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日本農学会シンポジウム

未来農学―100 年後の農業・農村を考える

蚕業革命が切り拓く新しい産業の創出
門野敬子*〔キーワード〕：遺伝子組換えカイコ，有用タンパ

1．日本の蚕糸業が辿ってきた道

ク質生産，高機能シルク，シルク新素材，蚕業革命

約 5,000 年前に中国で始まった養蚕は，弥生時代の紀元前 200 年頃に稲作とともに日本に渡ってきた

かつて世界一の生糸生産量と輸出量を誇り，日本と言われている（村上 1992）．養蚕は次第に全国にの近代化を支えた蚕糸業は，100 年後の現在，全国広がり，江戸時代には，各地で養蚕の指導書が書かで養蚕農家数が 300 戸余り，従事者の高齢化も伴っれるまでになった．今から 100 年前の大正時代は，て存続が危ぶまれている．一方で，2000 年に日本か日本の蚕糸業が隆盛を誇っていた時期である．明治ら発表されたカイコの遺伝子組換えの成功により，末期の 1909 年には日本が世界一の生糸生産国・輸

全く新しいカイコ産業による“蚕業革命”が始まろ出国となり，これは大正，昭和にわたって 30 年間うとしている．日本の蚕糸業の盛衰の歴史から最近続いた（図 1）．最盛期の 1929（昭和 4）年には，日の遺伝子組換えカイコを中心とした研究と産業化

本の農家の 40%にあたる 220 万戸が養蚕に従事しての新展開を紹介し，100 年後にもカイコがさらに変いた．

身を遂げて人類と共存しているように，今後の課題を考えたい．

しかし，第二次世界大戦で生糸の生産は落ち込み，輸出も途絶えた．戦後から高度経済成長期にはある程度の復興を見たものの，生活様式の変化に伴うシルクの需要の低下，ナイロンなどの安価な化学繊維

図 1 開国以来の日本における生糸の生産，輸出，輸入の推移*点線の箇所は推定値
資料：貿易統計（財務省），日本貿易月表（日本関税協会），横浜市史（第 2 巻），養蚕統計，蚕糸統計月報，繭生産統計調査（農林水産省）より作成．
農研機構発行「カイコってすごい虫！」より．
*農研機構

生物機能利用研究部門（Keiko Kadono-Okuda）

0369-5247/19/\500/1 論文/JCOPY

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農業および園芸 第 94 巻 第 1 号（2019 年）の普及，中国などからの安価な生糸や絹製品の輸入で，カイコゲノム，クワゲノムを始め，カイコのゲ増に伴い，蚕糸業は次第に縮小した．養蚕農家はノム編集でも日本とともに先駆的な研究を行って2017（平成 29）年には，わずか 336 戸が残るのみでいる．インドは生産量第 2 位であるが，国内需要をある（シルクレポート 2018）．

賄えず中国などから輸入している状況である．この

このような蚕糸業の衰退にともない，国の蚕糸研ように，世界的に見てもシルクの需要はまだまだ見究も縮小していった．1950（昭和 25 年）には 1,000込まれるが，日本国内では生産経費がかかりすぎ，人近い職員がいた農林省蚕糸試験場は，日本各地に安い輸入絹糸や絹製品に対抗することは難しい．

あった支場が次々に廃止，移管された．1988 年には蚕糸関係の国際常設委員会である International

新たに昆虫研究者を迎え，蚕糸・昆虫農業技術研究

Sericultural Commission（国際養蚕委員会 https://www.

所に，2001 年には作物の分子生物学・ゲノム研究を

inserco.org）には日本を含め 20 カ国が加盟している．

行なっていた農業生物資源研究所に動物の分子生

現在はアフリカや南アジアの国々が自国の養蚕業

物学分野と共に統合された．現在は農研機構生物機を振興しようと新たに加盟している．一方で，本委能利用研究部門新産業開拓研究領域を中心に，30員会を組織し，最も古い加盟国のフランスは，かつ名に満たない職員がカイコ・シルク研究を行なっててはヨーロッパの主要生糸生産国/消費国であったいる．

