロイヤルティ支払い）。^{[2] [35]}

微生物バイオプロスペクティングによって特定された有用分子については、生産微生物をバイオリアクターで培養できるため、合理的なコストで生産のスケールアップが可能である。^{[8] [36]}

自然界には潜在的に非常に有用な微生物が存在することが知られていますが（例えば、リグノセルロース代謝微生物）、これらを実験室で培養することは困難です。^{[38]この問題は、}大腸菌やストレプトマイセス・セリカラーなどの培養しやすい生物を遺伝子操作して、目的の活性を担う遺伝子クラスターを発現させること で解決できる可能性があります。^{[14] [39]}

生物学的抽出物の活性に関与する化合物を単離し同定することは困難な場合がある。^[39] また、単離された化合物の作用機序のその後の解明には時間がかかる可能性がある。^[39]液体クロマトグラフィー、質量分析法、その他の技術 の進歩は、これらの課題を克服するのに役立っている。^[39]

バイオプロスペクティング関連の条約や法律の実施と施行は必ずしも容易ではありません。^{[2] [35]} 医薬品開発は本質的に費用と時間がかかり、成功率も低いプロセスであるため、バイオプロスペクティング契約を起草する際に潜在的な製品の価値を定量化することは困難です。^[2] 知的財産権の付与も難しい場合があります。たとえば、薬用植物が世界のさまざまな場所でさまざまな時期にさまざまな人々によって発見された場合、その薬用植物に対する法的権利は争点になる可能性があります。^[2]

天然物質の構造の複雑さは、一般的に新薬の発見には有利であるが、その後の候補薬の製造を困難にする可能性がある。この問題は、活性に関与する天然物質の構造部分を特定し、単純化された合成類似体を開発することで解決できる場合がある。これは天然物質ハリコンドリンBの場合に必要であり、その単純化された類似体エリブリンは現在、抗がん剤として承認され販売されている。^[40]

エラーや見落としは、原材料の収集、原材料の生物活性のスクリーニング、単離された化合物の毒性試験、作用機序の特定など、バイオプロスペクティングプロセスのさまざまな段階で発生する可能性があります。

生物学的材料や伝統的知識を収集する前に、その国や土地所有者などから適切な許可を得る必要があります。そうしないと、刑事訴訟やその後の特許申請の却下につながる可能性があります。また、生物学的材料を十分な量収集し、生物学的材料を正式に識別し、証拠標本を長期保存のために保管庫に寄託することも重要です。これにより、重要な発見が再現可能であることが保証されます。 ^{[10] [13]}

抽出物や単離化合物の生物活性および毒性を試験する場合、標準プロトコル（CLSI、ISO、NIH、EURL、ECVAM、OECDなど）の使用が望ましい。これにより、試験結果の精度と再現性が向上するからである。また、原材料に既知の（以前に発見された）活性化合物（放線菌の場合はストレプトマイシンなど）が含まれている可能性が高い場合は、これらの抽出物や化合物をできるだけ早く発見パイプラインから除外するために、デレプリケーションが必要である。さらに、試験対象の細胞または細胞株に対する溶媒の影響を考慮し、参照化合物（正確な生物活性および毒性データが利用可能な純粋な化合物）を含め、細胞株の継代数に制限を設け（例：10～20継代）、必要な陽性および陰性対照をすべて含め、アッセイの制限を認識することが重要である。これらの手順は、アッセイ結果が正確で再現性があり、正しく解釈されることを保証するのに役立つ。^{[10] [13]}

抽出物または単離化合物の作用機序を解明しようとする場合、複数の直交アッセイを使用することが重要です。単一のアッセイ、特に単一のin vitroアッセイのみを使用すると、抽出物または化合物の人体への影響について非常に不完全な画像が得られます。^{[41] [42]たとえば、}バレリアナオフィシナリス根抽出物 の場合、この抽出物の睡眠誘発効果は、 GABA受容体との相互作用や平滑筋の弛緩など、複数の化合物とメカニズムによるものです。^[41] 単一のアッセイを使用すると、一部の化合物がアッセイに干渉するため、単離化合物の作用機序を誤って特定する可能性もあります。たとえば、ヒストンアセチルトランスフェラーゼ阻害を検出するために使用されるスルフヒドリル除去アッセイは、試験化合物がシステインと共有結合すると偽陽性の結果をもたらす可能性があります。^[42]

