(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素同位体14Ｃを含まないデッドカーボンからなる二酸化炭素と大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して構成される人工大気と、
炭素同位体14Ｃを含まない人工水とを用いて植物を栽培することにより、
炭素同位体14Ｃを含まない植物を生産する方法。
【請求項２】
炭素同位体14Ｃを含まないデッドカーボンからなる二酸化炭素と大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して構成される人工大気と、
炭素同位体14Ｃを含まない人工水とを用いて生産される炭素同位体14Ｃを含まない植物。
【請求項３】
請求項２に記載の炭素同位体14Ｃを含まない植物を餌として動物（人を除く）を飼育することにより、
炭素同位体14Ｃを含まない動物（人を除く）を生産する方法。
【請求項４】
請求項２に記載の炭素同位体14Ｃを含まない植物を餌として生産される炭素同位体14Ｃを含まない動物（人を除く）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動植物を構成する主要元素である炭素の同位体のうち、放射性同位体14Ｃの濃度を極度に低下させた実験用の動植物の生産方法、及びこのような生産方法によって生産される動植物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
安定炭素12Ｃ，13Ｃの同位体である炭素１４（14Ｃ）は、半減期５７３０年でβ-崩壊する放射性同位体であり、生成されてからの時間経過とともに壊変してゆく同位体である。一方、地球大気中に存在する炭素１４の存在量は、宇宙線によって比較的一定の生成速度をもって生成されるため、核実験による短期間の変動を除いてほぼ一定な値（平衡状態）を保つ。その結果、現代地球大気の二酸化炭素を構成する炭素の同位体比は、12Ｃ：13Ｃ：14Ｃ＝0.989：0.011：1.2×10-12、すなわち14Ｃ／12Ｃ＝1.2×10-12というほぼ一定値が保たれている。
【０００３】
このため、自然環境下で自生し、または栽培される植物（野菜類や果実、穀物などを含む、本明細書において同じ）を構成する炭素の同位体比は、現代炭素同位体比と呼ばれる上記比率とほぼ同一であり、このような植物を食料として成長する動物の生体を構成する炭素の同位体比も上記比率とほぼ同一の値を持つ。すなわち、現在地上に生存する動植物の生体を構成する主要元素である炭素における炭素同位体比は現代炭素同位体比とほぼ同一の比率で構成されている。
【０００４】
医薬品や農薬（以下「医薬品等」という）などの被検体内での動きを調べることにより薬効を調べるなどの研究を行う際に、上記のような現代炭素の同位体比を利用し、それら医薬品等に炭素１４（14Ｃ）を混入することにより標識化し、このように標識化された医薬品等を被検体に導入して追跡することにより医薬品等の動きを調べるトレーサ実験が行われている。例えば、ラットやマウスなどの実験動物の生体内に標識化された医薬品を導入し、一定時間経過後のラット等の臓器や組織中の14Ｃ濃度を測定することにより、医薬品の体内での動き（拡散や凝集状況）を追跡するトレーサ実験が医薬品研究において幅広く行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような炭素１４を用いたトレーサ実験により、組織内におけるトレーサ（14Ｃ）の動き、すなわち組織における炭素の同位体比の変化を有効に検出するためには、トレーサたる14Ｃの炭素同位体比は少なくとも上記現代炭素同位体比の100倍〜1000倍である必要があり、しかもトレーサが生体内で拡散し濃度が低下するような場合においては、さらに大量のトレーサを導入する必要がある。
【０００６】
