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OECD 資料
Aquatic Biotechnology and Food Safety
水生バイオテクノロジーおよび食物安全性
発行者覚書
以下の本文はより低価格で迅速に配布するため原文をとどめている。
述べられた見解は著者の見解である。
経済開発協力機構
原本は経済協力開発機構(OECD)が
英語名:Aquatic Biotechnology and Food Safety © 1994 で発行しており、
著作権はOECDにあります。
©2005 財団法人バイオインダストリー協会は OECD の許可を得て
翻訳版を作成しました。
1
序文
本資料は科学、技術、産業本部と協力して、OECD 環境本部が作成した。本資料はバイオ
テクノロジーの安全性に関し、OECD の国内専門家グループ(GNE)が行った研究の成果
である。
1990 年に、GNE はモダンバイオテクノロジーに関連する食物の安全性を調査するために、
食物安全性とバイオテクノロジーに関する研究グループを設立した。モダンバイオテクノ
ロジーに由来する食物の安全性評価に関する研究グループの報告書即ち 1993 年に OECD
が出版した概念と原理は、陸生由来の生物に由来する新たな食物あるいは食物成分の食物
安全性評価を考察している。
食物安全性問題は、モダンバイオテクノロジーに由来する水生生物に特有の前回「水生バ
イオテクノロジーと食物安全性」の中で考察しているが当該問題は前回版では扱わなかっ
た。1 部は 1992 年 6 月ノルウェーのベルゲンで開催された、水生バイオテクノロジーと食
物安全性に関するシンポジウムで提出した科学論文である。2 部はベルゲンシンポジウムの
後で行われた食物安全性とバイオテクノロジーに関する研究グループ会議の考察ポイント
と結論である。
科学および技術政策委員会は、本資料に対する制限を解除すべきであると勧告している。
事務局長の責任の下に公開されてきた。
2
目次
要旨
要約
背景
1部 水生バイオテクノロジーと食物安全性に関する OECD シンポジウム議事録
シンポジウムへの責任
水生バイオテクノロジーにおける最近の開発の概観
養魚業と食物安全性
英国での水生バイオテクノロジー
トランスジェニック魚の食物安全性
トランスジェニック鮭の開発を含むカナダでの水生バイオテクノロジー
日本における魚と貝の染色体操作に関する研究状態
集中法による海洋魚幼魚飼育
現状と食物安全性
ホタテ貝の麻痺性
貝毒素の金属イオン封鎖と生体内変化、野性株捕獲と水産養殖バイオテクノロ
ジーの食物安全性関連
海洋研究所
Austevoll 水産養殖研究ステーション
2部 GNE 研究グループ IV の考察と結論
考察
結論
3
要旨
1990 年に OECD のバイオテクノロジーにおける安全性に関する国内専門家グループ
(GNE)は、モダンバイオテクノロジーに関する食物安全性を検討するため、食物安全
性とバイオテクノロジーに関する研究グループ(GNE の研究グループ IV)を設立した。
研究グループの最初の大きな仕事は、モダンバイオテクノロジーに由来する食物の安全
性評価に関する1つの報告書、すなわち概念と原理を作成することであった。この報告
書は、1993 年に OECD より出版され、新たな食物あるいは食物成分の安全性評価に関
与する人たちが使用することを意図したものであった。安全な使用の歴史とともに、従
来の食物との比較をベースとして、現代のバイオテクノロジーに由来する新食物あるい
は改変した食物、あるいは食物成分の安全性評価のための科学的研究法を詳しく説明し
ている。研究グループは、当時はこの研究法が実質的同等性の概念をベースとして食物
安全性の問題に取り組む最も実用的な方法であると考えた。
食物安全評価に関するこの最初の報告書は、陸生の微生物、植物、動物に由来する新食
物あるいは食物成分の安全な使用に評価の対象を絞っている。水生由来生物に関する研
究を延期する理由は多い。食物として使われた多くの陸生動物種、植物種は、飼育栽培
されて久しいのに対し、ほとんどの水生食物生物は、事実上野生であり、あまり知られ
ていないからである。さらに、一部の水生食物生物は、外部また内部から生産する毒素
を含有することが知られている。これらの毒素は陸生生物が生産する毒素と異なってお
り、このことは、水生生物に特有の安全性考察が推測的に可能であることを示唆してい
る。
これら検討を念頭に置いて、ノルウェーバイオテクノロジー諮問委員会は、王立衛生
社会問題省とともに、以下の2つの目的で、1992 年 6 月 10-12 日にノルウェーのベルゲ
ンにおいて水生バイオテクノロジーと食物安全性に関するシンポジウムの主催を申し出
た。その目的とは、水生バイオテクノロジーと食物安全性の現状のスナップ写真を作成
すること、ならびに陸生生物に関連する以前の研究では扱われていないと思われる現代
水生バイオテクノロジー特有の食物安全性との関係を確認することである。
シンポジウムの間に行われた発表は、食物あるいは食物源として使われる広範囲の水
生生物に関する材料を対象としている。閉鎖もしくは開放水産養殖システムでの養殖、
野生株(wild stocks)の生物の捕獲もしくは収穫、大規模放牧などを含む水生生物が食
物に利用される種々の管理システムにも言及しているが、多くは水産養殖に対象を絞っ
ている。
主な考察ポイントの一つは、水産養殖における水生生物と、より広い水生環境におけ
る水生生物の間の密接な関連であった。これは、多くの場合、水産養殖システムが海に
置いたケージを利用するという事実による結果である。水産養殖ケージの中に水生生物
4
を封じ込めにくいことについて数人が言及している。
食物として使われる水生生物で認められた種々の毒素の性質については、長時間討議
された。これら毒素の多くは、食物生物の外部から産生されているようであり、通常は
微生物に由来する。毒素のレベルについては多くの集団に個体間のばらつきがかなりあ
る。このばらつきは、多くの場合、外部からの毒素源への暴露の程度に依存している。
ベルゲンシンポジウムの後、1992 年 6 月 13 日に、GNE の研究グループ IV 会議があっ
た。研究グループは、シンポジウムの間に確認した主な考察ポイントを発展させて、多
数の結論に達した。研究グループは、陸生食物生物の場合と同じく、水生生物のすべて
の新特性は、食品の特性に基づいて検討し、安全使用の歴史を持つ類似の従来食品と比
較する必要があると指摘している。モダンバイオテクノロジーの育種技術に関連する改
善で考えられる副次的効果が、外部からの毒素と水生食物生物との相互作用を改善する
ことが認められた。このような環境では、しかし、産物の安全性評価が、これまでと同
様、毒性の知識と毒性を検出する育種技術に依存している。
薬剤の使用および病気に抵抗力ある生物の育種は、水産養殖の生物についても、検討
されている。抗生物質を含む薬剤は食物安全性に影響することがある。かかる薬剤の使
用については、多くの場合、勧告が出ている。これらの勧告では、処置後の期間(すな
わち薬使用休止期間)が指定されており、この期間には食用目的の家畜屠殺が禁止され
る。
いくつかの水生食物生物はヒトにも有毒な化合物を含有するか、種々の薬剤投与を受
けてきたであろうが、この問題は現代のバイオテクノロジー特有の問題でないことが強
調されてきた。これらすべての場合、このような食用目的の生物の安全使用は、今まで
どおり、化学残留物の適切な安全レベルの確認に依存している。バイオテクノロジーに
おける現代科学技術は、この必要性を変えることはないであろう。
結局、このグループの主な結論は、現代水生バイオテクノロジーに由来する食物ある
いは食物成分に対する実質的同等性の原理の適用を減らすか無効にする問題は確認でき
なかったということである。しかし、新しい食物もしくは食物成分と比較するときにそ
れがないと困難を生じる従来種の適切なデータが不足している可能性がある事例が数例
確認された。この問題が生じる理由の一つは、食物として使われる陸生動物あるいは植
物よりもほとんどの水生食物生物にはなじみがないことである。なじみがないことにつ
いては、今後の研究で解決する可能性がある。したがって、多数の特定の研究の必要性
が確認された。
5
背景
OECD のバイオテクノロジーにおける安全性に関する国内専門家グループ(GNE)は
1990 年に、バイオテクノロジーにより生産した新たな食物もしくは食物成分の安全性を
評価する科学原理の詳述に特に注目して、食物安全性の研究を最優先し、早急に開始す
ることに同意した。その結果、モダンバイオテクノロジーに関連するような、食物安全
性を調査する目的の研究グループが設立された。合衆国のフランクヤング医師は、GNE
研究グループ IV「食物安全性とバイオテクノロジーに関する研究グループ」の長に選ば
れた。
研究グループ IV の専門家は、この研究の基礎となる多数の概念、取り組むべき問題、
GNE
が明示する要求に対処するために使用する研究方法または過程を確認した。研究グルー
プの調査事項は GNE が承認した。調査事項に設定される研究の範囲と目的に関するいく
つかのポイントに注目すべきである。
• この研究グループは食物添加剤、汚染物質、加工補助、包装材料の安全性評価に対処
するものではない。
• この研究グループは新しい食物または食物成分の環境安全性に関する問題に対処する
ものではない。これらの問題はすでに OECD 資料中で取り扱われており、また GNE
の他の研究グループが取り扱っているからである。
• 詳述した原理は、当初は、陸生微生物、植物あるいは動物由来の新しい食物もしくは
食物成分の安全な使用に絞るべきである(水生由来生物は研究グループの将来の研究
で扱う予定である)
1990 年 10 月の設立後の研究グループの最初の主要任務は、モダンバイオテクノロジー
に由来する食物の安全性評価、すなわち概念と原理に関する報告書を作成することであ
った。この報告書は 1993 年にOECDで出版され、陸生微生物、植物または動物由来の新
しい食物もしくは食物成分の安全使用に焦点を絞っている。
この報告書は、新らしい
食物あるいは食物成分の安全性評価に関与する人による使用を目的にしている。この報
告書は、安全使用の歴史を有する従来の食物との比較をベースにした、現代のバイオテ
クノロジーに由来する新食物または改変食物あるいは食物成分の安全性評価に対する科
学的研究法を詳述している。この研究法は、実質的同等性の概念をベースにしている。
研究グループは実質的同等性を、当時の食物安全性の問題を扱う最も実用的な方法であ
ると考えた。
6
この研究グループの最初の報告書が完成するまでは、水生由来の生物に関する研究を延
期する理由が多数存在した。長く環境に適応してきた多くの陸生動物種、植物種と対照
的に、ほとんどの水生食物生物は事実上、野生生物であり、なじみが少ない。さらに、
一部の水生食物生物は外部からあるいは内部から生産する毒素を含有することが知られ
ている。これらの毒素は陸生生物が生産する毒素と異なっており、このことは、水生生
物に特有の安全性考察が推測的に可能であることを示唆している。
OECD シンポジウムの議事録
ノルウェーバイオテクノロジー諮問委員会は、王立衛生社会問題省とともに、1992 年 6
月 10-12 日にノルウェーのベルゲンで、水生バイオテクノロジーと食物安全性に関する
シンポジウムを主催した。シンポジウムには2つの目的がある。水生バイオテクノロジ
ーと食物安全性の現状の「スナップ写真」を作成こと、ならびに陸生生物に関連する以
前の研究では扱われていないと思われる現代水生バイオテクノロジー特有の食物安全性
との関係を確認することである。
13 の OECD 加盟国とヨーロッパ共同体委員会から 37 名の参加者が、ベルゲンシンポジ
ウムに参加した。8つの科学的な発表が行われ、これらの論文から提起される問題点が
長時間討論された。ノルウェーバイオテクノロジー諮問委員会は水生研究センターへの
訪問を計画し、参加者は進行中の研究を学習し、サケ、オヒョウ、サバを対象とする水
産養殖実験を観察した。
本資料の 1 部はシンポジウム中に提出された科学論文である。これら論文は、食物安全
性と水生バイオテクノロジーに関連する問題点を特定している。これらの論文で表現さ
れた見解はそれぞれの著者の意見の表明であり、かならずしも OEC あるいは加盟国の見
解ではない。
討論と結論
シンポジウムの後、1992 年 6 月 13 日に食物安全性とバイオテクノロジー研究グループ
の会議が行われた。この会議では、主として、シンポジウムの間に特定された主要論点
が討議された。研究グループは多数の結論に到達した。論点と結論はこの資料の第 II 部
に英語版とフランス語版で提示されている。
7
第I部
水生バイオテクノロジーと食物安全性に関する OECD シンポジウ
ムの議事録
論文に表示された見解はそれぞれの著者の意見表明であり
かならずしも OECD あるいは加盟国の見解ではない。
8
シンポジウムへの責任
Frank E.Young 博士
バイオテクノロジーにおける安全性に関する国内専門家グループ(GNE)
の研究グループ IV 長
序文
Viggo
Mohr 教授と他のノルウェー側の主催者に、大変なシンポジウム準備をなされた
こと、ならびに暖かい歓迎を受けたことに感謝して、短いプレゼンテーションをいたし
ます。
ここベルゲンでこの会議を開催することには多くの利点があります。絵のように美しい
背景は、われわれの研究意欲を起こさせます。ベルゲンが長い歴史上、海と水生食物に
関係があるという事実は、研究に対する刺激を大きくします。
しかし皆さんがこの会議でここにこられた重要な利点は、おそらくは、われわれが日常
的に水生バイオテクノロジーの研究をしている地域の専門家をここの OECD 会議に招く
ことによりその人たちがわざわざパリの OECD 会議に行く必要がなくなるからです。こ
の関連で、われわれは特にあす Akvakultustasjonen Austevoll の水生研究センターに行
くのを楽しみにしています。
そこで、グループ全体を代表して、ベルゲンで研究する素晴らしい機会を提供してくれ
たノルウェー側の主催者に再度感謝したいと思います。
グループへの責任
シンポジウムの実際の作業に入る前に、会議の目的と目標を見直すことは重要です。私
は、このことを、このプレゼンテーションの題名のところでは「シンポジウムへの責任」
と表示しています。
以前にグループの研究に関与していなかった新しい人が今日参加しておられるので、簡
単にバイオテクノロジーにおける安全性に関する OECD の国内専門家グループの研究グ