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バイオパイラシーという用語は、パット・ムーニー^[43]によって造られ、先住民族に由来する自然に関する先住民族の知識が、先住民族自身に許可や補償を与えることなく、他者によって営利目的で利用される慣行を指す。^[44]例えば、バイオプロスペクターが先住民族の薬用植物に関する知識を利用し、後に医療企業がその知識が新しいものではなく、特許権者によって発明されたものではないことを認識せずにその知識を特許化すると、先住民族コミュニティは、自らが開発した技術から生まれた商品に対する潜在的な権利を奪われることになる。^[45]グリーンピース^[46]などのこの慣行に対する批評家は、これらの慣行が生物多様性に富む発展途上国とバイオテクノロジー企業を受け入れている先進国との間の不平等を助長していると主張している。^[45]

1990年代には、多くの大手製薬会社や新薬発見会社がバイオパイラシーの告発を受けて天然物に関する研究を中止し、コンビナトリアル化学を利用して新規化合物を開発するようになりました。^[43]

ニチニチソウの事例は 1950 年代に遡る。ニチニチソウはマダガスカル原産だが、ビンクリスチンが発見されるずっと前から世界中の熱帯諸国に広く導入されていた。国によってこの植物の薬効に関する考え方は異なると報告されている。^{[47]つまり、研究者は 1 つの国から現地の知識を得て、別の国から植物サンプルを入手できたのだ。この植物を}糖尿病に利用したことが研究のきっかけだった。その代わりに、ホジキンリンパ腫と白血病の両方の治療に効果があることが発見された。^[48]ホジキンリンパ腫の化学療法薬であるビンブラスチンはニチニチソウから抽出できる。^[49]

マヤICBGバイオプロスペクティング論争は1999年から2000年にかけて、民族生物学者ブレント・ベルリン率いる国際生物多様性協同グループが、いくつかのNGOや先住民組織から非倫理的なバイオプロスペクティングを行っていると非難されたときに起こった。ICBGは、メキシコのチアパス州の生物多様性と先住民族マヤ人の民族植物学の知識を記録し、先住民グループが使用する植物に基づいて医薬品を開発する可能性があるかどうかを確認することを目的としていた。^{[50] [51]}

マヤICBG事件は、無害なバイオプロスペクティングと非倫理的なバイオパイラシーを区別することの問題、そしてコミュニティの参加とバイオプロスペクティング希望者に対する事前のインフォームドコンセントを確保することの難しさに注目を集めた最初の事件の一つであった。^[52]

1994年、米国農務省とWRグレース社は、インドとネパール全土に生息するニームの木（Azadirachta indica ）の抽出物を含む組成物を使用して植物の真菌感染を制御する方法に関する欧州特許を取得した。^{[53] [54] [55]} 2000年に、EU緑の党、ヴァンダナ・シヴァ、国際有機農業運動連盟（IFOAM）などEUとインドのいくつかの団体が、ニーム抽出物の殺菌作用はインドの伝統医学で古くから知られているとして、この特許に異議を申し立て、成功した。^[55] WRグレースは2005年に控訴したが敗訴した。^[56]

1997年、米国企業ライステック（リヒテンシュタインのライステックAGの子会社）は、バスマティ米と半矮性長粒米の特定の交配種の特許を取得しようとした。^[57]インド政府はこの特許に異議を唱え、2002年に特許の20のクレームのうち15が無効とされた。^[58]