上記理由から従来では医薬品等の試験研究において、通常の放射線レベルに対して二桁以上高いレベルの放射性同位体を取り扱う必要があり、このことは実験用医薬等の製作時のみならず、被検体である実験用動植物の飼育・栽培時の領域整備や被曝線量の管理、実験後の環境への放出や汚染の問題など、全ての面において放射線を取り扱う煩雑さが付随するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、放射線に対する特別な取り扱いを行うことなく、現代炭素同位体比の炭素を含む医薬等でトレーサ実験を行うことができる実験用動植物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明では、炭素同位体14Ｃを含まないデッドカーボンからなる二酸化炭素と大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して構成される人工大気と、炭素同位体14Ｃを含まない人工水とを用いて植物を栽培することにより、炭素同位体14Ｃを含まない植物を生産する。
【０００９】
良く知られるように、果実や穀物を含む植物は、細根から吸収する水分と葉面から吸収する二酸化炭素とを太陽光の光エネルギーにより光合成し、炭素を同化して有機物（セルロース(Ｃ6Ｈ10Ｏ5)n）を合成することにより成長する。そして上記植物の生産方法では、植物は炭素同位体14Ｃを含まないデッドカーボンからなる二酸化炭素と大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して構成される人工大気と、炭素同位体14Ｃを含まない人工水とを用いて栽培される。このため、栽培され成長した植物は14Ｃを含まない有機物で合成されることとなり、自然な環境で栽培された植物に比べて14Ｃ／12Ｃの値が現代炭素の同位体比率よりも何桁も低い植物を生産することができる。なお、本明細書において「14Ｃを含まない」とは、現代炭素の同位体比率に比べ14Ｃの構成比率を極度に低下させた状態をいい、具体的には14Ｃ／12Ｃの値を二桁程度以上低下させることをいう。
【００１０】
このような植物を被検体としてトレーサ実験を行うときには、バックグランドとなる植物組織の14Ｃ濃度が低いため、通常の生産過程で生産された農薬（現代炭素同位体比の14Ｃを含む農薬）を用いても、トレーサたる14Ｃの同位体比率（レベル差）を二桁以上確保することができ、これにより一般の環境下で容易にトレーサ実験を行うことができる。従って、農薬等の試験において高レベルのトレーサを配合した農薬を使用する必要がなく、放射線に対する特別な取り扱いを必要としない実験用植物を提供することができる。また後述する14Ｃをほとんど含まない実験用動物を飼育するための餌を提供することができる。
【００１１】
また、上述の目的達成のため、本発明では上記方法により生産した炭素同位体14Ｃを含まない植物を餌として用い、動物（人間以外の動物をいう）を飼育することにより炭素同位体14Ｃを含まない動物を生産する。動物は経口摂取される食物を炭素の取得源として摂取し成長する。従って、上記方法により生産した14Ｃを含まない植物を餌として飼育した動物は、体細胞中にほとんど14Ｃを含まない炭素で体を構成することができ、自然環境下で栽培された植物を餌とする動物に比べて14Ｃ／12Ｃの値が現代炭素の同位体比率よりも何桁も低い動物を生産することができる。
【００１２】
このような動物を被検体としてトレーサ実験を行うときには、バックグランドとなる生体組織の14Ｃ濃度が低いため、通常の生産過程で生産された医薬を用いてもトレーサたる14Ｃの同位体比を二桁以上確保することができ、これにより一般の環境下で容易に試験を行うことができる。従って、医薬等の試験において高レベルのトレーサを配合した医薬を使用する必要がなく、放射線に対する特別な取り扱いを必要としない実験用動物を提供することができる。
【００１３】
