遺伝子利用制限技術

遺伝子使用制限技術（GURT ）は、ターミネーター技術または自殺種子とも呼ばれ、「遺伝物質および関連する表現型特性」へのアクセスを制限するように設計されています。^[2]この技術は、制御された刺激を使用して特定の遺伝子を活性化（または不活性化）し、第2世代の種子を不妊にするか、第1世代の植物の1つ以上の望ましい特性を持たないようにします。^{[3] [4]} GURTは、農家が自力で望ましい特性を再現できないようにすることで、農業会社が遺伝子組み換え生物におけるイノベーションの保護を強化するために使用できます。 ^[4]もう1つの可能な用途は、遺伝子組み換え生物から遺伝子が周囲の環境に漏れるのを防ぐことです。^[5]

この技術はもともと、1990年代に米国農務省農業研究局とデルタ・アンド・パイン・ランド社との間で共同研究開発契約に基づいて開発された。開発の目的は、米国農務省が特にアメリカの技術的優位性であるとみなしたバイオテクノロジー企業の知的財産を保護することだった。[ 6 ]この技術^は現在も開発中であるが、開発に伴う政治的および科学的論争のため、まだ商業的に利用可能ではない。^[7]

GURTは、国連生物多様性条約の科学的、技術的、技術的助言に関する補助機関（SBSTTA）によって初めて報告され^{[3] 、2006年3月20日から31日にブラジルの}クリチバで開催された国連生物多様性条約第8回締約国会議で議論されました。

GURTプロセスは、通常、標的遺伝子、プロモーター、形質スイッチ、遺伝子スイッチの4つの遺伝子要素で構成され、論文によって若干異なる名前が付けられることもあります。^{[5]典型的なGURTでは、}プロモーター遺伝子によって活性化されると発現する標的遺伝子をDNA内に持つ植物をエンジニアリングします。ただし、プロモーターが標的にアクセスするのを防ぐブロッカー配列によって標的遺伝子から分離されています。植物が特定の外部入力を受け取ると、植物内の遺伝子スイッチが入力を受け取り、増幅して生物学的信号に変換します。形質スイッチが増幅された信号を受け取ると、ブロッカー配列を切断する酵素を生成します。ブロッカー配列が除去されると、プロモーター遺伝子は標的遺伝子が植物内で発現することを可能にします。^{[5] [8]}

このプロセスの他のバージョンでは、オペレーターは特性スイッチに結合して、ブロッカー配列を切断する酵素を作成する必要があります。しかし、特性スイッチに結合してそれを防ぐリプレッサーがあります。この場合、外部入力が適用されると、リプレッサーは特性スイッチではなく入力に結合し、ブロッカー配列を切断する酵素が作成され、それによって特性が表現されるようになります。^[6]

他のGURTは、遺伝子スイッチがブロッカー配列に直接影響を及ぼし、形質スイッチの必要性を回避するなどの代替アプローチを具体化しています。^[6]

GURTには、品種特異的遺伝子使用制限技術（V-GURT）と形質特異的遺伝子使用制限技術（T-GURT）の2つの大きなカテゴリーがあります。^{[9] [10]}これら2つの変種は次のように説明されています^[5] :

V-GURT は、植物品種全体に含まれるすべての遺伝物質の使用を制限するように設計されています。栽培者に販売される前に、V-GURT の種子は種子会社によって活性化されます。種子は発芽し、植物は正常に成長して繁殖しますが、子孫は不妊になります...。したがって、農家は毎年種子を保存して植え直すことはできません。対照的に、T-GURT はトランスジェニックによって付与された特定の形質の使用のみを制限しますが、種子は繁殖します。栽培者は前回の収穫から種子を植え直すことができますが、トランスジェニック形質は含まれません。

品種特異的な遺伝子使用制限技術は、「化学誘導剤によって引き起こされる遺伝子プロセスによって、植物は成長し、種子を形成するが、それらの種子の胚は細胞毒素を生成し、再び植えられた場合に発芽を妨げ、その結果、2 世代目の種子が不妊になる」ことによって、種子の発育と植物の稔性を破壊します。^[6]毒素は植物の DNA または RNA を分解します。したがって、作物の種子は生存できず、次の作物を生産するための種子として使用できず、食料または飼料としてのみ販売されます。^{[7] [11]}

形質特異的遺伝子使用制限技術は、作物に組み込んだ遺伝子強化が、特定の化学物質で植物を処理するまで機能しないように作物を改変する。^{[7] [12]}化学物質は外部入力として機能し、標的遺伝子を活性化する。T-GURTの違いの1つは、遺伝子が異なる化学物質入力でオンとオフを切り替える可能性があり、その結果、関連する形質のオンとオフが同じように切り替わる可能性があることである。T-GURTを使用すると、外部入力が追加されない限り、新しい植物が強化された形質を獲得しないという条件で、種子を植え付け用に保存できる可能性がある。

GURTには多くの潜在的な用途があるが、市販の農産物や医薬品にはまだ使用されていない。^[13]これらの用途には、バイオテクノロジーの革新に対する知的財産の保護や、バイオコンファインメント（遺伝子組み換え遺伝子が自然界に漏れるのを防ぐこと）などが含まれる。