ループ IV の研究の背景の一部を要約することで仕事をはじめたいと思います。
GNE として知られているバイオテクノロジーでの安全性に関する国内専門家の OECD
グループは 1988 年に研究の新しいプログラムを設定した。1990 年 10 月の GNE の第 3
回会議で、バイオテクノロジーにより産生した新しい食物あるいは食物成分の安全性を
9
評価する科学原理の詳述に特に注目し、食物安全性の研究は優先度が高く早急に開始す
べきことに同意した。
その結果、食物安全性とバイオテクノロジーの研究グループ、および GNE の研究グルー
プ IV が設立され、私がグループ長に選出された。
研究グループ IV の最初の任務は、提唱された研究の範囲と目的を含む、調査事項を作成
することである。
事実、GNE で承認された通り、部屋では研究グループ IV の調査事項の写しが利用でき
る。私は、その資料の「範囲と目的」の項目を参照する価値があると考える。それには、
次のように書いてある。
「バイオテクノロジーにおける安全性に関する国内専門家グループ(GNE)の食物安全
性に関する研究グループは、新しい食物あるいは食物成分の安全な使用を評価するのに
関与する科学的問題と原理を扱う予定である。バイオテクノロジーにより生産された新
しい食物と食物成分が特に注目されている。研究グループは食物添加物、汚染物質、加
工補助、包装材料の安全性を評価する科学原理を扱う予定はない。このような原理は国
内でも国際的にも十分に確立されている。また、この研究グループは,
OECD 資料[a]
の中、および GNE の他の研究グループによりすでにとりあげられたこれらの産物の環境
安全性の原理を扱う予定はない。」
当初、このグループは、水生由来生物の研究を将来にまわすことにして、陸生微生物、
植物、動物由来の新食物もしくは食物成分の安全使用に研究の焦点を絞る決定をした。
この研究グループは、この最初の焦点の一部として、モダンバイオテクノロジーに由来
する食物の安全性評価という題名の最初の報告書、すなわち概念と原理を作成した。こ
の報告書は実質的同等性の原理を詳述している。実質的同等性の原理は、食物あるいは
食物源として使われ存在する生物が、新しいもしくは改変した食物あるいは食物成分の
安全性を評価するときに比較のベースとして使用できる という考えを具体化している。
このような新しいもしくは改変した食物あるいは食物成分が、既存の産物と実質的に同
等であると決定された場合、かかる産物は、安全性評価の点で、類似する従来品と同じ
方法で扱うことができる。すなわち、実質的同等性が一旦確立された場合、安全上の注
意をそれ以上強化するとしても最小で済みそうである。
この報告書の重要な要素は、実質的同等性の概念が単独で詳述されたのでなく、報告書
10
の III 章で見られる多数の事例研究に準拠して論じられていることである。事実、実質同
等性の概念は、われわれが特定の例との関連で考えることができるときに最も価値があ
るように思われる。実際の事例研究から科学的に入力する価値は、このシンポジウムの
間に、われわれのためになるものでなければならない。
前に述べたとおり、研究グループは最初に研究対象を陸生微生物、植物、動物由来の新
しい食物あるいは食物成分の安全使用に絞ることに決定した。われわれは多数の理由か
ら水生由来の生物に関する研究を延期することを望んでいた。私は理由のすべてを詳述
しないが、たしかに水産養殖は、当時、研究グループの研究を複雑にするような問題を
提起することが感じられた。例として、ヒトに消費されるある魚と軟体動物貝種は、毒
素を含むことが知られている。それらはバクテリアもしくは他に由来する毒素に汚染さ
れることはあるが、この現象は陸生食物動物種ではまれにしか認められない。さらに、
水生生物は、より広い水生環境と密接に接触しているので、われわれは、その環境から
毒素あるいは感染を自由に吸収することが考えられる。毒素などの吸収は、水生生物が
養殖されている場合でも、しばしば発生する。これらの問題は陸生生物と関連するが、
研究グループは、水生状況が非常に異なっているので、別個に考察してみる価値がある
と感じている。
どのような場合でも、今まで野生状態で水産養殖と水生種の主題を延期していたという
事実は、実質同等性の概念が食物安全性と水産養殖には適さないことを意味するもので
ないと私は考える。われわれは、便宜上、陸生源からの食物の安全性とは別個に、食物
安全性と水産養殖を考えたいことを意味する。事実、私の見解では、実質的同等性の概
念が最も有用な出発点であると、ほぼ確信を持って云える。
シンポジウムの間に研究が進展しているのがわかるのは、プレゼンテーションにより、
水産養殖のテクノロジーが発展していく様子が理解でき、同時に重要な食物安全性問題
が示唆されることである。金曜日の公開討論までに、これらのテーマを発展させること
は可能である。われわれは、実質的同等性は同様に、水産養殖と他の水生源での食物安
全性評価に関連するかどうかの検討を始めたい。
実質的同等性は、安全性の絶対基準を提供できないであろうが、水産養殖のバイオテク
ノロジーが従来の産物には存在しない、さらなる食物安全性問題を提起するかどうかの
疑問に答えるわれわれの助けになるはずである。最初にテクノロジーの範囲内とそれに
関連する食物安全性問題内の展開を確認して、このテーマを金曜日に再び論じたい。 わ
れわれの分析と勧告のすべては、健全な科学に基づくべきであることを強調したい。
11
最後に、私は、水産養殖と水生種の捕獲を通じて開発した食物と食物産物に対する実質
的同等性の概念の進展に関する有益なプレゼンテーションと考察を楽しみに期待してい
る。
12
水生バイオテクノロジーにおける最近の開発の概観
Dr
Raymond
A.
Zilinskas
メリーランドバイオテクノロジー研究所、
バイオテクノロジー公共問題センター
合衆国メリーランド州、カレッジパーク在
序文
私は、このプレゼンテーションの焦点を、急速に出現した科学をベースとする技術領域、
すなわち水生バイオテクノロジーに絞っている。特に、メリーランドバイオテクノロジ
ー研究所(MBI)の学部で行われ、国立海洋学および大気局(NOAA)海助成金プログ
ラムの援助を受けた主な研究について述べ、考察する。この目的は合衆国、日本、数カ
国の他のOECD加盟国の水生バイオテクノロジーの現在の状態を評価し、水生バイオテ
クノロジー研究と適用における将来の方向を決定することである(Colwell、Lipton、
Zilinska,
印刷中)。しかし資源が限られていることから、合衆国での発展に重点を置く
ことにする。プロジェクトの主任研究員はRita
R.Colwell、Dr
Douglas Liptonと私で
ある。私が使用できる紙面が少ないので、水生バイオテクノロジーを定義し、その小領
域を列記して述べ、行っている研究を幾分詳細に述べ、予備所見の一部を述べる。
水生バイオテクノロジーとその小領域
水生バイオテクノロジーの用語は、科学者間で意味が異なるが、われわれは,商品とサー
ビスを提供するために、科学と工学原理を水生生物剤による材料加工に適用することと
定義している。この定義は OECD のバイオテクノロジーの定義と異なる(Bull, Holt and
Lilly,1982)。水生バイオテクノロジーは、海洋環境で生じるか, または海洋環境に関連す
る生物、化学、環境学における研究開発活動の集合として考えられることもある。ほと
んどが日本と合衆国にある、ごく少数の特化施設のみがもっぱら水生バイオテクノロジ
ーの研究に専念している。しかし、多くの研究所に水産養殖、海洋自然産物など水生バ
イオテクノロジー関連領域で働いている研究者がいる。
われわれの研究目的において「新生」とは、テクノロジーにより生じた実際面での適用
が確認され、実験室過程と技術が実用に移行するとき、テクノロジーが発展サイクルの
1つの時期にあることを意味する。別の視点からこの用語を見ると、新生テクノロジー
は、公衆とその代表者が、新たな科学知識をもたらし、有用な新製品と工程を生む可能
性をはらむものとして認識し始めているものである。今までに水生バイオテクノロジー
研究が生んだ適用は少ないが、5 年もしくは 10 年で実現される重要な経済影響の可能性
は大きい。P19)
13
便宜上、水生バイオテクノロジー領域を7つの小領域に小分けする。
水産養殖: 水産バイオテクノロジーは水産養殖に 2 つの点で有益である。第一に、そ
の研究育種技術は養殖生物の成長率、生殖能力、病気抵抗性、有害な環境条件に耐える
能力を高める。結果として、集中水産養殖で成長し生き残る生物の能力は高まり、生産
を高める(Marine
Board 1992)。第二にバイオテクノロジーにより、普通は海洋生物
に有害となる細菌性およびウイルス性疾患に対して、ワクチンが開発されることが考え
られる(Meyer
1991)。ワクチンは魚、えび、他の水産養殖生物を、普通は動物株(stock)
を定期的に破壊し、アジアとラテンアメリカで莫大な経済損失をひきおこす疾患から保
護する(ArthurとShariff
1991)
海洋自然産物化学: 海洋生物は陸生生活とは異なって進化した。代謝の一部として、
多くの海洋生物は生残を助け、そして偶然ではあるが、人間にも有益な特性を備えた化
合物を分泌する(Austin
1989)。スクリーニングプログラムは、抗生物、抗腫瘍、抗ウ
イルス、抗炎症活性がある化合物を産生する藻、サンゴ、海綿、被嚢類を発見した。し
かしスクリーニングされたのは海洋種の1%以下である。さらに、現在のスクリーニン
グ方法は範囲が限定されており、少数の生物活性特性しか検出できない(Boydら,1988)。
処置法が改善されたので、とりわけ抗寄生性、農薬、免疫増強、成長促進化学物質と傷
治癒を促進する化学物質を産生する海洋生物は、確実に見つかるであろう。
バイオリメディエーション:
バイオリメディエーションは微生物を使って、土壌もしくは水中の汚染物質および廃棄
物を無害もしくは毒性の少ない最終産物に分解することである。直接有機汚染物質をえ
さにするか、汚染物質を攻撃する酵素を分泌することにより、微生物は環境修復する。
(合
衆国会議 1991)バイオリメディエーションで使う微生物は、通常自然現場から回収され
てきたし、研究開発プログラムを通して、汚染物質を分解するそれらの自然能力は増強
されてきた。微生物がえさにする物質が破壊された後、環境修復する微生物数は、急激
に減少するであろう。現在の化学および蒸気処分方法よりも、環境に害が少ないので、
バイオリメディエーションは、従来の育種技術を上回る重要な利点がある。プリンスウ
イリアムストレイトでの油流出のバイオリメディエーションの初期結果は、これらの処
置は有効で、ヒトにやさしく、環境面でも害がないことを示している。育種技術は完成
されているので、バイオリメディアーションは河口、マングローブ、および同様の傷つ
きやすい海岸コミュニティを浄化することはもとより、汚染港、水路および他の建造物
の清掃では、好まれる研究方法となるであろう。
バイオフィルム/バイオ粘着:表面が海水に暴露されるときはいつでも、海洋生物はそ
14
の上に定着し、最終的に殻を形成する。殻で網の目にからまった生物は酸を産生し、桟橋、
デリック、他の建造物を腐食する。外被は船の船体抵抗を高め、運営費を増大する
(Costerton、LAppinn-Scott
1989)。現在では重金属を含む塗料は生物の定着を防ぐた
めに、表面被覆に使われる。しかし、毒性塗料は労働者に健康面で有害であり、海水を汚
染する。水生バイオテクノロジー研究は、定着と粘着プロセスを分子ベースで明確にしよ
うとしている。海洋生物が船と海洋建造物に定着するのを防ぐ清掃法を開発するのに、研
究から得た所見が使われることがある。
細胞培養 培養フラスコで藻や他の海洋植物を作る細胞を増殖させるのは可能であり、
細胞はそこで生長し細菌のように、さらに分割する。培養細胞は植物全体を発生させる
のに使用でき、培養液中で増殖することもできる。培養液中では、培養細胞は、普通は
植物全体で産生する自然産物を合成することができる。陸生生物細胞培養系はすでに薬
剤、食物添加剤、農薬を産生している。海洋細胞培養系も同様の発展をとげている。一
つのオペレーティングシステムは藻を産生している(Anon,
1991b)。化学合成と
化合物の製造と対照的に、細胞培養産生は省エネで本質的に無公害である。
バイオセンサー
センサーは特異物質あるいは生物を検出する装置である。バイオセンサーの検出器は特
定の生物物質である。2つのタイプが特に興味深い。
第一のタイプは化学レセプターで、味やにおいなど生理学的機能に関与する生体分子ア
センブラーで構成されている。一例としては、蟹の検知用小触覚がある。この器官は、
単純な塩からフェロモンにいたる化学的に複雑な溶解物質について水を絶えずモニタ
ーしている。実験室では、蟹から切開された触角は、種々のアミノ酸、ホルモン、ヌク
レオチド、薬剤、毒素に対して即時に定量的な反応をする(Rechinitz,1988)。化学レ
セプターは、水中もしくは空気中の非常に低い濃度の物質を検出しモニターするのに適
している。
第二のタイプは免疫学センサーで、認識要素としてモノクロナール抗体もしくは DNA
プローブを持っている(Ho、Rechinitz,1992)。これらの生物学分子は,かなり選択性
がある。
一つのモノクロナール抗体は、たとえば、それ自身ただ1つの抗原と結合する。抗原は
ウイルス、細菌細胞壁成分、あるいはある化学物質である。モノクロナール抗体あるい
は DNA プローブをベースとするキットは、コレラの原因となるバクテリアなど、病原
バクテリアが常在する水生環境を検出し、正確に同定(Huq ら,1990)するのに使われ
ている。種々の他の細菌およびウイルス種を検出するキットは実地試験されている。以
前、病原体の培養と確認は 24 - 72 時間かかり、ウイルス性病原菌の同定は数週間を要
15
するか、不可能であることがわかった。
大量の生ゴミと産業廃棄物は、毎日海に未処理の状態で集積される。科学者は海洋環境
に放出された化学物質と病原体の最終結果を、ほとんど知らない。主な問題は、海洋で
物質と病原体を同定して監視し、特定の作用物質と健康事象の間の因果関係を確立する
のに付随する困難である。厳格で精度の高いバイオセンサーぼ利用が、研究者が汚染さ
れた海水が公衆衛生におよぼす影響を明確するのに役立つであろう。
陸生農業
水生バイオテクノロジー研究者は、海洋動物と植物に特有の貴重な特性を、陸生の動植
物に移そうとしており、ある程度の成果を得ている。冬カレイは、他の魚などほとんど
の動物が生きられない氷点下の温度で生存する。
