DNA バーコーディング
植物の完全な真正性を評価できるパイオニア企業:
インデナ

概要
薬草などの植物における DNA ベースの鑑定法の開発が、現在進⾏中です。実際のところ現在では、動物およびその DNA については⾮常に多くのことがわかっていますが、植物についてはまだ同じことが⾔えません。
動物、特にその DNA についての私たちの知識は⽐較的深いですが、薬草などの植物の鑑定はより複雑で、植物学、⽣物学および化学など種々の科学分野の専⾨知識を必要とします。
実際のところ、植物にはユニバーサルな DNA バーコード法がなく、特定の技法の選択に際しては、多くの因⼦に依存した折衷法となることがよくあります。各植物は、その植物⾃体に存在するゲノムを⽤いて開発されたその植物特有の⽅法で分析しなければなりません。
DNA シーケンシングに基づく検査は、植物を確認し、薬草の種および品種を同定するための、信頼性が⾼い強⼒なツールとして登場しました。これらの検査法は、新種の同定およびハーブ製品の開発にも⽤いることができます。健康⾷品の製造業において、粗悪品の混⼊は深刻な懸案事項であるため、これらの検査法は、この業界においても重要な役割を果たします。
DNA ベースの同定技術は、植物の鑑定に寄与していることは明らかですが、基準となる⽅法ではなく、植物学的、化学分類学的およびメタボロミクス解析法をうまく補完しています。したがって、この技術は、信頼性のある鑑定プラットフォームを構築する完全な品質のテキスティングツールボックスの⼀部である必要があります。
約 100 年の歴史をとおして、インデナは、植物抽出物のために使⽤する原料の遺伝的同⼀性をマッピングしてきました。 ユニバーサルなゲノム ID 法を利⽤できないため、インデナは、この知識を⽤いることにより、種特異的 DNA 同定解析ツールを開発することができました。
インデナは、その品質管理システムの⼀部として、適切な技術を各事例に適⽤することができます。
洗練された DNA シーケンシングベースの検査は有望な技術ですが、パズルの 1 つのピースにすぎず、真に重要なことは、植物遺伝⼦の多様性についての知識を獲得することです。
この知識は、インデナ社⾃体の DNA の⼀部となっています。

⾃然の恵み⽣物の設計マニュアル︓遺伝情報を伝える分⼦である”DNA”(デオキシリボ核酸)がこの設計マニュアルとなり、地球上のすべての⽣物で使⽤されています。その複雑さにもかかわらず、DNA の構成単位は⾮常にシンプルです︓4 種類の分⼦ヌクレオチドである、シトシン（C）、グアニン（G）、アデニン（A）およびチミン（T）が結合した糖-リン酸⾻格で構成されています。これら 4 種類のヌクレオチドが種々に組み合わさり、その組み合わせによって構成される染⾊体が⽣物多様性を⽣み出します。
そして、ヒトと昆⾍、ヤシの⽊と海藻のような違いが⾒られるのです。
植物は、外⾒だけではなく、内部も驚くほど多様性に富んでいます。植物は、化学的に複雑なため、化学合成が困難な物質の驚くべき供給元であり、⼀次代謝産物と⼆次代謝産物に分類することができます。⼀次代謝産物は、植物の成⻑と種⼦の形成に必要なすべての基本的な⽣理学的な活動から⽣み出される化合物であり、⼀⽅、⼆次代謝産物は、共⽣的または拮抗的な相互作⽤において他の⽣物と関わる上で不可⽋なそれぞれの種に特有の化合物です。⼆次代謝産物には、植物エキスの元となる多くの有効成分が含まれています。例えばブルーベリーの⼆次代謝産物には 15 種類ものアントシアニンが含まれています!

