2024年度 弘前大学 安全保障輸出管理 X ABS 特別企画

バイオリソースに関する安全保障輸出管理～今、遺伝子実験に関して知っておきたいこと～知らないと怖いことAI
理化学研究所
バイオリソース研究センター
遺伝子材料開発室

三輪 佳宏

2024.5.10

バイオイメージング研究
近赤外イメージング

パルスオキシメーター

炎症
動脈硬化線維症細胞外イメージング技術
細胞外イメージング
コラーゲンイメージング

細胞外イメージング技術
細胞外イメージング
コラーゲンイメージング

学術変革領域研究A「細胞外情報を統御するマルチモーダルECM」
2023年～2028年
領域内限定サービス

理研バイオリソース研究センター遺伝子バンク
2020年～Developing
researchers

300〜1000クローン
Collection

ResearchCommunities(Researchers)

Genetic Materials
and Their Information

userDistribution

researchers

1000クローン

Gene Engineering
Division, RIKEN BRC
Quality ControlPreservation

品質管理HTS
short + long

イメージングツール・ゲノム編集・解析ツール
定年退職される先生の一括寄託リソース業務において探索を要する２つの文献
自発寄託

提供
BR
論文発表
探索 C 探索
遺文献
文献
伝
寄託願い 子
自発報告
材料
寄託
研究者
研究者

(開発者)
リソース開発文献(ユーザー)

リソース活用文献

機械学習によるAI開発

The First Take

冒頭50秒の研究室紹介

遺伝子バンクはいくつある？
収集・保存・検査・提供をトータルに実行

遺伝子リソースの海外輸出
遺伝子リソースにまつわる実験上の注意

輸出規制遺伝子とは?
安全保障貿易管理
事前に経産省の許可

国際的な枠組みとは？
https://www.dfat.gov.au/publications/minisite/theaustraliagroupnet/site/en/index.html

https://www.mofa.go.jp/mofaj/gaiko/bwc/ag/gaiyo.html

外務省 解説サイト
令和５年９月20日

国際的な枠組みとは？

化学兵器・生物兵器の拡散と闘う
グローバルセキュリティー強化

1985年6月ブリュッセル 15カ国 → 42+EU

日本でのルール

2024/5/13

12

外為法失敗事例20192019年以前「核酸の塩基配列のうち病原性を発現させるもの」
2019年1月～2021年1月
VSV-G遺伝子 7カ国

外為法失敗事例
2019

ウイルス
リスト外リスト
遺伝子
VSV-G

タンパク質

脂質

病原性に関与外為法上 IRES、２Aは遺伝子？

プラスミドの構成因子であるIRESと２Aは遺伝子?

CSII-CA-MCSIRES-Puro

CS-RfA-ETBsd

15

IRES、２Aとは？ ２種類の同時発現
DNAmRNA

Cap

遺伝子 A

遺伝子 B
Poly A

リボソーム
タンパク質

タンパク質 A

16

IRES、２Aとは？ ２種類の同時発現
IRES (internal ribosomal entry site)
DNA
mRNA

Cap

遺伝子 A

IRES

遺伝子 B
Poly A

リボソームタンパク質 A

タンパク質

2A

タンパク質 B
2A

DNA
mRNA

Cap

遺伝子 A

遺伝子 B
Poly A

リボソーム
タンパク質

タンパク質 A

タンパク質 B17

注意事項 遺伝子とは？

ECMV（脳心筋炎ウイルス）マトリクス表になしIRESと2Aは遺伝子ではない
経済産業省に問い合わせ

IRES
2A

By 経済産業省

Thosea asigna
ブタテシオ
ウマ鼻炎A
口蹄疫

addgeneの場合は？
遺伝子リソースにまつわる実験上の注意

米国内のみ提供This item is currently unavailable outside the US
without additional regulatory approval.

47. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus ?

研究 DX 次世代シークエンサー
遺伝子リソースにまつわる実験上の注意

次世代シークエンサー 外注
高い（国内）↔ 安い（海外拠点）
研究者:輸出規制?
外注
DNA

研究者
国内

海外?

自前で読む
NGS
業者
国内で読む
DNA
DNA
迷ったら?
NGS
大学の担当
海外

公的塩基配列データベース

全合成?

NCBI database配列検査体制の強化
HTS（組合せ）を用いたDNA配列検査
Short-readHybrid assemblyLong-readLong readと組合せることで繰り返し構造が解析できる
例DNA断片をつなぐ

上手くつながらない

複雑な構造のDNAも高い正確性

正確性低め
22

＊short readのみのaddgeneでは正く解析できて22 いない

研究 DX：薬剤耐性遺伝子の例 １
Gene expression vector : drug resistant genes
Druginhibition

activity

Neomycintranslation

kinaseHygromycintranslation

kinaseBlastcidin Stranslation

deaminasePuromycintranslation

acetylation

ZeocinDNA damage binding23データベース：薬剤耐性遺伝子の例
Puromycin-resistant gene(s?)

V E C P K D R A T W C M T R K P G A *1 ..TGCGAG
tgcccgaaggaccgcgcg ACCTGGTGCATGACCCGCAAGCCCGGTGCCTGA
gtgcccgaaggaccgcgc ACCTGGTGCATGACCCGCAAGCCCGGTGCCTGA
2 ..TGCGAGV E V P E G P R T W C M T R K P G A *品質管理検査 ２の配列しか出てこないデータベース：薬剤耐性遺伝子の例
Puromycin-resistant gene(s?)
登録コピペ

修正

2022年に古い配列での新規登録

０. 誰かが間違えた
１. 自分で調べない
２. 無自覚なコピペ

間違いコピペ
増殖中

研究 DX：薬剤耐性遺伝子の例 ２
収集・検査・保存・提供を行う遺伝子バンク

NGS解析
short read

研究 DX：薬剤耐性遺伝子の例 ２
Puromycin-resistant gene(s?)