科学者たちはヒラメの凍結防止遺伝子を合成し、それをイーストと高次植物に挿入し、
そこで発現した(Anon.1991a)この特性が安定しておれば、それは高地もしくは北半
球地方で成長する穀物を、突然の凍結から保護する。この遺伝子を含む遺伝子操作トマ
トは現在実地試験中である。別の例では、世界で最も塩耐性のある植物はある微細藻類
で、水が 29%の塩を含む死海に生息している。研究者は、塩耐性を遺伝コードする遺伝
子を穀物植物に移植している。この研究の成功は、農業従事者が半塩水もしくは塩水で
灌漑した土壌で米、油種植物他の穀物を栽培できることを意味する。
16
合衆国の水生バイオテクノロジーの状態評価
この研究で、われわれは MARBIO と呼ぶ生バイオテクノロジー専用のデータベースを
開発した。MARBIO に含まれる情報は、水生バイオテクノロジにおける研究をおこな
う学術および公的研究機関の調査と、水生バイオテクノロジーのある面に専念している
民間会社と、この分野の範囲内である出資研究に由来している。合衆国で水生バイオテ
クノロジーの研究を行っている学術関連もしくは公的な機関で、約 200 の研究単位があ
ると推測している。この研究単位数は、われわれが、科学文献、摘要、データベース、
上記の小領域での研究あるいは適用を参照する他の情報源を検索し、どこで研究が行わ
れているかを確認した数である。われわれは、218 の研究単位をつきとめたが、しかし
これらをわれわれの調査のためサンプル抽出した結果、24%が、われわれの水生バイオ
テクノロジーの定義に適合する範囲に該当する研究を実施していないことが判明した。
他方われわれは、研究単位の約 20%が確認できず、したがって合計 200 であると推測
している。
この一覧表から、任意に86研究単位を選択して調査した。質問表を各自に郵送し、あ
て先は単位責任者もしくは研究主任とした。郵送直後に、受け取り人に電話で連絡をと
り、長い質問表に答えられるだけの十分な時間が取れるよう予約をとった。実際の質問
表の管理は、したがって、電話でおこなった。6 名(7%)が協力を拒否し、前に述べ
たとおり 24%が自分たちの行っている研究がわれわれの定義に合わないと感じていた。
残りの 59 インタービュ(79%)は成功裏に研究を実施していた。これは、われわれが
合衆国に存在すると信じている、すべての学術および公共水生バイオテクノロジー研究
単位の約 30%のサンプルに該当することを示している。したがって、われわれは、結果
を水生バイオテクノロジーにおける合衆国のすべての民間以外の研究努力に適用する
ため、調査結果を係数 3.4 だけ拡大した。
企業については、上記と同様の方法学を使って、水生バイオテクノロジーに専念してい
るか、社内においても社外においても水生バイオテクノロジー研究開発に出資している
会社 80 社をつきとめた。調査質問票はこれらの会社の研究責任者に送り、後に電話で
インタービューを行った。会社の調査の分析はまだ終了していない。予想完成日は 1993
年 2 月である。
MARBIO データの予備所見
MARBIOデータ分析結果は、1991 年に$44,000,000 が、大学と公共研究センターで水
生バイオテクノロジー研究開発を支援するのに使われたことを明示している。図1が示
17
す通り、この合計金額は、合衆国の科学と工学に費やされる総額からみると非常にわず
かである。主な連邦基金源は、国立衛生研究所(主に国立癌研究所)(28%)国立科学
財団(13.5%)、海軍研究事務所(ONR)
(9.4%)、NOAAの海助成金プログラム(8.8%)、
USDA(7.2%)である。さらに州基金は7%を少し上まわり、民間企業資金はこれらの
実験施設で7%以下であった。水生バイオテクノロジー研究の資金調達は 1980 年代初
期のこのテクノロジーの出現で急速に増加し、1988 – 1991 年では、資金調達は横ばい
で、次の数年間は実質的な増加は期待できない。
1988 - 1991 年に 3 つの州カリフォルニア、メリーランド、ノースカロライナは水生バ
イオテクノロジーに専念する研究センターを設立した。カリフォルニアとノースカロラ
イナのセンターはそれぞれの州が供給する資金で建てられたが、メリーランドセンター
の主な資金は、大学研究主導のもとに、ONRで供給された。このプログラムは現在、水
生バイオテクノロジーにほぼ専念する予定の、カリフォルニアとテネシーにおけるさら
に 2 つの研究センターの設立に資金調達している。
MARBIO データは、主な水生バイオテクノロジー研究領域は微生物学と分子生物学で、
その次が天然産物化学であることを示している。研究目的の質問に対し、最もよくある
答えは, 基礎研究(34%)、製薬、精薬品に関連する研究開発(14.6%)環境/バイオレ
メディエーション研究(12.6%)もしくは水産養殖関連研究(11.7%)である。基礎的
な生物学は、明らかに水生バイオテクノロジーエンジンを動かすエンジンであり、この
分野はまさに発展段階にあることを示唆している。
合衆国では研究努力の中心ではないが、今日までの水生バイオテクノロジー研究は、適
用を伴う生産的なものである。 MARBIO データからは、大学と公共研究センターで
$11,000,000 費やすごとに、特許 1 件が取得されていると推測される。研究者が現在の
焦点である基礎研究から商用適用の可能性が高い研究に焦点を移すにつれて、この特許
活動が増加すると考えられる。
これまでの生物安全性を確認するのに必要な活動は、水生バイオテクノロジーの進歩に
対して重要な障壁ではなかった。一般的なバイオテクノロジー研究と試験活動で、安全
性を確認するのに開発されてきた研究方法は、直接水生バイオテクノロジーに適用する。
しかし、これまでの水生バイオテクノロジーに直面する生物学的研究における安全性、
バイオセイフティ問題は、ほとんどの研究にからんできた。将来、研究者がトランスジ
ェニック生物を対象とした大規模実地試験を行うまたは開催するのに、市販品を試験す
るのに許可を求めるとき、一部の人はこれらの活動は海洋環境に特有のバイオセーフテ
ィ問題に拍車をかけると主張する。程度は軽いが、アラバマの閉鎖システムでトランス
18
ジェニックナマズの実地試験をしたがった科学者が、ある公共利益団体からの反対に直
面して、約 6 ヶ月間保留となったとき、海洋環境に特有なバイオセーフティ問題が生じ
た。
(FOX 1992)。実地試験がさらにオープンシステムで行われるまでに、安全試験を
確実にするだけでなく、公衆の関心に対応する安全性処置法を制定するために、入念な
計画を行わなければならない。さらに、環境とその住人の安全性を確実にするためにと
るべき入念な段階を、関係者全員が理解していることを確かめるために、科学者が公衆
と有効な方法でコミュニケーションをはかることは重要である。
われわれは、産業に関連する MARBIO データを分析していないので、商用に対する水
生バイオテクノロジー適用の現在の可能性を予測することはできない。しかし、いくつ
かの傾向が明らかになっている。たとえば、われわれのデータは、ある小区域、水産養
殖で、この分野の経済が成長し続ける場合に、技術進歩の可能性があることを示してい
る。少数の産物で水産養殖を開始できるようにするのが実際に技術進歩、特に遺伝子選
択である場合に、水産養殖が需要主導であるというのが、水産養殖に関する一般的な考
え方である。水生バイオテクノロジーは、閉鎖システム生産のような革新が経済的に実
行可能となるのに必要である。
米国以外の諸国における水生バイオテクノロジー
水生バイオテクノロジーが世界中で新生科学/技術分野であるという多くの徴候が見ら
れるが、用語「水生バイオテクノロジー」はまだ一般的に使われていないし政府もしく
は国際機関の刊行物にも現れないので、その開発と成長を文書化することは難しい。バ
イオテクノロジーの特定の分野についての公的な情報は入手しにくい。この問題は、大
部分は OECD により、またその用語を正式に定義することにより解決できるものであ
る。公的情報源からの情報がないにかかわらず、文献を参照したり、外国の科学者にイ
ンタビューすることにより、われわれは重要な水生バイオテクノロジー研究と開発が、
オーストラリア、カナダ、フランス、ドイツ、イタリア、日本、ノルウェー、スェーデ
ン、英国で行われていることがわかった。さらに少数の開発途上国はこの分野にかなり
投資している、最も顕著なのは中国とインドである(Zilinskas
and Lundin
1992).
われわれの研究には、オーストラリア、カナダ、日本、ノルウェーでの水生バイオテク
ノロジーの状態に関する限られた評価が含まれている。すべての国の中では、日本が圧
倒的にこの分野に最大の注意、努力、資源を投入している。われわれのデータの予備分
析は、日本が年間$900,000,000-1,000,000,000 をバイオテクノロジー研究と開発に費
やしていることを示している。産業がこの資金調達の約 80%を提供しており、政府が残
りの 20%を提供している。政府はまた間接的に特定租税優遇措置とローンプログラムを
通じて産業開発を支援している。日本の研究開発の重点領域は水産養殖、海洋天然産物
19
とバイオセンサーである。
試験の予備所見の考察
合衆国の研究者と年金基金積立機関が最初に水生バイオテクノロジーの重要性を認識
し、研究開発の最初の躍進のひきがねとなった。しかし、レーガンとブッシ政権は NOAA
などの機関の基金の削減、海基金廃止の試みで示すとおり、海洋学を軽視する傾向があ
る(Colwell と Zilinskas、1991)。幸いなことに、US 会議がこれらの試みに対抗した
が、海洋学の資金調達レベルは過去 3 年間同じで、実質成長はこの分野で生じなかった。
新しいクリントン政権は一般的におそらくバイオテクノロジーを促進するが、予算問題
が国に直面する場合に、基金調達は海洋学関連で大きく増加しないのではないかと疑う。
バイオテクノロジーと海洋学が集合する水生バイオテクノロジーは、バイオテクノロジ
ーが受け取る資金調達増加による恩恵があるようであるが、おそらく海洋学に資金調達
する NOAA などの機関からは特別優遇を受けないであろう。全体的な資金調達レベル
は、近い将来増加しそうにないので、バイオテクノロジー全般で生じた爆発的な成長は
水生バイオテクノロジーでは生じることができない。産業が水生バイオテクノロジーに
さらに興味を示すと、ある程度のさらなる成長は生じるであろうが、水生バイオテクノ
ロジーからの適用はほとんど進行していないので、さらなる成長の見通しは考えられな
い。合衆国政府によりこの分野を促進する大きな努力がなければ、合衆国での進歩はプ
ロセス、活動もしくは適用に関する時折の偶然の発見に限られるであろう。しかし、水
生バイオテクノロジー産物とプロセスの産生を企図した国の努力の方がほとんどが偶
然に依存する産物とプロセスよりもさらに成功が望めるであろうし、社会に対するさら
に大きな見返りを生じるであろうとわれわれは云いたい。
われわれの予備所見は、日本は他方、民間企業から多くの支援を注入することにより、
海洋の可能性を利用することが期待されていることを示唆している。この努力は、貴重
な科学知識を生み、日本人が海洋汚染に取り組み、温室効果のような地球問題に関係す
る海洋学と大気学現象を明確にし、他の利益につながる助けとなる。日本の企業と政府
が水生バイオテクノロジーに投入する資源により、日本の科学者が、海洋生物および物
理学で世界の主導的役割をになっているということができる。投資の見返りは、日本の
水産養殖、製薬、化学産業への適用については、高い価値があり、5 年から 10 年の中
期間で達成する可能性がある。これらの適用は、日本の工業生産を増強し、この国のす
でに目覚しい国際競争地位にさらなる能力を付与する。
結論
生物時代は、陸生環境はもとより、水生環境も包含する。多くの島および河川国は多様
な河口と海洋生活を保護する海洋スペースを持っていることにおいて、幸いである。亜
20
熱帯、熱帯の開発途上国は、特に多種多様な海洋生物に由来する自然の豊かさに特に恵
まれている。同時に世界の海洋および海岸環境の大きな区域は、人造の汚染物質の有害
影響に悩まされている。したがって、賢明にそして正しく使用する場合、水生バイオテ
クノォジーといわれるバイオテクノロジーの一部は、高品質の食物供給を高め、海洋自
然資源を持続して環境面でも妥当な利用を可能にし、ヒトと環境に有害な汚染物質を破
壊もしくは解毒するバイオリメディエーションを展開し、海水で病原体と汚染物質を正
確に検出し継続的に監視することによって公衆衛生を改善するツールになる。
21
養魚業と食物安全性
Viggo Mohr 教授
ノルウェー
ノルウェー技術研究所
トロンドハイム大学
バイオテクノロジー部
序文
養魚におよぼすモダンバイオテクノロジーの影響は、疑いなく広範である。この分野で
のバイオテクノロジーの適用、特に遺伝子操作は、生態学結果、産物安全性、消費者受
容性に関連する多数の疑問をひきだす可能性がある。
ノルウェーでは、遺伝子操作で改変された生物を水産養殖産業で生産生物として使わな
いことは明確な政策である。ノルウェーの関連で、現代のバイオテクノロジーは、主に
従来の育種プログラムでのツールとサポートとして、病気を診断し戦う効率的な方法と
して、高品質の水産養殖産物を確実にする手段として使われている。さらに現代のバイ
オテクノロジーはもちろん、水生生物が関与する基礎的な生物学研究で重要な役割を果
たしている。
以上の観点を背景として、特に産物品質と安全性に関連する疑問について、ノルウェー
の経験をベースとする水産養殖の進歩の一部を明らかにしたい。
ノルウェーの水産養殖
ノルウェーの水産養殖は主に養魚を、特に大西洋サケ、salmo
salar の産生を意味する。
この企業の発展は見事である。生産は 1970 年の数百 mt から 1991 年の約 160,000mt
に増加し、このことは、ノルウェーが現在世界中で養殖サケの最大の生産国であること
を意味する。好ましい自然および生物条件を提供する長い海岸線、適切な飼料の安定し
た供給、効率的な下部構造そして最終的に実際の経験と基礎および応用研究に基づく著
しいノウハウの蓄積などいくつかの要素がこの結果に貢献している。
サケ生産は一連の段階が関与し、産卵するサケから生じる卵の受精にはじまり、孵化と
淡水を使うタンクでの稚魚から 2 年魚への成長、約 1 年から 1 年半の全期間を終えた後、
2 年魚を海の開放囲いに移す。サケは通常 1-2 年間生産囲いで成長、生育することが可
能となり、その後屠殺される、その時点で体重は 3 – 5 kg に達していると思われる。産
物は、鮮魚、氷漬けもしくは冷凍サケとしてもっぱら輸出される。