1953 年に科学者のフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンは、ネイチャー誌に 「A Structurefor Deoxyribose Nucleic Acid（デオキシリボ核酸の構造）」と題する DNA の⼆重らせん構造に関する論⽂を発表しました。

「..我々は⽣命の神秘を発⾒した」という⾔葉は、この論⽂の中でおそらく最も意味深い表現でしょう。

植物遺伝学は、動物遺伝学と⼤きく異なり、遺伝⼦プールがより複雑です。
植物細胞には、3 つの異なるゲノム（細胞核、ミトコンドリアおよび葉緑体）が存在します。さらに 2 組の染⾊体を有するヒトとは異なり、野⽣および栽培された多くの植物群は、2 組以上の染⾊体（相同染⾊体）セットを保有し、倍数体と呼ばれています。例えばジャガイモ、ピーナッツ、綿花などは 4 組の染⾊体を保有し、サトウキビ、カラスムギ、⼩⻨は 6 組の染⾊体を持っています。

植物の同定︓
植物はどのように分類されるのでしょうか︖
植物の外⾒の形態による植物の同定はしばしば困難な場合があります。植物の同定の操作は、その複雑性により、⼆次代謝産物パターンを正確に知るための特別の技術を必要とします。植物標本の品質は、元の植物の原産地および品質に厳密に依存しています。
植物分類学は、植物の同定と分類の科学です。
植物の正式な命名法は、ICN（国際藻類・菌類・植物命名規約）によって決められています。これらの⼿法の端緒は、⼆名法（⼆名式命名法）と呼ばれる現代の⽣物命名体系を形式化したスウェー
デンの植物学および動物学の研究者であり医師でもあるカール・リンネの時代にさかのぼります。 これは⽣物の正式な命名体系であり、２つの階層で構成されます。最初の階層は、種が属する属を特定し、2 番⽬の階層は属内の種を特定しています。
しかし同属の植物では、種が異なる（遺伝⼦プールが異なり、異なった⼆次代謝産物を作り出す）可能性があります。さらに種および品種が同じ場合でも、植物の遺伝的同⼀性の発現は、植物が成⻑する場所の環境の影響を受け、異なる場所で成⻑した同種の個体は⼆次代謝産物が異なる花となる可能性があります。

カール・リンネは植物に苗字と名前、つまり属と種を与えました。

DNA 解析とは何でしょう?
植物エキスの品質管理における最初のステップは、使⽤する植物のを正確に同定することです。現在のところ、植物同定検査（⾁眼および顕微鏡）と化学的同定検査（⼆次代謝産物を特定するためのフィンガープリント分析技術）という 2 種類の必須の分析検査があります。
欧州薬局⽅（⽣薬総則）と⽶国薬局⽅（総則、基源植物の品種の同定）という 2 つの主要なレファレンスがあり、世界中で⽤いられています。
ほとんどの植物は、⾁眼および顕微鏡分析によって明確に同定することができます。しかし場合によっては、種または品種レベルでの同定を正確に定義するために DNA ベースの解析技術を⽤いる必要があります。
DNA 解析には 3 つの段階があります。

1DNA 抽出
標準プロトコルに従っ

3て DNA を抽出します。

DNA 解析DNA 配列を解析します。

2DNA 増幅
⼗分な量の標的 DNA を得るために、通常は PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）で DNA を増幅します。

2 種類のイチイ属の標的 DNA におけるヌクレオチド配列の違い
Taxus baccata セイヨウイチイ (タキサン系抗がん剤[例:パクリタキセル]などの主原料)
Baccata_DBAT_F_Synthesis_712.scf --> 質(0-100):60

Taxus X Media メディアイチイ (セイヨウイチイとイチイを掛け合わせた交配種)
Indena_2008-02-05_100-3_D05.ab1--> 質(0-100):29

DNA バーコーディングは上記のように、シトシン（C）、グアニン（G）、アデニン（A）およびチミン（T）の4 種類のヌクレオチド配列を分析することにより、植物乾燥エキスの種を特定する⾮常に重要な技術です。
種が異なるイチイ属 (Taxus, 略称は T.)の標的 DNA におけるヌクレオチド配列の違い
ゲノムの特定の位置で⽣じる 11 個の ”⼀塩基多型（SNP）”の配列の違いで、種が識別できます。
SNP
1SNP
2SNP
3SNP
4SNP
5SNP
6SNP
7SNP
8SNP
9SNP
10SNP
11T. BACCATA (ｾｲﾖｳｲﾁｲ)