NGS解析

addgene
取得配列

57 bp pseudo tandem repeat

研究 DX：高コピーOriの例
pUC oriがHigh copyになる原理(1992)
pBR oripUC ori内 に点変異がある
ことが報告(1988年)
pUC ori →研究 DX：高コピーOriの例

pUC18

↓
コピペ

pUC19

研究 DX：高コピーOriの例
わずか１塩基の違いで本当にコピー数が違うのか?

Plasmid concentration (ng/µL)

pUC ベクターに変異を導入しpBR ベクターに450400350300250200150100500M

pEGFP-N1 (pUC ori)

pBR-EGFP-N1 (pBR ori)

30ºC

42ºC

30ºC

111237ºC
3123232337ºC
12342ºC
12(kb)
10865432303742

pUC ori

303742 (ºC)

pBR oripUC ori プラスミドの収量は、pBRと比較して30ºCで2倍、37ºCで8倍、42ºCで6倍 であった。

3研究 DX：プロモーターの例
Gene expression vector

5 promoterssv40 < CMV < SRa <EF1a = CAG

EF1a: human Elongation factor 1a promoter
Dr. Shigekazu Nagata : pEF-BOS
CAG: CMV enhancer + chicken -actin promoter
Dr. Niwa & Miyazaki : pCAGGS
EF1a ・ CAG : ubiquitous, strong, Tg animals
CMV : strong shortly after transient transfection
2024/5/1331

研究 DX：プロモーターの例
EF1a: human Elongation factor 1a promoter
Dr. Shigekazu Nagata : pEF-BOS

13 bp

29 bp・4types of EF-1 alpha promoter
genome : NC_000006.12

Type 1. genomic sequence

RDB18336 : pAY5 (mAID-EGFP-NLS piggyBac)

Type 2. Dr. Nagata JBC paper

RDB18973 : pEF321-Flag-EX

Type 3. Dr. Nagata pEF-BOS plasmid RDB07939 : pEF-BOS, pEF-BOS-EX
Type 4. lenti virus modified?

RDB17867 : CSII-EF-IRES2-Bsdclones

11115834

研究 DX：プロモーターの例
Gene expression vector

5 Drug resistant Genes
Neo, Hygro, Puro, Bsd (Zeo)
5 promoters
Sv40, CMV, EF1a, CAG (SRa)

標準化できているものは一つもない

2024/5/1333

公的塩基配列データベース

全合成?

NCBI database ＝地雷原?

配列探偵

配列探偵

助手

後輩BRC所属

WEB・データ:リアル
事実に基づいたフィクション

理研バイオリソース研究センター遺伝子バンク
2020年～Developing
researchers

300〜1000クローン
Collection

ResearchCommunities(Researchers)

Genetic Materials
and Their Information

userDistribution

researchers

1000クローン

Gene Engineering
Division, RIKEN BRC
Quality ControlPreservation

品質管理

配列探偵

データベースのエラー発見 ぜひご一報を!
実名・(仮名) 可ストーリー:応相談

遺伝子リソースの海外輸出他に注意すべき国際ルール

輸出規制遺伝子とは?
・安全保障貿易管理
・ワシントン条約(希少生物)
・EAR(再輸出 EAR99 変化)

遺伝子リソースの海外輸出他に注意すべき国際ルール

ワシントン条約（CITES）25条
個体・標本: 個体の部分・派生物
マーモセットアフリカミドリザル（Vero細胞）合成DNA

安全保障貿易管理

輸出: ○? ×?
輸出:×遺伝子リソースの海外輸出他に注意すべき国際ルール

輸出規制遺伝子とは?
・安全保障貿易管理
・ワシントン条約(希少生物)
・EAR(再輸出 EAR99 変化)

Acknowledgements

遺伝子材料開発室
RIKEN BRC Gene Engineering Division

Acknowledgements

リアル配列探偵たち
RIKEN NEWS Spring2024

https://www.riken.jp/pr/closeup/2024/20240202_1/index.html

機械学習の進め方
教師データ作成

機械学習

モデル評価

実装

先行開発：リソース開発文献を自動抽出するシステムを構築
サイクルを回しながら開発を進める
文献データ
全文データ

バイオリソース研究センター
遺伝子材料開発室(三輪佳宏室長）

統合情報開発室(桝屋啓志室長)

教師データ作成

プラットフォーム

専門業者
判定AIの構築
機械学習

PubMed

自動探索の実施

インターフェース

判定精度の検証

システムの運用と管理パートナー探し

資金集め

経済産業省への問い合わせ とは?
調査・資料作成

オープンクエスチョン～はどうですか?
～の定義はなんですか?
～についてどう判断しますか?

回答者

質問者

クローズドクエスチョン
Yesですか? Noですか?（基本形）

遺伝子とみなさない、と判断してOK?
根拠は? 前例は? 説明は?
わかりやすく明快なあらゆる資料 提出
質問状 丁寧にわかりやすく矛盾なく回答

外為法 別事例
NHK クローズアップ現代 2022年11月16日(水)無実の逮捕なぜ～狙われた中小企業 300日の記録～
噴霧乾燥機
生物兵器作成に転用可能と判断

原文(英語)を見る
2. Fermentersdesigned to be sterilized or disinfected insitu
殺菌(薬液)
滅菌