なお、動物が経口摂取する植物が野菜や果実のように水分を多く含み、他の水分補給を必要としない場合には別途水を与える必要はないが、穀物のような乾燥した餌で、水分を他から体内摂取させる必要がある場合には、上記植物同様に14Ｃを含まない人工水を与えることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。まず炭素同位体14Ｃを含まない（14Ｃ含有率を極度に低下させた）植物の生産方法について説明する。クロレラなどの水生植物や、野菜や果実あるいは穀物などの陸上植物は、上述したように、水分と大気中の（または大気から水中に溶解した）二酸化炭素を吸収し光合成して炭素を同化し、セルロースなどの有機物を合成することにより成長する。このため、植物を構成する有機物中の炭素の同位体比は、成長環境で吸収する水分及び二酸化炭素中の炭素の同位体比をほぼそのまま反映する。本発明では植物の栽培環境における水及び大気から14Ｃを排除し、14Ｃを含まない人工大気及び人工水を用いて植物を栽培する。
【００１５】
人工大気は、14Ｃを含まないデッドカーボンからなる二酸化炭素と、大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して構成される。デッドカーボン（Dead Carbon）とは炭素の同位体のうち、放射性同位体である14Ｃのβ-崩壊が進んで大部分が壊変し、ほとんどが安定同位体12Ｃ，13Ｃで構成される炭素をいい、一般に同位体比14Ｃ／12Ｃが10-16の桁以下の炭素をいう。このような炭素は、生成されてからの経過時間が数十万年程度以上の古い炭素であり、例えば、石油や石炭、天然ガスなどの、いわゆる化石燃料中の炭素や、石灰石などの岩石に含まれる炭素はデッドカーボンである。
【００１６】
これら化石燃料や石灰石等を原料として精製することにより、デッドカーボンにより構成される二酸化炭素を容易に得ることができる。例えば、上記のような化石燃料を酸素と混合して燃焼させることにより、あるいは石灰石を強熱し、または石灰石を塩酸等の酸と反応させることなどにより、デッドカーボンで構成される二酸化炭素を得ることができる。
【００１７】
得られたデッドカーボンからなる二酸化炭素と、地球大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して人工大気をつくる。二酸化炭素以外の気体成分の精製、混合方法については特に規定するものではないが、例えば、地上大気から二酸化炭素を触媒や吸着装置などにより物理的または化学的に吸着除去したうえでデッドカーボンからなる二酸化炭素を同一比率混合する方法や、別途精製した窒素ガスと酸素ガスとデッドカーボンからなる二酸化炭素とを地上大気の組成と略同一比率で混合する方法などにより人工大気をつくることができる。なお、各単体ガスから人工大気を合成して作る場合には、大気を組成する成分のうち植物の育成に殆ど寄与しない組成成分（例えばオゾンや一酸化窒素ガス等）を除いて構成することができる。
【００１８】
14Ｃを含まない人工水についても種々の製法で得ることができる。例えば、地下水や水道水をイオン交換樹脂を用いてイオン交換することにより、高度の純水を製造することが広く一般的に行われており、このような方法により水中に溶存する炭素を取り除いた人工水を容易に得ることができる。なお、得られた人工水は現代炭素が溶け込まないように保存管理するか、または人工大気中で精製して使用することが好ましい。
【００１９】
このようにして得られた14Ｃを含まない人工大気と人工水とを用いて植物栽培を行う。前述したように、植物にとって水分と二酸化炭素と光とは成長のための必須要件であって、いずれを欠いても植物は順調に成長しない。そこで、植物の栽培環境としては、上記人工大気を気密に保持し、または外界から一般大気が侵入せず人工大気がオーバーフローするように保持し、さらに太陽光を直接または間接的に導入可能に構成する。例えば、人工大気で満たされたガラスハウスや、人工大気で満たされた工場ビル内に光ファイバーを用いて太陽光を導入する。そして、目的とする植物を水耕栽培や14Ｃを含まない人工土壌等、植物に応じた床環境において栽培する。
【００２０】