GURT 開発者の本来の目的は、農業バイオテクノロジーにおける知的財産の保護でした。つまり、開発者は、生物学的革新の特許が存在しない場合、または容易に執行できない場合に、農家が特許取得済みの種子を再利用できないようにしようとしました。^{[7]この問題は、}ハイブリッド種子(いずれにしても、受精能力がないか、純粋に繁殖しない)を使用する農家には一般的には発生せず、したがって、その後の作物の栽培には使用できません。しかし、V-GURTS では、対象細胞のゲノム全体が破壊されるため、農家が生産した種子を次のシーズンの作物の栽培に使用することは不可能になります。T-GURT は、種子会社が、受精能力はあるが、会社が販売する活性化学物質を散布した場合にのみ、望ましい形質を持つ植物に成長する種子の商品化を可能にするために使用できます。^[12]

GURTやその他のバイオテクノロジーによって継続的に生じる懸念は、遺伝子組み換え植物の遺伝子が、適合する野生植物や他の栽培植物との有性生殖によって自然界に漏れ出す可能性があることである。これは「遺伝子組み換えの漏れ」として知られ、植物の遺伝子工学によってもたらされる最も優先度の高いリスクの1つである。^[4]この漏れの危険性は、GURTプロセスがまだ商業用途に使用されていない理由の1つである（実際、主要な製造会社はこれらの製品を商業化しないと誓約しているが、関連する研究プログラムは依然として持っている）。皮肉なことに、GURT（それ自体が植物の遺伝子組み換えプロセスである）は、遺伝子組み換え植物の遺伝子の「生物学的閉じ込め」を確保するためにも使用できる可能性がある。GURTは、さまざまな方法で植物の稔性を制御するため、遺伝子組み換え植物への遺伝子の漏れを防ぎ、生物多様性への有害な影響のリスクを軽減するために使用できる可能性がある。バイオコンフィネメントでは、「V-GURTとT-GURTの両方を生殖組織、最も典型的には花粉と種子（または胚）に標的とすることができる。」^[5]非食品製品（例えば、薬理学、治療用タンパク質、モノクローナル抗体、ワクチン）を生産するために改変された作物は、これらの特性が食品用の作物に誤って伝達されるのを防ぐためにGURTで武装することができる。^[7]

もう一つの利点は、V-GURT植物で生産された非生存種子が自生植物の繁殖を減らす可能性があることです。自生植物は、輪作を取り入れた大規模な機械化農業システムにとって経済的な問題となる可能性があります。^[7]さらに、暖かく湿った収穫条件下では、非V-GURT穀物が発芽し、生産された穀物の品質が低下する可能性があります。この問題は、V-GURT穀物品種の使用では発生しない可能性があります。^[7]

提案されているもう一つの用途は合成生物学であり、そこでは制限された活性化化学物質を発酵培地に添加して、目的の出力化学物質を生成する必要がある。^[14]

2006年現在、GURT種子は、農家、消費者、先住民、NGO、および一部の政府からの反対により、世界中で商業化されていません。^[6]この技術を使用すると、遺伝子使用制限技術を製造する企業は、販売された種子を再び播くことができないため、農家に対して有利な立場を獲得する可能性があります。ハイブリッド種子を使用する多くの農家は、自分で植え付け種子を生産せず、代わりに種子生産会社から特殊なハイブリッド種子を購入しているため、V-GURTはすぐには影響を与えません。ただし、ブラジルとパキスタンの農家の約80％は、以前の収穫から保存された種子を使用して作物を栽培しています。^[11] もう1つの懸念は、種子を購入する農家が毎年新しい種子を購入しなければならないため、大きな影響を受けることです。これにより、食品の価格が上昇すると主張されています。^[15]

一部のアナリストは、GURT種子が生物多様性に悪影響を及ぼし、在来種の植物を脅かす可能性があると懸念を表明している。^{[16] [17]}しかし、この技術の支持者はこれらの主張に異議を唱え、非遺伝子組み換えハイブリッド植物が同じように使用され、GURT種子が農家の交雑受粉の対処に役立つ可能性があるため、メリットが潜在的なマイナス面を上回ると主張している。^[18]

2000年、国連生物多様性条約は、ターミネーター種子のフィールドテストと商業販売の事実上の モラトリアムを勧告した。このモラトリアムは、2006年3月のUNCBDのCOP8会議で再確認され、文言が強化された。 ^[19]具体的には、モラトリアムでは、この技術の潜在的なリスクに関する研究が不足しているため、十分な正当な理由があるまでは、GURTのフィールドテストやそれを使用した製品は許可されないと勧告された。インドとブラジルは、この技術を禁止する国内法を可決した。^[11]

• バイオセーフティに関するカルタヘナ議定書
• ダイアモンド対チャクラバーティ
• デジタル著作権管理
• 遺伝子汚染
• 遺伝子組み換え生物
• 種子の保存
• 遺伝子組み換えトウモロコシ

• - UNEP/CBD/COP/5/2 - 1999年11月11日 - 22、42ページに遺伝子使用制限技術について記載
• 国連生物多様性条約 - バイオセーフティに関するカルタヘナ議定書
• USPTO 特許番号 5,723,765 - 発芽不可能な種子を生産する方法 (クレーム番号 10) 2015-12-26 にWayback Machineでアーカイブ