が，養蚕農家の消滅に伴い，盛んであったカイコの
2．世界の蚕糸業の現状

一方，世界の養蚕の現状では，中国が突出した繭・生糸生産量を誇っている（表 1）．農家数が減っていると聞いているが，生産量は減っておらず，往時の日本の 3 倍近い生産量である．蚕糸関係の基礎研究も潤沢な科学研究費予算を背景に非常に盛ん研究も国の方針で中止された．保存されていたカイコ品種などの遺伝資源はすべてイタリアに移管され，カイコの研究者はその他の昆虫を新たな対象にするなど方向転換した．
3．遺伝子組換えカイコが切り拓いた新産業，“蚕業革命”
このように養蚕の蚕糸の研究勢力が縮小してい表 1 世界主要国の生糸生産量（2017 年度）
国名

生糸生産量
（トン）
1
中国
142,000
2
インド
31,9063ウズベキスタン
1,200
4
タイ
680
5
ブラジル
600
6
ベトナム
520
7北朝鮮
365
8イラン
1209トルコ
3010 日本
2011ブルガリア
1012 マダガスカル
713 インドネシア
2.5
14 チュニジア
215 フィリピン
1.5
16 エジプト
1.1
17 韓国
118 コロンビア< 0.5
国際養蚕委員会（International SericulturalCommission）HP 統計より．

く状況の中で，蚕糸試験場時代から取り組んでいたカイコの遺伝子組換えに，蚕糸・昆虫農業技術研究所で田村俊樹博士らが成功し，2000 年に論文が発表された（Tamura et al. 2000）．また，農業生物資源研究所が中心となって進めていたカイコゲノム解析
は，日本と中国相互のデータを合わせて精度を上げ，2008 年にカイコゲノム国際コンソーシアムとして論文を発表し，ゲノム情報を公開した（InternationalSilkworm Genome Consortium 2008）．
長い歴史の中で高度に家畜化されたカイコは，発育が斉一で飼育が容易である．そしてより長く糸を吐くように改良されてきたので，シルクタンパク質を短期間に大量に生産することができる．カイコのこの優れたタンパク質生産能力を遺伝子組換えに利用することで，目的のタンパク質を大量生産する生物工場としてのカイコが誕生したのである．
2007 年には，繭糸の芯の繊維になるタンパク質であるフィブロインに結合した形で外来タンパク質を発現させることに成功し，蛍光繭糸が作られた（Kojima et al. 2007）．通常繭から糸を取る（繰糸）13

門野：蚕業革命が切り拓く新しい産業の創出には，繭を煮て，フィブロインの表面を覆うように基質用に，基底膜の構成タンパク質であるラミニン分泌されている糊状のタンパク質セリシンの結着をカイコで生産し，製品化している．

を緩める煮繭という工程がある．しかし，繭を煮る

さらに，動物やヒト用の医薬品原料を遺伝子組換過程でタンパク質が変性して蛍光を失ってしまう

えカイコで生産する研究開発が進んでいる．カイコ

ので，2008 年には低温で煮繭できる方法が開発されで作らせた悪性リンパ腫の抗がん剤であるリツキ

た（田村ら 2008）．これによって蛍光絹糸を織物のシマブ（抗 CD20 抗体）が市販品以上の効果（細胞糸として利用することが可能となり，興味を持った傷害活性）を示したこと（Tada et al. 2015）や，ウデザイナーやアーティスト，織物業者らと共同でさシの乳房炎に対してサイトカインの一種 GM-CSFまざまな作品を発表してきた．最初に開発されたオ（顆粒球単球コロニー刺激因子）をカイコで生産しワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク質を発現させ（立松・瀬筒 2015），乳房炎発症牛の 8 割に治療効たシルクに加え，オレンジ，赤，青，新緑色などさ果のあったことが確認されている．この他にもさままざまな色の蛍光シルクが開発されている．色だけざまな企業や大学などとの共同研究を通して，遺伝ではなく，シルク繊維そのものの性質を変える開発

子組換えカイコによるがん・希少疾患・生活習慣病も行われた．フィブロインのアミノ酸配列を改変すなどの治療薬や検査薬原料生産に向けた研究を行ることで，色素分子（染料）との結合性を向上させなっている（Motokawa et al. 2018，Ito et al. 2016，たところ，加えて繭糸が細くなり，高染色性と超極Kumano-Kuramochi et al. 2017）．これらの実用化には細という 2 つの機能をもつシルクを生産する遺伝子医薬品対応レベルの生産管理が不可欠である．その組換えカイコが得られた（田村ら 2008）．このようような養蚕システムの構築では，新菱冷熱工業（株）な高機能シルクを高品質で生産するには，優れた飼による大量飼育装置などの開発に加え，（株）あつ育技術をもつ養蚕農家が桑で飼育することが望ままる山鹿シルクが整備した自前の桑園による人工れる．そこで遺伝子組換えカイコを農家で飼育でき飼料製造施設と無菌飼育工場などの生産体制のプるように，カルタヘナ法に基づく第一種使用等の承ラットフォーム整備も日本各地で始まっており，ま認を受けるための取り組みを群馬県蚕糸技術センさに“蚕業革命”の時代を迎えつつある（瀬筒らターと共に開始した．2017 年 9 月に，第 1 号となる