なお、植物を栽培するうえで他の条件、例えば日照条件や温度及び湿度管理、使用肥料等については、原則として目的とする植物に適した条件を採用することができるが、この際使用する部材についてはそれが植物に吸収される可能性があるものについては14Ｃを含まない部材を使用する必要がある。例えば、湿度を一定に保つための水分は人工水を用いる必要があり、また水耕栽培する床材等は14Ｃをブリードアウトすることのないデッドカーボン（化石燃料）をベースとして作られた樹脂材料や金属材料で構成することが好ましい。
【００２１】
栽培された植物（野菜、果実、穀物等）は、一般大気環境下で栽培された植物に比べて炭素の同位体比率における14Ｃの存在比率を低下させることができ、この栽培過程を植物の数世代にわたり実施することにより14Ｃを殆ど含まない植物を得ることができる。
【００２２】
次に、上記のようにして得られた14Ｃを殆ど含まない植物を餌として、実験用ラットや研究用マウス、アカゲザルなどの実験動物を飼育する。飼育する環境や給餌する餌等については、これまで説明してきたことから明らかなように、実験動物の体内に摂取され蓄積される可能性のあるものについて14Ｃを含まない周辺部材で構成する。すなわち、上記栽培方法で得られた14Ｃを殆ど含まない植物を餌とし、必要に応じて人工水を与える飼育環境を基本条件とし、他の飼育環境については実験動物の育成に適した環境設定を行う。この際に他の必要栄養素や飼育するケージ等実験動物が経口摂取し、あるいは肺や皮膚等から体内に浸透して蓄積される可能性の高い部材等は14Ｃを含まない素材を用いて構成する。
【００２３】
飼育育成された動物は、一般の環境下で飼育された動物に比べて炭素の同位体比率における14Ｃの存在比率を低下させることができる。そして、このような飼育過程を実験動物の数世代にわたり実施することにより14Ｃを殆ど含まない実験動物を得ることができる。
【００２４】
以上の方法により栽培ないし飼育された実験用動植物は、生産経済上の観点から現代炭素の影響を完全には遮断していない環境下において育成されたものであり、14Ｃによる汚染を完全に排除することは困難であるが、体細胞中の14Ｃ構成比率を大幅に低下させ、自然環境下で栽培・飼育された動植物と比較して14Ｃ／12Ｃの値を現代炭素の同位体比率よりも極めて低く抑えた（例えば、この値を10-14程度にした）実験用動植物を、比較的低廉かつ容易に生産することができる。
【００２５】
上記動植物を被検体としてトレーサ実験を行うときには、バックグランドとなる組織の14Ｃ濃度が低いため、通常の生産過程で生産された医薬等を用いてもトレーサたる14Ｃの同位体比を二桁以上確保することができ、これにより一般の環境下で容易にトレーサ試験（例えば加速器を用いての組織分析等）を行うことができる。従って、医薬等の試験において高レベルのトレーサを配合した医薬を使用する必要がなく、放射線に対する特別な取り扱いを必要としない実験用動物を提供することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、炭素同位体14Ｃを含まないデッドカーボンからなる二酸化炭素と大気を構成する二酸化炭素以外の他の気体成分とを混合して構成される人工大気と、炭素同位体14Ｃを含まない人工水とを用いて植物を栽培するため、栽培され成長した植物は14Ｃを含まない有機物で合成されることとなり、自然な環境で栽培された植物に比べて14Ｃ／12Ｃの値を現代炭素の同位体比率よりも大幅に低下させた植物を生産することができる。従って、農薬等の試験において高レベルのトレーサを配合した農薬を使用する必要がなく、放射線に対する特別な取り扱いを必要としない実験用植物を提供することができる。また14Ｃをほとんど含まない実験用動物を飼育するための餌を提供することができる。
【００２７】
本発明では、上記方法により生産した炭素同位体14Ｃを含まない植物を餌として用い動物を飼育するため、飼育された動物は体細胞中にほとんど14Ｃを含まない炭素で体を構成されることとなり、自然環境下で栽培された植物を餌として飼育した動物に比べて14Ｃ／12Ｃの値を現代炭素の同位体比率よりも大幅に低下させた動物を生産することができる。従って、医薬等の試験において高レベルのトレーサを配合した医薬を使用する必要がなく、放射線に対する特別な取り扱いを必要としない実験用動物を提供することができる。