T

GCCT

GGACA

T

A

GT. W. WALLICHIANA 1TGC

C

GGC

A

T

A

GT. W. WALLICHIANA 2T

GC

C

GGC

ACT

A

GT. FUANA

T

GCCT

GA

C

A

C

A

GT. BREVIFOLIAT

GC

T

GGC

CTGA

GT. GLOBOSA

T

GC

T

GGCCTAA

T. M. WARDITGCTCTGCA

CACTA

GT. M. BROWNI 1T

GCAT

GGA

C

AC

T

A

GT. M. BROWNI 2T

GCAT

GGA

CG

AC

T

A

GT. CANADENSIS

TGC

T

GGGC

T

A

GT. M. TAUTONI

T

GC

T

GGA

GC

T

A

GT. M. DGS

T

GT

T

GA

C

C

T

A

GT. CUSPIDATA

T

GCT

T

GA

C

C

T

A

GT. M. DENSIFORMIS

T

GCT

CT

GGA

C

AC

T

A

GT. FLORIDANA

T

GC

T

GC

GC

C

T

A

GT. M. RUNYAN

T

GCT

T

GGA

C

ACTA

GT. M. HICKSII

T

GCT

T

GA

C

AC

T

A

GT. W. MAIREI 1CT

GTTT

GGCA

TA

GT. W. MAIREI 2CT

GTTT

GGCCTA

GT. W. CHINENSIS

CTGCT

CTGGCCTA

G

植物界において DNA 解析技術を利⽤する上での難点は、動物の場合は、細胞内のミトコンドリアのシトクロムオキ
シダーゼ I（COI）の遺伝⼦を単⼀のバーコードとして⽤いることができますが、植物は使⽤できる単⼀の DNA バーコードが存在しないことです。 植物の DNA 解析には、複数の遺伝⼦（例えば ITS1、ITS2, rbcL, matK
trnH-psbA、trnL-trnF 等）をバーコードとして解析する必要があります。

さらに植物の DNA 同定のうえで⾒落とせない落とし⽳は、動物とは異なり、Genbank(ジェンバンク)公開データベースに登録されている DNA 遺伝⼦データの出所にはチェックがないことです。これは、正確な種または品種に対する DNA 配列の帰属の誤りを⽣じさせる可能性があります。
基源不明の植物ための DNA ベース解析ツールの開発を成功させるには、科学界全体で共有し検証できる「リファレンス」DNA プロファイルを作成する必要があります。この「リファレンス」DNA プロファイルは，基源が明らかになっている既知の植物サンプル（乾燥植物標本集、分類学的に同定されたサンプル）から作成する必要があります。
上記に基づくと、DNA データの解析に使⽤するリファレンス DNA 配列を得るためには、「確認された」純粋なサンプルを持つことが最も重要になります。
今のところ、植物エキスの製造業界ではそのような植物同定の確実性を持つには⾄っていません。
インデナは、⾼度な植物分析⼿法により科学的に植物の同定を確認するためのサンプルを提供することができます、このユニークかつ包括的な植物同定技術によって会社をさらに発展させることができると考えています。

インデナの DNA 解析
ゲノムの ID はインデナの DNA
品質はインデナの事業の柱の１つです。薬⽤植物についての深い知識と卓越性の追求は、製薬、健康⾷品およびパーソナルケア産業の顧客に役⽴つための⾮常に重要な取り組みであると確信しています。製薬市場向けの我々の製品は⽶国 FDA および EU の要件を当然満たしており、厳しい品質管理が全製品に適⽤され、植物学的、分類学的、化学的な⾯のいずれにおいても必須の品質基準を上回っています。
インデナの世界 5 ヵ所の全⽣産⼯場は、cGMP（世界で最も厳しいと⾔われるアメリカの医薬品適正製造基準）に準拠しており、API（医薬品有効成分）の製造が認可されています。 4 つの施設
は、HACCP の下で製造が⾏われ、⾷品成分の⽣産が認可されています。インデナは、FDA（⽶国⾷品医薬品局）、AIFA（イタリア医薬品庁）および ANSM（フランス医薬品・保健製品安全庁）による GMP（製造管理および品質管理に関する基準）コンプライアンスアセスメントならびに規制当局による⾷品安全コンプライアンスの検査を定期的に受けています。