エノラ豆はメキシコ産の黄色い豆の一種で、1999年に特許を取得した男性の妻にちなんで名づけられた。 ^[59]この品種の特徴は、特定の色合いの黄色の種子であると言われている。特許所有者はその後、メキシコ産の黄色い豆の多数の輸入業者を訴え、次のような結果となった。「...長年この豆を販売してきた輸入業者の輸出販売が即座に90%以上減少し、この豆の販売に依存していたメキシコ北部の22,000人以上の農家に経済的損害を与えた。」^[60]農家を代表して訴訟が起こされ、2005年に米国特許商標庁は農家に有利な判決を下した。2008年に特許は取り消された。^[61]

多肉植物のフーディア・ゴルドニーは、南アフリカのカラハリ砂漠が原産です。伝統的に暮らすサン族には、何世代にもわたり食欲抑制剤として。1996年、南アフリカ科学産業研究評議会は、ユニリーバなどの企業と協力し、フーディアをベースにした栄養補助食品の開発に。 ^{[62] [63] [64] [65]当初、サン族は伝統的知識の商業化から利益を得る予定はありませんでしたが、2003年に南アフリカサン族評議会はCSIRと協定を結び、}フーディア製品の販売収益の6～8%をサン族が受け取ることになりました。 ^[66]

2008年、ユニリーバは、減量用サプリメントの潜在的な成分としてフーディアの研究開発に2000万ユーロを投資した後、臨床試験でフーディアが市場に出すのに十分な安全性と有効性を示しなかったため、プロジェクトを中止しました。^[67]

以下は、最近のバイオパイラシーの事例の一部です。そのほとんどは、伝統医学とは関係ありません。

• アフリカにおけるバイオパイラシーの事例36件。^[68]
• マヤ族のポソル飲料の例。^{[69] [70]}
• マヤ族や他の民族によるミモザ・テヌイフローラの使用例やその他多くの事例。^[71]
• アンデスのマカ大根の例^[72]
• ウコン（インド）^{[73] 、} カレラ（インド）、キヌア（ボリビア）、ウブリベリー（ガボン）などの事例。 ^[74]
• カプトプリル（ブラジルの部族の矢じり毒から開発された）の事例^[75]

よくある誤解の 1 つは、製薬会社が収集した植物の特許を取得するというものです。以前から知られている、または使用されている自然発生生物の特許を取得することは不可能ですが、植物から分離または開発された特定の化学物質の特許を取得することは可能です。多くの場合、これらの特許は、それらの化学物質の明示された研究された使用によって取得されます。 ^[要出典]一般に、それらの化合物の存在、構造、および合成は、研究者が最初に植物を分析するきっかけとなった先住民の医学的知識の一部ではありません。その結果、先住民の医学的知識が先行技術とみなされたとしても、その知識自体が、特許法で適用される基準である活性化合物を「自明」にするわけではありません。

米国では、特許法は「分離・精製された」化合物を保護するために使用することができ、ある例では、新しい化学元素さえも保護している（USP 3,156,523を参照）。1873年、ルイ・パスツールは「病気のない」酵母の特許を取得した（特許番号141072）。生物学的発明を対象とする特許も同様に扱われている。1980年のダイアモンド対チャクラバーティ事件では、最高裁判所は、米国法は「人間が作ったあらゆるもの」に特許を認めているとして、石油を消費するように遺伝子組み換えされた細菌の特許を支持した。米国特許商標庁（USPTO）は、「遺伝子の特許は分離・精製された遺伝子をカバーするが、自然界に存在する遺伝子はカバーしない」と述べている。^[76]

また、米国法では、既存の生物の新しい変種である栽培品種の特許も可能である。エノラ豆の特許（現在は取り消されている） ^[77]は、この種の特許の一例である。米国の知的財産法では、植物品種保護法（7 USC §§ 2321–2582）の下で植物育種者の権利も認められている。^[78]