将来、サケ生産囲いを現在使われている囲い水から、良好な水循環と交換設備を装備し
た露天水域に移行する明確な傾向があることか認められる。同時に生産囲いのサイズを
22
拡大する可能性がある。飼料のこぼれを調整し汚染を軽減するために、囲いを閉鎖する
こともある。魚密度が低くて、大きくて深い囲いは魚の健康の観点と環境理由から有利
だと考えられる。さらに、魚疾患と寄生虫の広がりは、このシステムの適用により減少
することが期待される。
水産養殖に採用される動物種の範囲は確実に広がるであろう。ノルウェーでの将来の候
補魚は、とりわけ、たら、オヒョウ、ターボット、ナマズ、エビ、ホタテ貝である。水
産養殖に関するこれらの種の一部を育てる研究は、実用化に近い段階に達し、確約され
ている。囲いの中の集中生産をベースとする養殖のほか、海牧場、すなわち海での飼育、
放出、生育とそのあとの海洋生物の捕獲に基づく計画に発展するであろう。ノルウェー
では、たら、サケ、北極チャー、えびなどの海牧場を対象とする大規模試験が、現在行
われている。
育種と遺伝子
広範な選択と育種プログラムは、ノルウェー養魚産業の成長の重要なベースである。プ
ログラムは、経済的に重要な遺伝的形質に関する属間、属内選択についての体系的大規
模計画を含む。このような形質はもともと、サケとニジマスにおける成長率、飼料変換
効率、生残率、初期性的成熟の低下として規定される。プログラムは何年間も従来の畜
産業で存在したプログラムと類似している。
プ ロ グ ラ ム は ノ ル ウ ェ ー 水 産 養 殖 で 用 い ら れ た 大 西 洋 サ ケ 株 ( stock of atlantic
salmon)で、かなりの遺伝子改善が認められ、産業の経済生産に著しく貢献している。
選択と育種プログラムは存続するであろう。上記の傾向に加えて、病気抵抗性の増加は、
サケの場合は主な目標である。さらに、切り身の脂肪量、肉の色素化、胴弁の筋肉の厚
さと量、体の形など品質特性に及ぶ傾向は、選択計画の中に含まれるであろう。育種プ
ログラムには、これらのパラメータが選択されるという明らかな遺伝学的証拠がある。
産物品質
遺伝子と育種のほかに、養魚、とりわけサケの品質におよぼす給餌と飼料組成の影響に
ついてかなりの情報が蓄積されている。
サケ科の魚は、従来の家畜よりもエネルギーとたんぱく質を効率的に利用している。試
験は、サケ科の魚のたんぱく含量は、比較的飼料の影響を受けないことを示している。
他方、脂肪含量は、多くの方法で影響され、特に飼料強度、飼料の脂肪含量に影響され
ている。屠殺前の適切な期間に、後者のパラメータを調節することによって、切り身の
脂肪含量に作用し、ある程度、組成と脂肪分布に影響を及ぼすことは可能である。
23
給餌は魚の脂肪組成に著しく影響する。オメガ 3 脂肪酸が豊富な飼料を供給することに
より、適切な条件下で、養魚サケ中の該脂肪酸の比率を 50%上昇させることができる。
この可能性は、ヒトの栄養と健康におけるオメガ3脂肪酸の重要性にかんがみ、著しい
関心を喚起している。飼料組成は別の重要な品質特性、すなわち魚の色に影響する。サ
ケの天然色素はカロチノイドアスタキサンチンである。サケはアスタキサンチンを合成
することができない。アスタキサンチンは色素が豊富な飼料、たとえばえび廃棄物を与
えることにより、また合成アスタキサンチンあるいは密接な関連がある化合物カンタキ
サンチンを投与することにより供給しなければならない。
最終的な目標は、もちろん、育種もしくは給餌を通じて、市場の要求を満たす品質仕様
に合わせた養魚を作ることである。 サケの栄養価値と感覚品質にある程度まで影響を
及ぼすことは可能であるが、道のりは長い。将来の見通しは絶対に有望であるが、進歩
には遺伝学、栄養、食物学におよぶかなりの研究努力が必要である。ノルウェーでは、
品質保証システムが、特に飼料組成についてだけでなく、産物品質の領域でも、ますま
す採用される件数が増えている。
魚の疾患
養魚の集中生産は、通常囲いの中の魚の高い密度に関与する。これは、集中養魚に関係
するほとんどの他の国と同様に、ノルウェーにもあてはまる。魚の高い密度は病気の発
生と伝染の大きな原因になる。疾病の発生に関する重要な他の要素は、魚の栄養状態と
養魚プラント相互の位置である。
病害対策は、実際の養魚で重要で必要な部分である。ノルウェーでは、ビブリオ症、い
わゆる水ビブリオ症、せつ腫症の3つの細菌疾患が企業にとっては特に重要である。魚
の細菌疾患治療では抗生物質、特にオキシテトラサイクリンが日常的に使われ、最近で
はオキソリン酸などキノロンが使われる。ある魚寄生虫は、生産囲いの汚染などのよう
に大きな問題を生じる。最後に、毒素を産生する藻のブルームは、影響をうけた養魚プ
ラントで高い死亡率を生じた。しかし、これらの藻で形成された毒素は、魚の肉に蓄積
されないようである。
ノルウェーではかなりの努力が、有効なワクチンの開発により魚の病害対策にむけられ
た。この戦略は非常に成功したことが証明された。ビブリオ症と冷水ビブリオ症に対し
て、効果的なワクチンが存在する。ワクチンは現在ノルウェーの会社で生産される。こ
れらのワクチンをベースとして、大規模 2 年魚ワクチン接種プログラムが実行された。
結果として、ビブリオ症と冷水ビブリオ症の発生率は著しく減少し、最も重要なことで
あるが疾患を抑制するのに必要な抗生物質の量が著しく減少した。
24
多くの努力が、現在、せっ腫症に対する効果的なワクチンの開発に向けられている。寄
生虫と汚染を抑制するのに用いられる毒物の代わりを見つけることが試みられている。
さらに、適切な飼料の供給、囲いの中の魚密度の低下、養魚プラントの最適地理的分布
の選択など、魚の健康改善に貢献する栄養と環境因子に対する関心が高まっている。
産物安全性対策
食物安全性の2つの面は、養魚に関連して、特に注目されている。主な関心は、産物中
の薬剤と化学製品の残留物を検出する可能性である 。食物衛生の観点から、養魚に特
異な問題を生じるかどうかを確証することが重要であった。
養魚での薬剤残留物の抑制に、また不良品が市場に出るのを防止するために、ノルウェ
ーでは精密なシステムが採用された。計画は、農業省管轄の獣医当局と、漁業省管轄の
漁業本部の検疫実験サービスとの間に共同で提起された。
病気の発生と処方薬剤の品質と種類とに関連するすべてのデータは、国内データベース
に保管されている。投薬を受けた魚は屠殺前に検査しなければならない。薬剤残留物が
産物に検出された場合、屠殺は許可されない。薬剤残留物のスクリーニングプログラム
は無作為サンプリングをベースとしてつくられ、その結果、高度の産物安全性が維持さ
れているというさらなる確証が得られる。
養魚に関連して特に懸念される病原体は、低温度で真空パックの産物に生育するもので
ある。最も重要な生物は、疑いなく、リステリア単球遺伝子である。養魚産物にこの病
原体がないことを確実にする研究が現在ノルウェーで進行中である。HACCP研究方
法(危害分析重要管理点)は、このような計画のベースとして採用された。リステリア
単球遺伝子に加えて、ボツリヌス菌E型とアエロモナス細菌は注意と監視を要する。厳
しい政府査察によって保証される屠殺中に良好な衛生状態が、維持されている場合、C
ボツリヌス菌E型は問題を生じない。これまで感染症例が報告されていないので、親水
性はノルウェーでは直接的な危険とは考えられない。
結論
養魚分野における動物衛生、病害対策、産物品質の実証の重要性に対する意識が国際的
に高まっている。特定分野で多くのことを達成しなければならないが、ノルウェーにお
ける水産養殖の 20 年の経験は、産物安全性では養魚が高水準を維持していることを示
している。
25
水産養殖企業は、将来かなりの成長を示す可能性がある。同時に水産養殖に
採用する種類の範囲は、間違いなく広がるであろう。栄養価と感覚特性については品質
は改善され、増大する市場の要求に合わせて調整されることが明示されている。
養魚産業の発展におけるバイオテクノロジー、特に遺伝子操作の役割は、現在不明であ
る。少なくとも食品生産に関する遺伝子改変生物の適用に関する限り、影響はおそらく
近い将来に制限されるであろう。
ノルウェーで養魚から得た経験をベースとして、モダンバイオテクノロジーは、おもに
従来の育種プログラムのツールとサポートとして、病気を診断し戦うのに効率的な方法
として、産物品質と安全性を確保する手段としての使用法を見出す可能性がある。バイ
オテクノロジーは水生生物の飼料として、また商業的にも科学的にも利益を生む海洋バ
イオケミカルへの手段として、特に適したタンパク質と脂質を供給するのにますます重
要な役割を果たすと思われる。最後に、バイオテクノロジーは、もちろん、水生生物の
生物学を解明することを目指す基礎研究になくてはならないツールとなるであろう。
謝辞
Dr
Erlend Austreng, Akvaforsk, As, Ms Gro Johnsen Norconserv ,Stavanger, オス
ロ
ノルウェ獣医大学の Magne Yudestad 教授に、トロンドハイムのノルウェー漁業研
究委員会 Mr Rolf Giskeodegand と MsBjorg Ulsaker に情報と助言をいただけたこと
を感謝します。
26
英国の水生バイオテクノロジー
C.E.Purdom 博士
英国 農業、漁業、食物省
水生学にバイオテクノロジーを適用する2つの方法は、さまざまなタイプの汚染を撲滅
する(a)遺伝子改変微生物の開発と(b)養魚の精巧な技術 開発である。2つのうち、前者
は、英国では可能性はあるがまだ開発のきざしはほとんどない、そしてこの論文でもそ
れ以上に考察しない。養魚における精巧な遺伝子操作は世界中で受け入れられている。
開拓研究の多くは英国で開始されている。
序文
養魚は古くからの仕事で歴史は数千年前にさかのぼる。ここ 20 - 30 年で非常に流行し、
ヒトにより消費される魚の著しい割合、約 10%を生じるという意味で現代的である。養
魚で準備する主な種は一般的なコイとサケ科の魚などまだ従来のものであり、種の多様
化は世界中で積極的に求められ、多くの異なる魚分類群は現在養魚業生産で使われ、将
来の使用に対する見通しは明るい。従来からの種についても、養魚は、仮に相違がある
としても野生の祖先とほとんど異なっていない状況である。したがって、ヒトに使われ
るすべての動物および植物種に関する収穫期限の点で明らかに有利な方法である遺伝
子開発のため養魚の準備が整っているということはすぐに認められた。
遺伝子技術はこの 25 年にわたり多くのタイプの魚で試験されてきた。最も明らかな開
発である選択的改善は一部が成功しており、食用魚の商業的重要性の特性についての進
歩はわずかか皆無であり、金魚とかいろいろな水槽メダカなどの装飾種では美的、眼に
見える特性に顕著な影響がある。魚の最も顕著な遺伝子開発は、染色体工学を使うもの
である(PURDOM,1993)。したがって、雌性発生、オスの染色体補体が関与しない卵の
活性化と発生は、近交系とクローン産生に、また一般的に分析遺伝学に使われる。雌性
発生で使われるのと同じ基礎テクノロジーを使う誘発的倍数性は、妊娠性のコントロー
ルに使われ、最終的に性比率コントロールに達するための性染色体操作は、すべての魚
種で生殖問題に対する標準的な研究方法である。
これらの染色体操作育種技術のすべては、魚バイオテクノロジーにおける開発と分類で
きるが、後の用語は従来使われて、現在では、分子生物学の育種技術を使うそれらの活
動、つまり DNA の切断とスプライシング、すぐれたバイオテクノロジー戦術となる機
能的ビット、すなわち遺伝子を含む塩基配列が知られている DNA の特定の切れ端のク
ローニングと大量生産、一つの生物から別のゲノムに遺伝子を挿入するトランスジェニ
27
ックを包含する。本論文は、簡単に、将来の可能性はもとより、主に英国の立場から魚
トランスジェニックの現状を考察し、食物安全性問題で関連する可能性がある一部の面
について考察している。
遺伝子移行テクノロジーの本質は、遺伝子の多数のコピーを、生育中の接合体もしくは
核に注入することが可能な量のクローン形で、遺伝子構成を獲得することである。後の
評価は挿入の配列構造に相当する複製 DNA の検出、転写 RNA もしくは最終タンパク
の検出あるいは最終的に細胞レベルでも、生物レベルでも挿入遺伝子の完全発現の検出
によると考えられる。
以前の研究における遺伝子の選択は、大部分が、哺乳類における草分け的で成功した遺
伝子移行研究の提案する指示に従っている。Chourrout らは(1986)ニジマス卵に、ラ
ット成長ホルモンをマウスに移行するのに用いた挿入物のコピーを注入し、生育中の胎
芽から DNA における成長ホルモン配列の存在を実証した。
Maclean ら(1987a、1987b)は、同じ研究法を使ったが、挿入遺伝子の取り込みと
発現をより詳細に評価した。構成物の性質を図1に示した。融合プラスミドは Palmiter
ら(1982)が述べた通り、制限酵素を使って切断し、マウスメタロチオネインプロモー
ター遺伝子とラット成長ホルモン遺伝子などフラグメントを産生した。これを 2 つの細
胞期でニジマス卵に注入した。その理由は、魚卵は大きく、黄身であるので、すべての
他の動物のように、単一細胞期を示さないからである。雌性発生により魚卵で単一細胞
期を発生させるのは可能であるが、このことは遺伝子移行ではまだ使われていないよう
であった。他の研究者は、DNA フラグメントを細胞分裂前に卵の動物極に注入してお
り、2 つの細胞期後の細胞分裂は急速であるので、注入するときはそう問題にならない
であろう。これに関連して、注入が 2 細胞期前でも、遺伝子モザイクがトランスジェニ
ック魚で認められることに注目するのは興味深い(Penman ら、1991)。
DNA 抽出、精製、制限酵素分析と特異的ラベリングによる評価など代表的な方法は、
適切な RNA の転写の点からも、魚の成長率の強化の点ででも、成長ホルモン遺伝子が
発現していないことにより取り込みは成功したことを示した。新しい遺伝子の発現の可
能性のあたりで多くの憶測がなされている。プロモーター配列の性質は重要とみなされ、
新しい遺伝子を魚に挿入することに関する現在の研究は、魚由来のプロモーターに向け
られている(Maclean,Penman)。Oreochromis
niloticus におけるゴナドトロピン放
出ホルモン配列の取り込みの現在の研究は、鯉ベータアクチンプロモーターで使われた
ときに、発現の明確な兆候を示す。魚凍結防止プロモーターは有望であるようである
(MacLean, 私信
1992)。
28
発現に加えて、成功した遺伝子挿入の遺伝子安定性は、まだ評価中である。Periman ら