ゲノム遺伝⼦同定はまさにインデナ社⾃体の DNA であり、会社の品質分析⼿順の⼀つに DNA 解析が含まれています。

ゲノム同定におけるインデナのアプローチは次のように要約することができます。
インデナの DNA バーコーディングは、直線分析法では⼗分でない可能性があるため直交分析法を使⽤しています。
インデナは、DNA バーコーディングから DNA-NGS（次世代シークエンサー）まで最先端の技術を使⽤していますが、インデナの DNA 解析は低コストです。
インデナは、DNA ベースの解析⽅法を補完するために、その植物の背景情報 を活⽤します。
インデナは、DNA ベースの解析⽅法を確証させるために、「確認された」コントロールとして参照する種をどこで、いつ、どのように、収集するかを熟知しています。
当社の熟達した植物学者は、未知の種をも同定することができます。
インデナは、信頼性の⾼い DNA ベースの解析法を開発するための信頼された植物原料を⼊⼿することができます。これは、インデナの古くから継承された財産です。
インデナは 2011 年に DNA シークエンス解析を品質管理システムへ統合し始め、それ以降、植物原料物質の正確なデータベースを構築しています。最近では、必要に応じて最新の NGS（次世代シーケンサー）技術を活⽤しています。
ほとんどのベストセラーのインデナ製品は、最も適切な技術を⽤いた DNA 検査をすでに受けています。
最も重要な対象となる属の例の⼀部は次のとおりです。

イチイ属 (タキサン系抗がん剤)

スノキ属 (ビルベリー、クランベリー)

ウコン属 (クルクミン)

ブドウ属 (ブドウ種⼦、⾚ブドウ葉)

イチョウ属 (イチョウ葉)アーティチョーク属 (アーティチョーク)

エキナセア属 (エキナセア)

ルイヨウショウマ属 (ブラックコホシュ)

ウコギ属 (エゾウコギ)

オオアザミ属 (シリマリン)

ハルパゴフィツム属 (デビルズクロー)

オタネニンジン属 (ニンジン)

トクサ属 (スギナ)

トウダイグサ属 (⽪膚病治療薬インゲノール)

シキミ属 (ハッカク)

カランコエ属 (カランコエ)

オンサイト分析︓
未来はここまで来ている
ある特定の植物と、他の植物や混雑物とを識別できる種ごとの⽅法を確⽴するためには、確実なゲノムデータベースの構築が必須です。インデナはこれを達成する利⽤可能な最良の⽅法を⽤いることを絶えず模索しています。
次世代シーケンシング（NGS）は、今⽇知られている最も洗練された技術です。DNA マッピングは、先端的な⽅法とさまざまな技術を駆使して⾏われますが、植物サンプルが複雑で DNA 含有量が⾮常に少ない時でも、すべての場合において正確で信頼できる結果を得ることができます。
次世代シーケンシング技術は、抽出物に存在する全 DNA のハイスループットな解読に基づいています。
この技術は、混雑物の存在を評価し、種のレベルで全製品の成分を同定することができる有益なデー
タを⽣み出す⾮標的アプローチを⽤いて、数百万の⼩さな DNA 断⽚を操作します。
インデナは、最終抽出物へもこれらの DNA 検査を含めようとしているため、適切な DNA ベース技術の検証に取り組んでいます。
しかしインデナはそれ以上に進んでいます。Hyris 社と独占契約を結び、数⼗年にわたって蓄積したインデナの堅牢な植物データベースを活⽤することにより、この分野の⾮熟練者であっても植物サンプルのDNA フィンガープリント分析を実施することができます。

これを可能にするデバイスが、Hyris 社が⽣み出した bCUBE です。

コーヒーカップのように⼩さな bCUBE は、現場での植物採取からおおよそ 1 時間で出発物質を分析することができます。インデナの分析室から数千マイル離れた場所で分析されたとしても、独⾃のクラウドベースのプラットフォームでこれらの検査結果をリアルタイムで共有でき、GPS データを記録することで完全なトレースを可能にします。

bCUBE︓⾼速処理とワイヤレス接続

オンサイト

クラウド

完全な分析

ストレージ

トレース
bCUBE は、インデナの中央研究所から数千マイル離れた場所で実施された検査結果をリアルタイムで共有することができ、GPS データを記録することで完全なトレースを⾏います。