生物多様性条約（CBD）は1993年に発効した。この条約は、遺伝資源が存在する国に遺伝資源へのアクセスを管理する権利を確保した。CBDの目的の1つは、発展途上国が自国の資源と伝統的知識からより多くの利益を得られるよう支援することである。CBDの規則では、生物資源探査者はそのような資源にアクセスするためにインフォームドコンセントを得る必要があり、生物多様性に富む国と利益を共有しなければならない。 [ ^{80 ]}しかし、一部の批評家は、CBDはバイオパイラシーを防止するための適切な規制を確立できなかったと考えている。 [81]主な問題は、各国政府がCBDの規定を実施する適切な法律を可決していないことだと主張する人もいる。 ^[82] 2014年に発効したCBDの名古屋議定書は、さらなる規制を規定している。[ 83 ^{] CBDは、}ローマ教皇庁と米国を 含む例外を除き、世界中の196の国と地域で批准、加入、または受諾されている。^[79]

CBD が定めたバイオプロスペクティングの要件により、国際特許および貿易法の新しい分野であるバイオプロスペクティング契約が生まれました。^[2]バイオプロスペクティング契約は、研究者と国の間の利益分配のルールを定め、発展途上国にロイヤルティをもたらすことができます。しかし、これらの契約は事前のインフォームドコンセントと補償に基づいていますが (バイオパイラシーとは異なります)、先住民の知識とリソースのすべての所有者またはキャリアが常に相談または補償されるわけではありません。 ^[84]すべての個人が含まれるようにすることは困難です。^[85]このため、先住民またはその他のコミュニティが一種の代表的マイクロ政府を形成し、研究者と交渉して、コミュニティが契約から利益を得るような方法で契約を結ぶことを提案する人もいます。^[85]非倫理的なバイオプロスペクティング契約 (倫理的な契約とは異なります) は、新しい形のバイオパイラシーと見なすことができます。^[81]

バイオプロスペクティング契約の一例としては、メルク社とコスタリカのINBio社との間の契約がある。^[86]

インド政府は、過去のバイオパイラシー事件を受け、さらなる事件を防ぐために、古代の写本やその他の資料に残されたインドの伝統的な医学情報を電子資料に変換し、 2001年に「伝統的知識デジタル図書館」を設立した。 ^[87]テキストはタミル語、サンスクリット語、ウルドゥー語、ペルシャ語、アラビア語で記録されており、英語、ドイツ語、フランス語、日本語、スペイン語で特許庁に提供されている。その目的は、インドの文化遺産が外国企業に利用されるのを防ぐことである。^[88]何百ものヨガのポーズもこのコレクションに収められている。^[88]また、図書館は、欧州特許庁（EPO）、英国商標特許庁（UKTPO）、米国特許商標庁などの主要な国際特許庁と協定を結び、バイオパイラシーから伝統的知識を保護している。この協定により、国際特許庁の特許審査官は、特許検索や審査のためにTKDLデータベースにアクセスすることができる。 ^{[73] [89] [90]}

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• アフリカから：アクセスと利益分配の謎 - エドモンズ研究所によるアフリカのバイオパイラシーに関する2006年の報告書
• ケープタウン宣言 – バイオウォッチ南アフリカ
• 国際遺伝資源行動協会 (GRAIN)
• インドの科学者がバイオパイラシーの容疑を否定 – SciDev.Net
• アフリカの「バイオパイラシー」論争が激化 – SciDev.Net
• バイオプロスペクティング：合法的な研究か「バイオパイラシー」か？ – SciDev.Net
• バイオピラシーに関する ETC グループの論文: トピックには、モンサント社のすべての遺伝子組み換え大豆に関する種全体にわたる特許 (EP0301749)、合成生物学特許 (人工のユニークな生命体)、ターミネーター シード テクノロジーなどが含まれます。
• 生物多様性の所有者は誰か、そして所有者にはどのように補償すべきか？植物生理学、2004年4月、第134巻、pp. 1295–1307
• Heald PJ (2001)。"「 『熱帯雨林の友達』：バイオピラシーのレトリックに関するエッセイ」。SSRN電子ジャーナル。doi :10.2139/ssrn.285177。