(1991)はトランスジェニックニジマスで、マウスメタロチオネイン/ラット成長ホル
モン配列の遺伝を実証したが、厳密なメンデル比は一般的に認められなかった。一部の
トランスジェニック魚は、フラグメントを次の世代に伝えることができなかった。また
中には、伝えることができたが子孫の頻度はばらつきがあった。最終的に一部のトラン
スジェニック魚は、新しい遺伝子の単一の機能上のコピーを持っているようであり、他
のは複数のコピーを持っているようであった。系の遺伝子安定性は、したがってまだ確
立されていなかった。それにもかかわらず、安定した遺伝子形状は魚で確立し、新しい
遺伝子が十分にまた有用に発現されるであろうと結論付けるのは、合理的であるようで
ある。
ウイルスゲノムは、トランスジェニックに関する構成物をコピーするのに使われた。Zhu
ら(1985)は、金魚の脱塩素卵に注入するためにゲノムヒト成長ホルモンとネズミメタ
ロチオネクチンのコウシパピローマ構成物(図2)を使った。ウイルスはそれ自体ベク
ターとして作用しないことを強調すべきで、この可能性は後でふれる。種々の新しい遺
伝子とプロモーターが関与する多くの異なる構成物は、世界中の実験室で現在開発中で
ある。
新しい遺伝子
魚における成長ホルモンの関心は、マウスで用いられたクローン配列の存在に大きく刺
激された。しかし成長率はどうしても養魚家を悩ませている。このようなトランスジェ
ニック魚が、生来の能力以外の因子が存在する農場条件下で早く成長するのかどうかは、
まだわからない。
遺伝子のいくつかの他のタイプは、魚に取り込まれてきた。魚トランスジェニックと関
連して重要なものとして確認された形質の一部は、成長、病気抵抗性、凍結防止、不妊
性、薬剤、ハイブリドーマ、モノクロナール抗体、ポリクロナール抗体の産生である。
GnRH の過剰生産による不妊性は、極度な冷水における養魚への解決法として、前に
提唱されてきた凍結防止プロモーターと同様に(Fletcher ら,1988)、述べられてきた。
病気抵抗性は永遠の義務である。抗生物質耐性遺伝子は金魚に取り込まれ(yoon ら,
1990)、ウイルスの抗原部分をコントロールする遺伝子を挿入しやすくなる可能性があ
る。農場動物における製薬開発は、トランジェニックの標準的事項として受け入れられ
た。系が低温であるいは筋肉などの組織で、発現を必要とする場では、魚は十分に使用
に適する生物であることが十分証明されるであろう。
ワクチン開発のモノクロナールと診断目的のポリクロナールはおそらく、バイオテクノ
29
ロジーでは副次的な問題であるが、魚とは関連がある。
将来の開発
クローン遺伝子やそれらのプロモーターの拡張ライブラリーは、非複製 DNA 分子接種
により、トランスジェニックについてはかなり多様な将来を約束する。メカニックと遺
伝学はまだ推測の段階であるが、トランスジェニックのさらに微妙な型は、ウイルスベ
クターを使って実行可能である。Hughes は(1991)、レトロウイルスベクターはトラン
スジェニック家畜に使うことができるという見通しを発表した。新ウイルス RNA 分子
の逆転写は、減数分裂では、魚卵のその場での非機械的処置の手段となり、組織培養で
は、トランスジェニック細胞系を発生させる方法となるであろう。レトロウイルスは魚
で報告されたが、それらの体系的な試験はおこなわれなかった。魚は半数体倍数体全能
細胞培養について、また卵核移植テクノロジーについてはすぐれた材料となり、最悪の
倫理的制約を回避し、遺伝子工学の包括的なシステムの可能性について十分な科学的評
価ができる。
リスク
遺伝子改変生物(GMOs)の使用に関連する倫理的環境面でのリスクは、徹底的に議
論され、立法に制約が組み込まれた。(例として、英国における環境保護法 1990)。テ
クノロジーの日常的なレベルで、この分野で利用できる広い機会に注意してみると、こ
の研究方法が有効であるかどうかはまだわからない。GMOsの使用から生じる食物安
全性問題はそう広く考察されなかった。われわれが現在理解できないような、リスクの
可能性は生じるが、しかしこれまでにグループ化された事項がある。
a)
移行した遺伝子転写の化学と新しいゲノムの安定性は真核生物で十分に理解され
ていないし、予定されていない展開が育種株(breeding stock)で生じる。このよう
なハザードはもちろん選別できる
b)
多くのプロモーターの細胞もしくは組織特異性により、特異タンパク産生は、普通
は厳密に調節される。移行遺伝子のさらに有効な発現の一部では、細胞特異性が低
いプロモーターを使用し、このことは、有害な食物安全性の意味合いがあると思わ
れる成長ホルモンなどの産物の過剰につながる。
c)
抗生物質の国内生産を通じて病気抵抗性魚の産生の試みは、食物の低レベル汚染の
リスクをつきつけ、抗生物質耐性病原菌の創造につながる。
d)
養魚家は必ずしも魚の動きを管理できるとは限らないし、製薬の産生に関係する株
(stock)からの逸出は、脅威をつきつける。
e)
ウイルスベクターがクローニングに使われている場合には、ウイルスゲノムの一部
の不注意な複製は、強力な病原体との後の相互作用と関連する。
f)
遺伝子移行に関するベクターとして使うウイルスの通過は、それ自体食物ハザード
30
となる
これらの不安は、ある程度、実際よりはっきりしている。しかしトランスジェニック動
物の広範な使用をすすめる前に、該当する分野で専門家による考察を必要とする。
結論
遺伝子移行で使われるテクノロジーの新しさは、潜在的な食物安全性問題に幾分不安な
余地がある。魚に関するこの問題は、これらの動物の運動性とそれが提起する困難な安
全問題の点で、特に重要である。
31
トランスジェニック魚の食物安全性
IIona
Krypsin-Sorensen
デンマーク食糧庁毒性学研究所
序文
遺伝子工学の開発中のテクノロジーは農業と食物産業に大きな可能性を提供する。これ
までに食物産業のバイオテクノロジー研究は、ほとんど種々の発酵過程で用いた食用生
物の改善に、また食物成分の産生に関する微生物の利用に絞られてきた。農業バイオテ
クノロジーにおける研究は、ほとんどが植物の改善に向けられてきた。
動物生殖の分野は多くの研究のターゲットであり、結果として、核移植、試験管内受精、
精子による雌雄選別(sexing sperm)、発情同期化、試験管内卵母細胞成熟と胎芽幹細
胞の産生(Seidel
1991)など育種技術面に劇的な展開が行われた。この研究で最も目
立つ領域の一つに、トランスジェニック動物の産生がある。これらの育種技術はすべて、
動物の新しい系を産生するために併用して使われる。
トランスジェニック動物は、ゲノムが、親系の外側から遺伝子の導入によって変化させ
られた動物である。多数の方法がトランスジェニックを導入するのに使われたが、最も
よく使われる方法は遺伝子を受精卵の前核に直接注入することである。DNA は卵に利
用され、ほぼ任意な位置で染色体の1つに取り込まれる。少ない割合の例であるが、遺
伝子は宿主の種次第で胚系にとりこまれ、将来の世代に受け継がれる。これらの育種技
術の成功は、近接過去おける動物育種での主な科学的達成の一つである。
トランスジェニック育種技術の家畜への商用適用は、また開発の初期段階である。いま
だに、このテクノロジーの広範な使用については、依然として、大きな技術的経済的障
害がある。外来異体遺伝子を担う少数のトランスジェニック羊を生む現在の費用は、3
年にわたり$3,000,000 である(Clark ら 1987)。時がたつにつれて、これらの費用は
おそらくかなり減少するであろうが、近い将来、選択育種費と比べて有利にならないで
あろう。
魚
1990 年に、魚の世界中の売り上げ高は、国際食物および農業機構(FAO)によれば、
$220 億に達した。これは世界中で消費されるたんぱく質の 15%にあたる。このほとん
どが野生で捕獲した天然魚をあらわし、高まる需要と自然株(natural stock)枯渇は、
32
他の原料を開発すべきであることを必要とする。他の手段による魚産生で、ますます有
効になってくる方法は水産養殖である。
FAO は今世紀のおわりまでに、水産養殖で産生された魚は、魚の世界供給の最大 20%
となり、開発途上国では主なタンパク源となっていると推定している。この規模での産
生増加は、テクノロジーの急速な改善を必要とする。
水産養殖で漁穫効率を高める明らかな方法の一つは、成長ホルモンの投与である。名前
が意味するとおり、このホルモンは脳下垂体で産生され、動物の成長を加速する。1980
年代の半ばに、組み換え鳥類と哺乳類成長ホルモンを魚に注入し、対照と同じくらい早
く、2倍まで体重増加した(Gill ら 1985)。他の試験で、研究者は成長ホルモンを含有
する少量の水に魚を浸した。これらの試験は、魚によるホルモンの吸収は比較的効率的
でないので、成長ホルモンを投与するのは効率的な方法でないことを示唆している。
この分野での進歩は、早く成長し、水産養殖では典型的な高密度集団に住んだ結果とし
て生じる、病原体の型にさらに抵抗する能力があるトランスジェニック魚の産生により
実現した。トランスジェニック哺乳動物による結果は、これまでは予想より遅く出てき
たがトランスジェニック魚の開発に関する研究は急速に進歩した(Powell ら,1990)
技術的には、トランスジェニック魚の産生は哺乳動物より容易である、魚卵は外部受精
を経ており、育て母体に魚卵を転移する必要性が避けられるからである。さらに、DNA
の細胞質注入は核注入よりむしろ使われており、胎芽にとって有害でない。注入魚胎芽
の生存率は 35-80%であり、トランスジェニックマウス胎芽の生存率は最大で数%であ
る(Prusel ら 1989)
トランス遺伝子を魚にうまく導入する例は、Chen と Powers による成長ホルモンの導
入である。魚自身が一層多くのホルモンを産生するよう誘導すれば、加速成長を低価格
で実現することが可能である。ラットからの成長ホルモン遺伝子のマス、サケ、コイへ
の導入が成功し(Maclean and
Penman
1987)、結果的にその遺伝子は肝臓に発現
した。P1 世代のトランスジェニック魚は平均して対照動物の 20%大きく、F1 世代の動
物(P1 トランスジェニック雄と非トランスゲニック雌の間の交配に由来する)は、非
トランスジェニック兄弟と両親よりも成長が早かった。これは、魚で、トランス遺伝子
導入により成長を変化させる可能性を実証した(Chen と Powers 1990)
魚におけるトランス遺伝子テクノロジーの有用性を示す別の領域は、凍結防止たんぱく
(AFP)をコード化する遺伝子による最近の結果に関連している。多くの他の生物と同
33
様に、魚は、血液を循環する AFP を産生することにより、寒さに順応する。AFP によ
り北極魚は‒2℃という低温で生活できる。AFP 遺伝子を含有するトランスジェニック株
(transgenic strains)(ほとんどがサケ科魚)の産生は成功した(Huang ら、1990)。
しかし AFP のレベルは低すぎて寒さに対する重要な保護ができなかった。現在の研究
は、発現レベルを高め、希望としては魚の寒さ抵抗性を高める試みを含むが、他の遺伝
子を必要とすることもある(Powers ら,1991)。将来は、魚への遺伝子移行に関する他
の表現型目標は、温度、酸素、衛生、病気抵抗性上昇に対する変更要求を含む。
食物安全性
トランスジェニック魚の安全性評価は以下の3つのパラメータを扱うものとする。
• 挿入 DNA の分析
• 遺伝子産物の分析
• 考えられる多面的効果の分析
これは、遺伝子操作された陸動物を食物リスク評価で試験したパラメーターと同じパラ
メータである。一部の食魚は毒素を含有することが知られているが、これは魚遺伝子の
産物でなく、少なくとも十分知られている食魚ではない。魚毒素のコントロールに使わ
れる疫学および分析育種技術は、トランスジェニックおよび非トランスジェニック魚に
同様に適用できる。
挿入 DNA の分析
感染性でない限り、トランス遺伝子 DNA は安全性の問題を提起しない。われわれは食
事で、すべての生物の DNA を食べている。DNA 自体にともなう健康問題はない。
トランス遺伝子源は、アレルギー源から得られる場合のみ重要である。その場合、遺伝
子産物はアレルギー誘発性について試験することができる。特にヒト源からの外来
DNA の導入について、公衆は幾分警戒している。しかし、いくつかの遺伝子に関する
ヒトおよびコウシ配列は、たとえばインスリン様成長因子遺伝子では、同様である。細
胞はわれわれの鼻咽頭と消化管から捨てられるので、われわれはヒト DNA を消化して
いる。ほとんどの場合、トランス遺伝子 DNA は、微生物内でクローン化され、DNA
の種類は関係がなくなる。知覚の問題は全魚遺伝子構成の使用により回避できる。その
業績は Jun Du らによる Bio/Technology 中の論文で報告された(1992)。彼らは、
海ビブ凍結防止タンパク遺伝子からのプロモーターが作動するチヌックサケ成長ホル
モンcDNA クローン間のキメラを構成した。構成物を、受精した大西洋サケ卵に微量
注入したとき、結果として生じたトランスジェニック魚は成長率が急激に上昇する。1
年令で、大きさの平均増加は、非トランスジェニック平均の 6 倍までで、最大では 12
34
倍であった。消費者の観点から、これらの全魚 DNA 挿入はさらに受け入れられると考
えられる。キメラ挿入の魚遺伝子は、存在する魚遺伝子材料に本質的に由来している。
nc 付加リスクが外因性遺伝子そのものに由来することは、一般に受け入れられている。
遺伝子産物の分析
家畜に注入された遺伝子工学コウシソマトトロピン(bST)の米国食品医薬品局による
1990 年の科学評価は、一部のトランジェニック動物に必要な評価タイプの好例である
(Juskevich と Guyer1990)。分析は、bST そのものの効果の分析はもとより、IGF
に関連する考えられる二次効果の試験を含むので、特に注目すべきである。結論として
は、bST で処置された牛に由来する乳は、人間の消費では安全である。
高くなった成長ホルモン濃度を含有するトランスジェニック魚の消化は、安全であるは
ずである。成長ホルモンは胃腸管系への通過中にほとんどが消化されるペプチドである
からである。異常に高い濃度のホルモンは動物のホルモンバランスを変えることが予想
されており、結果として魚では明らかな内分泌症となり、食物安全性試験のさらなる必
要性を示唆している.しかし、健康でない動物は、効率的に産生できなかったし、発育過
程の早期に考察から除外されることがある。
考えられる多面的効果の分析