インデナは、栄養補助⾷品の製造に⽤いる植物の種類を現場で同定するために、この画期的なゲノム技術を優先して利⽤しています。
これは、インデナが、⾼品質・⾼付加価値の植物エキスの最終製品を製造している企業に提供できるもう 1 つの先駆的な⾼付加価値のソリューションです。このようにして、健康⾷品市場は、最終的には製造業者と消費者の両⽅が、販売または購⼊する製品の信頼性に関して明確な答えを⾒つけることができる場所となります。
複数の原料から製造される製品次世代シーケンシング(NGS)によるアプローチは、複数の原料から製造される製品の正確な成分同定を可能にする唯⼀の分析⽅法です。 このアプローチの正確性および適⽤性は、トレースのみであってもあるいは葉緑体および核ゲノムの 4 種類のユニバーサルバーコードを使⽤したとしても、存在する DNAを拠り所にしています。複数のバーコードを使⽤することにより、原料、増量剤および混雑物の同定を保証します。
NGS 法は、複数の原料または混雑物サンプルにおける特定の種の DNA 割合の半定量的データも提供します。NGS 解析ツールの使⽤における唯⼀の限界は、製造過程における超臨界⼆酸化炭素抽出、および溶媒抽出のような過酷な処理によって DNA が完全に壊れてしまうことです。

将来に向かって
インデナの差別化戦略
近年、植物性製品に誤った表⽰がなされている可能性が指摘された問題は、製品の品質および安全性について、特に健康⾷品の信頼性に対する⼀般消費者の懸念につながりました。
インデナでは、⽇夜、研究の場で厳密な科学的アプローチを追及し、サプリメント、機能性製品、医療製品およびベビーフード製品のために、我々が開発した⽣物学的に活性な原材料の健康⾷品市場において、我々の堅牢な薬学的背景をこのアプローチとともに活⽤しています。我々は、⻑い歴史の中で、困難をチャンスに変えて、市場の期待以上の成果をあげることを⽬的として、最先端の臨床試験のデザインから始まり、他社とは⼀線を画す⾼品質なプロファイルを有する多数の製品を開発しました。インデナが市場にもたらした最⾼製品はすべて標準化プロセスを経ており、有効性および安全性に関する取り組みは科学的に証明されています。
植物の全ての種および時として 1 つの種の中の特定の変種の使⽤は、製造過程の最終段階で得られる結果とは、活性成分が著しく異なる場合があることが知られています。このような状況の中では、植物界そして最も有益な情報を得るための最良の技術評価⽅法を知り理解している専⾨家によって、管理された信頼できるゲノム解析を⾏う必要があります。

DNA バーコーディングにおける我々のアプローチは、この課題に適切に向き合うことを⽬的としています。DNA バーコーディングに関するインデナの専⾨家は、DNA フィンガープリント、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)ベースのツール、特異的な DNA-次世代シークエンシングなどの素晴らしい数々の強⼒な技術を組み合わせています。

単⼀のゲノム ID 解析では不⼗分なため、各植物についてそれぞれ⽅法を開発し、適切な標本を⽤いて検証する必要があります。

完全に信頼できるインデナの DNA バーコーディングにおけるアプローチ︓-インデナの研究者の経験豊富な植物学者は、未知の種でさえも同定することができます。
-インデナはすべての植物の同定技術を使⽤することが可能です。
-インデナは様々な植物の同定技術を開発しました。
-インデナは植物種の調査⽅法のエキスパートです。

最終製品の製造会社への保証として、抽出エキスの製造に使⽤した出発原料となる植物も DNA 検査をうけたことを証明するために、特別なインデナのロゴを作成致しました。インデナのお客様は、当社の品質管理システムに加えて、熱⼼に取り組んできた植物学者と⾃然への深い理解により 90 年にわたって開発された植物データベースを信頼することができます。

インデナジャパン株式会社
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