2018）
．

緑色蛍光絹糸生産遺伝子組換えカイコの第一種使用規程が承認され，農家飼育が始まった．

さらに，遺伝子組換えカイコの利用だけでなく，カイコを含めた絹糸生物のシルクには繊維用途以

遺伝子組換えカイコの利用は，外来タンパク質を外でのさまざまな利用可能性がある．粉末，液体，フィブロインに結合した形で発現させ，高機能シルゲル，スポンジ，フィルムなど自在に加工できるこクを得るだけではない．先に書いた繭糸の糊状タンとから，シルクによる人工血管や軟骨再生・角膜再パク質セリシンが生産・分泌される中部絹糸腺に外生・神経再生素材として加工技術の開発と有効性が来タンパク質を発現させることで，吐糸された繭糸検討され，医薬品やバイオマテリアルへの利用可能

またはカイコ幼虫体内の中部絹糸腺から，水溶性の．
性の高いことが示されている（玉田 2017）

セリシンとともに容易に組換えタンパク質を水溶2017 年度には農水委託「蚕業革命による新産業創液化し，分離・精製することができる（Tatematsu et出プロジェクト」がスタートした（農林水産技術会al. 2010）．目的のタンパク質をカイコで作らせ，化議 HP；http://www.affrc.maff.go.jp/docs/project/2017/

粧品や検査薬などの原料として利用する，有用物質

project_2017_1.htm）．これは，企業や大学，複数の生産が可能になった．福島県のニットーボーメディ

農研機構の研究部門を含む国立研究機関などによカル（株）がヒト骨代謝マーカーの標準品原料をカるオールジャパン体制で，遺伝子組換えカイコによイコで生産した臨床検査キット，群馬県の（株）免るバイオ医薬品原料などの生産の実現を加速化し，疫生物研究所がヒト I 型コラーゲン α1 をカイコでそれらの生産体制を構築するプロジェクトである．

生産してこれを配合した化粧品やアルツハイマー症の指標となるアミロイド β の組換え抗体を利用した研究用検査キット，また，iPS 細胞などの培養

4．今後の課題
何も手を下さなければ，日本の養蚕農家も今後

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農業および園芸 第 94 巻 第 1 号

100 年を待たずフランスのように消滅してしまうだ
ろうか？しかし，前述した遺伝子組換えカイコの農家飼育は，組換えカイコの社会実装に大きな弾みをつけた．今後，その他の色の蛍光シルクや超極細シルクについても農家飼育を実現させることで，農家や取り扱い事業者が増えていくことが期待される．
日本の養蚕農家の優れた飼育の技能を ICT や IoT の技術で大量飼育装置に実装する取り組みも必要であろう．遺伝子組換えカイコによる医薬品原料生産の試みが始まっているが，まだ動物用，ヒト用を含めて医薬品は製品化されていない．カイコを生産体とする先行例では，バキュロウイルス発現系によるペット用医薬品で，東レ（株）が開発したインターフェロン，インターキャットとインタードッグ，日本全薬工業（株）；ゼノアックが開発したイヌのアトピー性皮膚炎のためのアレルミューン®HDM がある．これらの例を参考にしつつ，世界初となる遺伝子組換えカイコによる医薬品をペット用医薬品などから誕生させていくことが今後の課題である．
遺伝子組換えカイコによる生産系の利点の 1 つは，飼育頭数の調整で少量多品目から大量生産まで規模を自在に変更できることである．また，先のヒト骨代謝マーカーのように，動物培養細胞や大腸菌などの生産系では発現できなかったものがカイコでは生産できた例もある．これらの利点を生かして，企業による事業化例を増やしていくことが重要である．100 年後には，カイコは普通に食用になっているかもしれず，また宇宙養蚕が始まっているかもしれない（Castelvecchi 2018，Katayama et al. 2005）．
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（2019 年）

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