遺伝子研究では、ある方法で遺伝子を変えると、外見上は関係ないが表現型に影響が加
わることがときどき観察される。この現象は多面性として知られ、毒素を産生すること
が知られている植物で問題である。最も知られている例の一つは、ソラニン濃度を増加
したジャガイモ変種の開発である。トランスジェニック魚の開発が、普通は発現しない
遺伝子の発現を活性化し結果的に毒素の濃度を高くするかどうかという同様の問題が
ある。遺伝子の不活性化により、魚の栄養的価値は低下する。一部の魚と他の海洋生物
は強力な毒素を伴うが、よく知られた食用魚では、これらの毒素は微生物が産生し魚ゲ
ノムそれ自身の産物でない。たとえば、ボラは毒素を含有するが、これらの毒素は、魚
と共生関係で生きている海洋バクテリアが産生している(Hokama ら,1990)。したがっ
て、それは魚ゲノムの一部でないので、この遺伝子を不意に活性化するリスクがない。
毒性内因性ポリペプチドあるいはホルモンの活性化は、魚の健康に反映されるであろう。
栄養価の変化は、明らかではないであろうが、魚で知られている重要な栄養素の濃度は
簡単に測定できる。
結論
トランスジェニックテクノロジーは食物源としての利用に関し、魚の遺伝子改変に対す
る強力な研究方法を提供する。この方法論の産物のリスク評価は、人間の消費用に設計
35
されたトランスジェニック魚の繁殖力を含む健康に絞るべきである。魚が健康でトラン
スジェニック産物が安全あれば、遺伝子的に改変されたトランスジェニック魚は、それ
が由来する改変されていない魚と同様に安全であると考えられる。
要約
特性を改善したトランスジェニック魚は生産が成功した。飼料変換が効率的で、早く成
長し、病気にさらに抵抗性がある開発中のトランスジェニック魚には、明確な潜在的利
点がある。
食物源としてのトランスジェニック魚のリスク評価では、トランス遺伝子挿入、遺伝子
産物、考えられる多面性効果の分析を考慮すべきである。これら 3 つのパラメータのど
れもが食物安全性問題を生じないで魚が健康であれば、遺伝子改変したトランスジェニ
ック魚は、非改変魚と同様に安全と考えられることがある。消費者には受け入れられる
可能性はあるが、確かではない
謝辞
貴重なコメントと本論文作成中の考察に関し合衆国 FDA の David
を表します。
36
Berkowits に謝辞
トランスジェニックサケの開発を含むカナダでの
水産養殖バイオテクノロジー
Edward M
Donaldson1, Dr Robert H. Devlin1, Dr david A, Higgs1. Ilfa M, Price2
1
カナダ
ブリティッシュコロンビア、西バンクーバ、漁業および海洋部、生物学ブラン
チ、西バンクーバ研究室
2、カナダ、オンタリオ、オタワ、漁業海洋部、生物学代表
序文
捕獲漁業からの世界産生量は 1970 年の 70,000,000mt から 1990 年の 100mt に上昇し
た(Larkin 1991)。世界の海の多くの魚株(fish stock)の多くは乱獲またはとり尽く
されており、漁獲開発中の魚株(fish stock)が少ないので、漁獲量のさらなる増加は
考えられない(Larkin 1991)。したがって、人間の消費に関する高品質水生食物の生産
を高めるために、水産養殖に集中する傾向が強くなっている。
カナダでは、水産養殖によるサケの商用生産が、ここ 50 年で急速に増加した。現在、
最初の売り上げで、年間評価額が$213,000,000 である。東カナダセンターの養殖は、南
New Brunswick での大西洋サケ(サケ科サケ)に集中し、1991 年の生産は 9000mt
で 約 $80,000,000 と 評 価 さ れ る 。 カ ナ ダ の 太 平 洋 岸 の 生 産 は チ ヌ ッ ク サ ケ
(Oncorhynchus tshawytscha)と大西洋サケに集中する。この 2 種のサケのブリティ
ッシコロンビアにおける現在の生産レベルは、それぞれ 15466mt および 3396mt であ
り、最初の売り上げ合計額は$133,000,000 であった。カナダの大西洋岸の水産養殖生産
は、野生をはるかに上回り、その区域のサケの生産を高めた。事実大西洋サケの商用漁
場は原則的に閉鎖されている。Nova
Stocia と New
Brunswick では、養殖大西洋
サケは、底釣り漁業についで評価額が 2 番目である。太平洋岸で、水産養殖生産は、野
生および成育強化サケ(enhanced salmon)の商用捕獲の約 20%であるが、額面では
50%を上回った。
カナダはまたニジマス、北極チャー、イガイ、カキ、貝、帆立貝を産生している。大西
洋タラ、太平洋大西洋オヒョウ、ギンダラ、オオカミウオ、ダンゴウオ、ウナギビブに
関する現在の研究は、これらの種を近い将来レパートリーに加える可能性がある。
農業食物生産は、ちょうど 4 種類の哺乳動物(牛、豚、羊、ヤギ)と 4 種類の鳥(チキ
37
ン、七面鳥、ガチョウ、アヒル)にほとんど集中している。
水産養殖は他方、多数の種類の魚、軟体動物、甲殻類動物を含み、それぞれの種は、温
度、衛生、酸素含量、pH、流速度など特異的な環境条件に順応している。水産養殖は、
また生産周期の長さで動物および家禽畜産と異なり、一般的には鳥類で週、哺乳動物種
で月、水生種で数ヶ月から数年である。他方水産養殖は、産生を最適化するのに必要な
科学研究と開発の分野で、農業に類似している。これらは生殖、栄養、成長、健康、遺
伝、製品品質、製品安全性である。カナダは、これらの主題に関する一部の研究と開発
において主導的役割を果たしている。漁業・海洋庁(Department of Fisheries and
Oceans)は、水産養殖のバイオテクノロジーと遺伝学に関する同庁の学問専門センター
(CODE)である西バンクーバ実験所で、水産養殖に対するバイオテクノロジーの適用
に関する研究を強化した。さらに、1983 年にカナダ政府は、バイオテクノロジー開発
を強化するために国内バイオテクノロジー戦略を採用した。この戦略は、水生バイオテ
クノロジーを含むバイオテクノロジーのいくつかの局面について政府の研究を支援す
るものである。
本論文は、西バンクーバー水産養殖におけるバイオテクノロジーと遺伝学に関する DFO
CODE に絞って、カナダにおける最近の水生バイオテクノロジー研究と開発の簡単な概
観を述べるものである。
誘発産卵
囲い込み産卵は、水産養殖で、遺伝学と遺伝子バイオテクノロジーーの適用に必要であ
るが、多くの種の養殖魚は、囲い込み状態で容易に産卵しない。魚における排卵と精子
の誘発は、最近目立つほど進化した。合成ゴナドトロピン放出ホルモン類似体(GnRHA)
の使用は、ゴナドトロピンを含有する下垂体抽出物の使用に代わる。サケ科魚の成熟を
加速する GnRHA の使用法は、少し前に開発され、最近太平洋カナダの2つの最も貴重
な海洋種、ギンダラ(Anoplopoma fimbria)(Solar ら 2987,1990,1992)と太平洋オヒョ
ウ(Hippogiossus
stenoplepsis)(Solar ら、1990)で最初に排卵を誘発した。われわ
れはマイクロカプセルに入れた(D-Trp6)LH-RH が有効だということを認めたが、一
般的に desGLY10(D-Ala6)Lh-RH エチラミド類似物を使用した。ギンダラでは、
GnRHA とドパミン拮抗薬ドンペリドンの併用は何の利点もなかった。Alberta におい
て Peter と共同研究者が開拓したドパミン拮抗薬の使用は、しかし、タイコイ(Puntius
gonionotus)などのコイの産卵誘発に関するわれわれの試験では、必要であった。最近
われわれは、GnRHA とドンペリドンの経口投与により、このコイの排卵誘発に成功し
た(Sukumasavin ら,1992)
38
管理される性分化
性分化調節に関するバイオテクノロジーは、単性魚と不妊魚の生産目的に開発された。
最初は生産の最適化をめざして開発された単性魚と不妊魚の発生は、遺伝的に変化した
魚もしくは外国産の魚の生殖封鎖の手段として、注目が高まってきている。カナダの太
平洋岸で全雌太平洋サケが逸出したとしても、自然環境で野生化集団を形成しない。水
産養殖施設での成長を目的とする完全な不妊株(sterile stock)は、商用水産養殖で、
遺伝子変更した魚を使用しやすく受け入れやすくすべきである。
したがって、開発中の(以下参照)トランスジェニックサケの新種の場合は、生殖能力
がある種親株(reproductively viable broodstock)は厳重に隔離され、成長用に産生さ
れた子孫は不妊であろう。遺伝子が変更された魚の封じ込めの処置法は、最近検討され
た。(Devilin と Donaldson
1992、Donaldson ら,1993)
単性株(monosex stocks)の産生に関するいくつかの処置法は開発されてきたか、開発
中である。サケ科魚の場合、研究は単性雌の産生に関する方法論の開発に絞られている。
サケ科魚は初期成長の臨界期中の短期間で、自然もしくは合成エストロゲンの処置によ
り、直接女性化される(Piferrer と Donaldson,1991)。単性雌サケ科魚は、雌染色体
のみを含有する精子を産生する遺伝子メスの男性化により間接的に産生される。これは、
男性化した遺伝子雌が精管を産生できない欠陥により区別される1世代育種技術
(Purdom 1986、Bye と Lincoin 1986)
もしくは男性化したメスを確認するのに
子孫試験が使われる 2 世代処置法(Donaldsonb,1986,Donaldson and Benfey 1987)の
いずれかである。
われわれは、短期間のアンドロゲン処置により男性化され(Piferrer と Donaldson
1991)、単性雌精子を産生する表現型オス雌性発生源として成熟する、単性雌胎芽を生
じる雌性発生を使用することの実行可能性を検討している。最近、われわれは、チヌッ
クサケ(Devlin ら,1991)の Y 特異性 DNA プローブを開発した。このプローブ、つ
まりすべての魚種用に開発される第一の性特異性 DNA プローブは、男性化した遺伝子
型雌チヌックサケを遺伝子型オスからの分離を容易にし、保証単性雌チヌックサケの確
実な産生を可能にする。Y 特異性 DNA プローブは最近認可され、昨年、北アメリカ、
南アメリカ、ニュージーランドにおいて性別管理によるチヌックサケ株(chinook
salmon stocks)の試験に使われてきた。
水産養殖に関するサケ科魚と他の魚の不妊法は、2世紀以上前にさかのぼる(Watson
1755)。外科による去勢が初めて発表されて以来、多くの不妊処置法が検討された
(DONALDSON ら、1993)。2つの処置法がカナダではかなり注目された。開発初期
39
のアンドロゲン投与と単性雌 3 倍体の産生である。アンドロゲン不妊処置法は、通常の
未処置魚より数年間長く生き延びる、その結果大型サイズに成長するすぐれた不妊サケ
を産生する。しかし、この処置法は、規模を拡大するときには注意が必要であり、処置
の最初から最後まで、2-3 か月にわたり、操作者の注意が必要である。他方、不妊雌 3
倍体の産生は、特に単性雌精子がその後に圧力あるいは温度によるショックを受ける卵
子の受精に使われる場合は、短い期限で達成される(Johnnstone ら 1991、Jungalwalla
1991、Guoxiong
ら,1989)。最近、われわれは、1 つの性が性腺発達の特定の初期段
階に達するときに、それ自身が自動的に不妊になるトランスジェニックサケの発育に関
する可能性を調べ始めた。
食物安全性の観点から、正常なサケは捕獲時に重要なレベルの生殖ステロイドを含有す
る一方、初期成育期中にアンドロゲン処置で不妊にされ、したがって性腺のないサケは
われわれの試験で普通の捕獲サケより約 300 倍低い、すなわち極度に生殖ステロイドレ
ベルが低いことを知ることは興味深い。
発育刺激
飼料は、典型的なサケ農場の運営費の約半分を占める(Higgs 1986)。.したがって、成
長および飼料変換強化ペプチドとタンパクを水産養殖に使用することにかなり関心が
ある。ソマトクリニン、アンティソマトスタチン、ソマトトロピン、胎盤ラクトゲンと
ソマトメジンはすべて、調査済みであり、ソマトトロピンとその親類が最も注目を受け
て い る ( Donaidoson ら ,1979 、 Down と Donaldson
1991 、 McLEan と
Donaldoson,1993)。哺乳動物ソマトスラクチンと哺乳動物、鳥類、魚のソマトトロピ
ンは、魚においては、すべてが成長を刺激し、飼料変換を改善することが認識されてい
る。われわれはこれらのペプチドに関し、適切な徐放処方もしくは食事投与処置法を開
発し、それを通常の過程で実行する必要がある。われわれは 100 日の期間にわたり成長
を促す(McLean ら,1992a)腹腔内投与用のソマトトロピンのカプセル型を開発した。
そしてわれわれはソマトトロピンの経口および食事投与に成功した(McLean
1990、McLean ら
ら、
1992b)。成長を加速する処置法は、2 年子サケ段階前のサケ(サケ
の幼魚)に投与すると 2 年子サケへの成長を加速する。組み換えコウシ胎盤ラクトゲン
を2年子サケ前の幼魚に投与すると、特に明らかである(Delvin ら、1992、未発表)。
トランスジェニック
1970 年代の組み換え DNA 方法論の開発は生物学の革命につながり、研究者は多くの遺
伝子制御特性の分子ベースを理解および操作できるようになった。1980 年代の初期に、
Palmiter と Brinster(1985)はスーパーマウスの合成について述べた。遺伝子工学成
長ホルモン遺伝子をマウスの正常の遺伝子構成に加えた結果、マウスは対象の約 2 倍の
40
大きさに成長した。これらの結果は、産生動物の成長とサイズ特性を改善するこのよう
なテクノロジーを使用することを試みる、種々の重要な種(魚を含む)における一連の
実験を生んだ。魚へのトランスジェニックテクノロジーの適用は、効率と企業の利益性
を改善するために存在する莫大な可能性から、強力な水産養殖ベースのあるところで最
も集中していた(カナダ、中国、日本、ノルウェー、スコットランド、合衆国など)水
産養殖の強化のため、トランスジェネシスを使う成長、生殖、環境条件への抵抗性、病
気抵抗性の操作は、現在では多くの国際研究グループにより検討されている。
遺伝子操作に関する可能性は莫大で、操作可能な生物学的過程は、希望する特性に影響
する遺伝子の分離でようやく制限される。
遺伝子移行に関する最も成功した方法論は、受精卵への外来 DNA のマイクロインジェ
クションである。外来 DNA を受けた胎芽は通常それを分解し、正常に成長する。しか
し胎芽の 1-4%が、導入された DNA を保持し、染色体に統合し、すべて次の娘細胞に
伝える。一度統合されると、新しい遺伝子材料は、安定して遺伝を受けて次の世代に伝
わると考えられる。新しい遺伝子の有効な発現を見込んで、適合する遺伝子プロモータ
ーとエンハンサーは、遺伝子のたんぱく質をコード化する部分に接着しなければならな
い。よくある方法は、たとえば、通常下垂体で量を限定して発現する、成長ホルモンの
発現を作動させるために、肝臓で高濃度で通常発現するプロモーターを使うことであっ
た。このような遺伝子構成物は、GH をさらなる組織で産生させ、通常の下垂体調節シ
ステムから遺伝子を除去することにより、魚で成長ホルモン(GH)濃度を上昇させる
べきである。
このような構成物は銀サケの大きさを最大 10 倍増加させることが示されてきた
(Devlinra ら,未発表)
魚における、最初のトランスジェニック実験は、ヒトもしくは他の脊椎動物に由来する
一様ではない遺伝子を使い、水産養殖生産では適切ではなかった。適当な全魚構成物を
開発するために、Davies、Fletcher、Hew はカナダでの研究を開拓し、結果的には, 宿
主のゲノムに挿入され,新しく獲得した遺伝子を含むことが実証された、最初のトランス
ジェニック大西洋サケの産生につながった。
(Fletcher ら,1988)かれらは大西洋サケの
凍結抵抗性を改善するために、冬カレイに由来する凍結防止遺伝子を用いた。目的は大
西洋カナダの氷に閉ざされた地域で、商用水産養殖の成功を改善することであった。寒
さ抵抗性を備えるためサケは十分な凍結防止タンパクをまだ取得していなかったが、調
節制御因子と遺伝子を増量する改善は有効であることがわかった。
41
成長制御では、成長ホルモン、成長ホルモン放出因子、インスリン様成長因子に関する
遺伝子はすべて、トランスジェニック魚を作るのに使われた。今まで、成長改善はコイ、
ドジョウ、サケ科魚で、成長ホルモン構成物により達成された。普通のコイでは、ごく
適度の増加がニジマス GH 遺伝子を使って観察されたが(Zhang ら,1990)、ドジョウで
は 3-4 倍の大きさの増加が観察された。サケ科魚では、大きさと成長で非常に大きい増
加が、肝臓における GH の過剰発現を設計する構成物を利用することによって観察され
た。大西洋サケの場合に、大きさで 13 倍の増加が観察され(Du ら,1992)、コホサケ
では、27 倍までの増加が観察された(Devlin ら、未発表)
。成長能力の改善は、水産養
殖に利用する生産戦略を改革する可能性がある。
トランスジェニック生物を商用水産養殖に導入する前に多数の問題を解決すべきであ
る。
(1) 人間の消費に関する産物の安全性
(2) 環境に関する産物の安全性
(3) 改変生物の公衆の認識
ヒトに関する安全性については、トランスジェニック生物の品質と容量を制御する規制
が必要であろう。環境面での関心は、自然コミュニティのある面に有害な影響を及ぼす
可能性ある遺伝子変化生物が逸出する可能性に集中している。このような影響は、同一
もしくは密接な関連のある種の野生族との直接的生殖相互作用、もしくは食物もしくは
生殖環境に関する競争などの間接効果である。物理的、生物学的封じ込め手段は現在開
発中であり、自然環境に対する影響を減らすであろう(Delvin
Donaldson,1992)
これらは 3 倍体もしくはホルモン処置による不妊術である。これらの封じ込め手段は、
大衆の関心を呼び起こすと考えられる。
栄養と肉の品質
カナダでは、消費者グループと衛生当局は、1980 年代の後半に、市場サイズの養殖サ
ケと野生サケの肉脂質組成比較に対する関心を表明した。
いくつかの疫学試験と生物医学研究プロジェクトは、ヒトにとっては、食事によるリノ
レイン酸とアラキドン酸(N-6 脂肪酸)摂取に関連して適量のエイコサペンタ塩酸(EPA)
とドコサヘキサエン酸(DHA)(まとめてn-3 高度不飽和脂肪酸あるいは n-3HUFA)
を摂取するのが重要であることを示唆した。前者の脂肪酸はますますヒトの健康にとっ
て重要であると考えられる(Herold and
Kinsella
1986、Lands
1986,
1989,Yetiv
1988,Poivi 1989)。
P52)
ヒトは n-3 HUFA の食事供給のほとんどをナガスクジラと二枚貝、特に海洋源から得
42
ている。肉では、脂質が 10%以上の野生サケは n-3HUFA が特に高く、n-6 脂肪酸が低
い。この状況はニシン、エビ、アミ、オキアミとイカなど自然餌の脂質組成を反映して
いる。
(Hardy と King 1989,Higgs ら 1994)。養殖および野生エビ、ナマズ、ザリガ
ニ、ニジマス、コイに関する試験は、前カテゴリーの動物の可食部における高濃度の n-6
脂肪酸と(n-3)/(n-6)脂肪酸の低い比率を明らかにした(Chanmugarm ら 1986,鈴
木ら
1986)。これは調製食の脂質組成によるものと信じられる。魚と他の動物(ヒト
を含む)は(n-3)もしくは(n-5)シリーズの親酸を合成できないからである。したが
ってヒトに関する養殖太平洋サケの栄養価に疑問が生じる(脂質組成の観点から)。
西バンクーバ研究所は、市場サイズ養殖、野生コホとチヌックサケの肉における脂質組
成を決定した。野生サケは、養殖サケと比較して n-3HUFA の割合が一貫して高く、
(n-6)
脂肪酸の割合が低い。(n-3)/(n-6)脂肪酸の比は、野生サケの肉脂質で 14.0-16.7 であ
り、養殖サケは 2.4~4.4 であった。しかし、養殖サケの肉は、脂質の割合が高く、コホ
サケの場合には、mg/100g 部分をベースとして表わされる n-3HUFA の絶対量は、養殖
源と野生源では著しい差がなかった(HIGGS ら 1989)。チヌックの n-3HUFA 量は、
しかし、養殖魚源と、とりわけ、食事組成に依存する。したがって、養殖チヌックの1
つの源は野生魚で観察されたのと比較して、肉では n-3HUFA が同等であり、2つの他
の源は n-3HUFA 含量がわずか、もしくは著しく低い。養殖コホサケとチヌックサケは、
野生サケと比較して肉脂質の(n-6)脂肪酸の絶対量が増加していた(higgs ら、1994)。
野生サケと比較して、肉において、養殖サケが n-3HUFA 含量と(n-3)/(n-6)脂肪酸が同
等か,または、それ以上であることを確実にするため、いくつかの手段による栄養研究が、
カナダおよび世界の他の場所で開始された。現在の研究戦略は、カナダの漁業・海洋庁
で進行中である。
(1)
n-3
HUFA による食事性脂質の
濃縮(Polvi
1989、Dosanjh ら、1991
未発表データ)
(2)
食事性タンパク/脂質比の減少(Silver ら,1993)
(3)
運動、食料、食事性タンパク/脂質比における変化(食料効果に関する最初の試験
について Kiessling ら 1989 参照)
(4)
食事性タンパクとエネルギーレベルの変化とむすびつく給餌サイクル(空腹期間と
最大配給量への再供給)
(5)
高 n-3
HUFA と低(n-6)脂肪酸含量に関するチヌックサケの特異株(specific
stocks)の確認
食事タンパク/脂質比の減少には2つの効果があることは注目に値する。それは海水のチ
ヌックサケの筋肉で n-3HUFA の相対量(%)と絶対量、(n-3) /(n-6)脂肪酸比を高め、
43
単不飽和脂肪酸の肉含量の同時上昇に結びつく(Silver ら,1993)。この所見は、血清コ
レステロール値の低下に関連する潜在的なヒトの健康上の利益に意味があると考えら
れる(Grundy,1989)。さらに、Polvi(1989)は、養殖大西洋サケの筋肉脂質が、生育
時期と成長率(脂質沈殿の程度)により、6週間もの短い時間で、野生大西洋サケで認
められるよりも大きな成長率で n-3HUFA によって濃縮可能であることを示唆している。
したがって、水産養殖サケの将来の源は、前述の栄養戦略の適用により、潜在的なヒト
の栄養上の利点と一致し、野生の魚よりもさらに適切な脂肪酸プロフィールがあるよう
に調整される。
われわれに開かれている研究の別の道は、魚飼料成分に適切な脂肪酸プロフィールを与
えるための、野菜源に由来する魚食物のトランスジェニック操作である。代わりに、魚
食事で安い植物たんぱく源の利用を改善するフィターゼとセルラーゼの適用など、バイ
オテクノロジー研究方法を使用している。このことは、飼料費を軽減させ、環境に受け
入れやすくし、高品質魚食の世界生産への制限によって課せられると考えられる、水産
養殖の将来の規模に対するいかなる制限も取り除くであろう。
結論
われわれは水産養殖バイオテクノロジーの領域における、最近のカナダの主導的な研究
開発を述べてきた。われわれは水産養殖を通して高品質、安全で栄養のある食物の産出
において、カナダと世界中においてバイオテクノロジーの役割が高まることを期待して
いる。
44
日本における魚と貝の染色体操作に関する研究状態
Katsuhiko
Wada
日本、水産庁国立水産養殖研究所
バイオテクノロジーは広い意味がある。このシンポジウムで提出した論文は、食物と
してあるいは食物源として使われた水生生物に対する水生バイオテクノロジーの適用
を取り上げている。染色体操作は魚と貝でよく試験されているバイオテクノロジーの一
つの領域である。日本人はこれらの多数の種を食物として消費しているので、日本で多
く の 水 生 種 に つ い て 基 礎 的 で 実 用 的 な 試 験 が 行 わ れ て き た 。 ハ マ チ ( Seriola
quinqueradiata)、タイ(Pagrus major)、カキ(Crassostrea, gigas)ホタテガイ
(patinopecten yessoensis)、真珠貝(Pinctada
Japonica)、コイ(Cypinus
fucata
martensil)、ウナギ(Anguilla
carpio)、ベニザケ(Oncorhynbchus
kisutch)は集約
的水産養殖を通じて生産され、400,000mt を上回る年間総生産高の約 90%になっている。
これらの種の大部分は、天然資源から供給される。このことにより、バイオテクノロ
ジーを主な種に適用させるのが困難である。実用的な試験は、孵化場で育種される種に
限定される。研究は、大学の学部、国立もしくは県立の漁場、研究所、一部の民間養殖
会社における染色体操作あるいはバイオテクノロジーの他の領域に集中している。研究
は 40 もの多くの種について現在行われている。タイ(Pagrus
( Piecoglossus
altivetis )、 ニ ジ マ ス ( oncorhynchus
(Oncorhynbchus kisutch)、サクラマス(oncorhynchus
gigas)、真珠貝(Pinctada
major)ヒラメ
mykiss )、 ベ ニ ザ ケ
masou)、カキ(Crassostrea
fucata martensil)、ホタテ貝(Patinopecten yessoensis)
と海草の多くの種が含まれる。
3 倍体動物の人工生産は、魚貝の水産養殖で使われている一つの操作育種技術である。
3倍体動物の大量生産の主な理由は、性的成熟を遅延させるか妨げることである。養殖
動物の性成熟はしばしば問題となる、成長遅滞、病気による死亡、肉の低品質化による
商業的価値の低下を生じるからである。3 倍体は多くの動物種で産生される。育種技術
は日本での水産養殖では、まだ商用化されていないが、3 倍体は 21 種の魚と軟体動物の
7 種で試験されてきた(表1と2)
3 媒体は卵の減数分裂抑制により誘発される。この目的に、冷却、熱、圧力ショック、
サイトカラシン B もしくはカフェインによる化学処置が使われている。温度ショックは
日本魚のほとんどの種で 3 倍体を誘発する一般的な方法で、サイトカラシン B による化
45
学処置はしばしば使われる。サイトカラシンはヒトにさえ有毒なので、サイトカラシン
B よりも 3 倍体を誘発するのに安全で有効な方法をみつける努力が行われている。カフ
ェインと熱ショックの併用は、カキと真珠貝で 3 倍体を誘発するのに有効であることが
報告されている。
3 倍体動物で成熟が遅れる程度には、魚と貝の異なる種の間では、かなりばらつきが
ある。ほとんどの種の雌 3 倍体は不妊であることが報告されているが、一部の種の雄は
成熟しており精子を産生している。軟体動物の場合には、ホタテ貝は両性で、不妊で、
雌と雄は成熟して一部の個体で成熟配偶子を産生している。高い成長率と改善した肉の
質は、魚と軟体動物の多くの種で報告された。しかし、3 倍体から異常な精子あるいは
卵の環境への放出効果に関する問題がまだある。部分的に成熟した 3 倍体が産生した精
子あるいは卵は DNA 含量にむらがあり、異常胎芽の放出と成り、環境を害する。川も
しくは海岸などの公共区域で養殖されたときには、それぞれの 3 倍体種の利用について、
ガイドラインを確立すべきである。
雌性発生と雄性発生は,雌遺伝子だけもしくは雄遺伝子だけからの胎芽の発生である。
雌性発生と雄性発生は、水生動物、特に魚では、染色体操作、選択的育種、脅かされた
種の保存、および全雌集団の産生に関する育種技術のさきがけとなった。この最後のテ
クノロジーは魚繁殖種にとって最も重要である。日本における多くの魚種について、雌
の市場価値は雄の価値より高い。多くの種の雌は雄よりも成長が早いし、日本人は魚卵
を食べたがる。従来の選択育種は時間がかかるが、雌性生殖は養殖については一つの株
(stock)、もしくは遺伝子研究については純粋系に達するために、選択育種に要する時
間を短縮する。精子の冷凍保存と雄性発生の併用は、絶滅の危機にさらされた野生種を
保存する助けとなるであろう。
現在日本では、雌性発生および/または雄性発生について約 17 種の魚が研究されてい
る。軟体動物雌性発生2倍体は唯一の日本種アワビについて報告されているようである
(表 1 および 2)。2倍体ゲノムが半分にすぎない胎芽の発生を生じるために、紫外線に
よる精子 DNA の不活性化、もしくはX線もしくはガンマー線による卵子の不活性化が、
通常、雌性発生あるいは雄性発生の初期段階で使われる。これら胎芽は半数体症候群に
より死亡する。減数分裂阻害は2倍体胎芽を産生し、その一部は正常に発育して、正常
な雌性発生個体を産生する。減数分裂は3倍体誘発に関する処置法と同様の処置法で阻
害される。雌性発生、雄性発生2倍体は卵割を抑制して誘発され、そしてこのことによ
りクーロンの確立が可能となる。日本の科学者はこの方法によりすでに数件の商用種の
クロ-ンを開発している。これらの種は Oncorhychs masu、Plecogilossus
Paralichtys
oklivaceus である。
46
altivelis と
性操作は、雌性発生と性転換を併用して達成される。全雌発芽は、性転換雄(xx雄)
を XY 性決定システム(雄異型接合体)を持つ種の正常な雌(XX)と交尾させて産生さ
れる。全雌産生の育種技術は、雄が成熟している種の完全な不妊3倍体集団を作るのに
適用される。これは日本における5種の魚(4種のサケ科サケと1種のヒラメ)で性転
換雄(xx)から精子を用いて確立された。ホルモンは性転換に使われてきたが、幼生
期の温度が日本ヒラメ(Paralichthys olivaceus)の性決定には重要であることが最近
判明した。この種で急速に伸びている企業では、メスは成長率が早くてさらに重要にな
っている。ホルモンを使う代わりに、幼生が発育する水温を制御する性転換育種技術が
開発された。水温 25℃で雌性発生2倍体ヒラメを育てることにより、表現型オス(xx)
を産生することは可能である。性ホルモン処置は、どちらかというと高くつき時間がか
かる。消費者におよぼすホルモンの効果はまだ不明であるので、これらの温度法はヒラ
メの全雌発芽の産生目的には、簡単で安全であろう。
水生生物の染色体操作に関する研究者は、水産養殖で新しい育種技術の開発と種の改
善に貢献してきた。しかし,一部の種には実行可能性試験が必要であろう。操作されてい
る動物が自然環境でどのように行動し、野生集団とどのように違うのかを理解するため、
さらに研究が行われるべきである。操作で使われる化学物質は、消費者と養魚者の両者
に対する安全性をチェックすべきである。ニホンヒラメの性操作に関するプロジェクト
で、温度法のように、安全で簡単な操作方法を開発する努力が必要であろう。
47
集中法による海洋魚幼魚飼育
現状と食物安全性
P.Divanach1、M.Kentouri 1,2、N.Papandroulakis1
1
Crete、Heraklion、Crete 海洋生物学研究所
ギリシャ
2 ギリシャ
Crete、Heraklion
Crete 大学、生物学部
序文
この論文は集中海洋魚幼魚孵化場の現状の概要を述べている。食物産物として孵化場
後の商用魚の品質に影響する因子を検討した。これら因子は食物安全性に影響するもの
ではない。しかし、新しいテクノロジーの出現でこの結論は変わることもある。
集中的海洋養魚は、ぜいたくな顧客が求める高品質で市場価値の高い魚の産生を目的に
している。性質は野生魚と同じで、同時に利益を生じる魚を産生しなければならない。
この2重の目的(品質と利益性)は、主に孵化レベルで、すべての育種の原料である
稚魚を産生する精巧な生産技術の公式化につながる。しかし、形態学レベルであろうと、
感覚刺激に反応するレベルであろうと、さらに重要なこととしてヒト健康レベルであろ
うと、稚魚の大量生産は最終産物の品質を落とすことになってはならない。生産育種技
術は、したがって、最適な自然条件の再生を試みるものである。以上の通り、これは、
いわゆるバイオテクノロジーとまったく異なり、どちらかというと新語のエコテクノロ
ジーに関係するものである。
魚の種類、初期資金およびタンクのタイプが異なる、種々の集中幼魚育種技術が存在
する。これらすべての技術には共通事項がある。幼魚は、特定の設備で生育している、
似たようなレベルの幼魚、食物連鎖の原則によると、植物プランクトン動物プランクト
ン幼魚を生餌として、食べているということである。
幼魚育種期については、以下に詳細に述べており、ヒト健康に影響する因子を考慮し
て試験が行われた。
配偶子の取得
配偶子は、捕捉繁殖種から得られる。繁殖種は、タンクに保存され、冷凍自然食と、
成長期に供給されるものよりビタミンとたんぱく質が豊富な、生殖能力を高める特定の
合成餌が供給される。
生殖期以外で、繁殖種は 1 年に 3 回のうち 2 回は予防的抗寄生虫処置で処置する。病
気の間、従来の抗生物質による治癒処置が行われる。化学製品(フォルマリン、硫酸銅、
48
ネグボン、フラルタドン、オキシテトラサイクリンなど)および投与量は、成長期の間
に使われる投与量と同じである。すべてのこれら産物の使用中止期(Elimination times)
については、今のところ、ほとんど研究されていない。
繁殖種の成熟は、魚が野生で産卵するシーズン中に自然に行われるか、または、光周
期性およびもしくは熱周期性環境を改変することにより適切な時期に簡単に移ること
がある。同様に、成熟動物の産卵は自然であるか、合成ペプチドホルモン注入により(そ
れぞれ 1000-1500IU および 5-10
g/kg 用量で、数時間の周期にわたり 1 回もしくは2
回、ゴナドトロピンあるいは放出ホルモン投与)誘発される。同じ、もしくは密接な関
連ある種の下垂体抽出物は使われることは、さらにまれである。いかなる場合に、血中
のホルモンレベルの低下は急速で数日の間に微量が消失する。最近、ホルモン注射を循
環が遅く作用が遅延するホルモン移植に代える実験が小規模で行われ、ある程度成功し
ている。
受精は自然にまたは人工的に行うことができる。繁殖種は配偶子をはがされ、卵子と
精子は海水で混ぜられ、またまれには乾いた環境でまぜられる。この人工受精法はサケ
でおこなわれ、配偶子放出後死に、一部の特定の例(すなわち 3 倍体もしくは雑種産生)
では、ヒトの介入が必要である。ただし、これは実験室規模に限られる。
毎年、主にタイのように雌雄同体については、育種株(breeding stock)の一部が若
い個体に代えられている。この代えられた動物は、他の設備に関する繁殖種として生体
で、もしくは消費用に死体で販売される。消費用の販売前の遅れは、サケ科魚で経験し
た遅れと同様である。
卵の収集と培養
産卵と受精の後、卵は循環水流により、タンクの下水管の上に位置する細かいメッシ
ュの同心捕集器の中に運ばれる。卵はここに収集される。孵化は、他の処置なしのその
ままの状態で、または、はヨード溶液の浴槽中で消毒した後に行われる。
一般的には、卵の孵化、およびその結果生まれた前幼魚のビテリン吸収は、幼魚育種
タンクで行われる。最もこれは、適切な形と大きさの孵卵器でも行われる。
植物プランクトン培養
種により、また、一定の人工照明により、16-22℃の一定の温度で培養する。
植物プランクトンコロニーは、鉱物塩、ビタミン、微量成分で補充した、低密度、無
菌、場合によっては人工環境で、試験管にいれて保存する。前培養は、人工無菌環境も
しくは 0.5μmでろ過し最終的に 10ppm 未満の抗生物質で処理した天然海水中で、エル
レンマイアーフラスコ、風船、ジャー、ポリエチレンバッグにいれて行われる。培養液
それ自体は、0.5μmでろ過し、100-1000ppm で次亜塩素酸により殺菌した海水を満た
49
したポリエチレンバッグまたは透明カラム中に作られる。これは 24 時間後にトリポリ
リン酸ナトリウムで中和される。培養液は前培養から接種され、無機肥料もしくは特定
の鉱物とビタミンをベースとする栄養培養液で栄養強化する。抗生物質は、藻の成長を
低下させるのでこのレベルでは使っていない。
当面は野菜成長ホルモン、もしくはバイオテクノロジーに由来する藻のコロニーが使わ
れる。
動物プランクトン培養
集中飼育では、2 種類の動物プランクトン生物が、サイズが適当、栄養価が適当、お
よび、特に供給と大量培養が容易であることから使われる。その 2 種は輪形動物門
Brachinus plicatilis であり大多数の海洋魚幼魚で最初の餌となり、また腕足動物門甲
殻類動物ノープリウスである Artemia
salina で、これは幼魚飼育過程で B.pliatilis に
代わるかそれの後で使われる。
B.plicatilis は単為生殖コロニーの選択と培養を通じて得られ、それは生殖周期を総合
的に制御することを意味する。単為生殖雌は自然集団から選択される。このようにして
作られたコロニーは 18 – 20℃の少量の緑水中に保存される。前培養は 18-20℃の
100-300 リットルのポリエチレンバッグ中で、植物プランクトン培養の汚染後に、雌集
団の統計学的急増により得られる。
大量培養は 2 つの方法で、27-30℃で得られる。
a) バッチ単位で、イーストおよびもしくはアミノ酸および多不飽和脂肪酸が豊富な商
用人工飼料のはいった楕円円錐 0.5-4m3タンク中
b)ブルーム単位で、植物プランクトン培養を含み、植物プランクトンが枯渇したとき
に上記飼料で給餌される 0.7-2m3 カラム中
海水との接触により再活性化された持続卵(嚢)の孵化から、Artemia
salina のナ
ウプリウスが生じる。それらの卵は野生(塩湿地)から採取され、真空、塩水、乾燥大
気中に保存される。場合によっては、直接孵化される。空の卵の殻は光の使用によりナ
ウプリルから分離し(ナウプリルの陽性光向性)、除去される。他の場合には、卵の殻
は次亜塩素塩の濃縮溶液中に短時間浸ることで溶解され、その後培養前にチオ硫酸塩で
中和される(カプセル開放)。この操作は空の殻を除去する必要性を軽減し、卵を全体
的に消毒できる。
一般的にB.plicatilisとA.salinaは、多不飽和脂肪酸と幼魚の成長と生存に必要なアミ
ノ酸が欠乏している。それらの酸の使用状態は、いわば、成長障害およびもしくは死亡
率につながる。それらはしたがって、流通前に濃縮する必要がある。餌に、多不飽和脂
肪酸(C20 もしくはC22)が豊富な油水乳化もしくはタンパクが豊富な粉末をあたえる
50
ことにより、濃縮は高密度(500-2000 個体/ml)で、また室内温度でおこなわれる。
流通前に、濃縮えさは、表面フィルムを作り、幼魚の浮き袋の膨張を防止しそうな余分
な脂質をおとすためにすすがれる。
幼魚飼育
飼育には2つの主な育種技術がある。
はじめに、いわゆる緑水育種技術は日本の育種技術に由来し、タイとヒラメに主に使
われる。この育種技術は、タンク内でエコシステムの外観を作る。それは 10-503 の大
きい円柱タンクで実行され、平均密度は 30-50 幼魚/Lである。スズキで使われる、2 番
目の最近の育種技術は浄水育種技術である。一般的に円柱円錐タンクで行われ、幼魚密
度は非常に高く 100-200/Lである。これらの育種技術の中間改良型は存在する。
2つの例で、生産者のテクノロジーとノウハウは, 2 つの事例で重要である。発生可能
な異常な挙動を防止するためタンクの壁は黒にすべきである。幼魚の泳ぎを妨げない直
径 100μ以下の泡を作る能力がある木製散布器を使って宛空気混和を行う。表面フィル
ムを排除し、幼魚の浮き袋がちょうどよく膨らむようにスキーマーを使う。温度は
19-21℃である。水圧システムは開閉できるものとする。水は海もしくは海井戸から直
接ポンプでくみあげ、一般的には砂と回転ふるいを使って機械的にろ過する。合成基層
を通じて生物学的にろ過し、ときに紫外線で処置する。
種と年齢にしたがって、特定の環境パラメータが使われる。スズキの場合、照明はよ
わく、最初の 15 日は 30-70lux で、徐々に 300-500lux にあげる。タイでは光は最初か
ら 200-300lux と照度が高い。最初の水の取り込みは、タンクの幼魚沈殿が減少するよ
うに、タンクの底から行う。
飼育法は、集中的であっても、精密で自然である。絶えず幼魚に注意を払い、ストレ
スはすべて軽減する。抗生物質が使われることはまれである。一般的にその後の成長と
生存能力が低いので、病気の場合、その株(stock)は処置されるというよりは、処分
される。
考察
集中的に飼育された海洋魚稚魚産生で使われたテクノロジーを要件ごとに分析する
に当たり、以下の点に留意すべきである。
選ばれた培養種は自然環境で見出されたのと同様である。遺伝子変化を受けなかった
し、三倍体化など染色体変化を行わない。しかし、実験は進行中で、このような動物は
最終的には市場に出てくるであろう。
51
給餌生活の初めから、2-3年後のマーケティングまでに、海洋魚の体重は
10,000,000-20,000,000 倍に増加した。孵化相に相当する最初の 4 ヶ月間に、体重は
1000-5000 倍に増加する。したがって、この期間にしたどのような過失も、生存および
最終産物の形態学的様相に不利になる。事実、孵化場の操作者が技術的に優先すべきこ
とは、魚群の健康維持のため最適条件を確保することである。飼育は集中的であっても、
ごく自然な条件で行われる。過剰強化に関する研究は、この状態を変えるであろう。
大多数の事例では、配偶子は、成熟の日と配偶子の放出に影響する熱光周期サイクル
を変化させることによって、ほぼ自然な方法で得られる。産卵をホルモン注射で誘発す
るとき、飼育者(breeder)が施す処置が最終産物を変える可能性は殆どない。一方、
最近孵化した幼魚の出現と最終産物の間の時間は、代謝されないであろう考えられる潜
在的有毒産物を 10,000,000~20,000,000 倍に希釈する。他方、可能性があるペプチド
ホルモン注射を除くと、飼育者(breeder)が行うすべての処置は、将来市場に出る動
物の成長期に受ける処置と同じである。
現在、幼魚の最初の給餌は、生餌で構成されている。選ばれた餌が B.plixrilias と
A.salina の場合、生息環境が異なるので、自然環境でスズキやタイに摂取されるチャン
スがほとんどないが、人間の消費で使われる多くの他の魚種に摂取される。多不飽和脂
肪酸とポリペプチトによる濃縮(enrichment)は、幼魚が自然生息環境では見つけたと
思われるが、これらの 2 種のプランクトンを含んでいない野生動物プランクトン中に存
在する産物による生化学面での埋め合わせを表す。濃縮に用いられる不飽和脂肪酸は、
自然海洋に由来する。
離乳とその後の生育に使う人工餌は、自然養魚もしくは大きい養殖産物をベースとし
ている。どの自然システムでも、汚染の可能性は存在する。多くの場合、水産養殖動物
は、食物連鎖で濃縮現象に悩む野生沿岸動物種より汚染が少ない。それにもかかわらず、
成長ホルモンの使用実験で、この結論は変わることがあるであろう。
合成餌の処方は、意図する動物の生化学組成によりまた代謝必要性により誘導される。
それはしたがって、利益上の理由から、他の農業栄養活動からの種々の副産物(骨粉、
羽粉など)とバイオテクテクノロジー由来の産物(油、イーストなど)を使用している
にかかわらず、肉と感覚刺激に反応する性質が、野生基準の性質と同じである動物の生
産につながる。このことはいろいろな場合に行われる感覚刺激試験で確認され、捕獲品
と養殖品の間で著しい差は示されなかった。それにもかかわらずこのレベルでは確実に
進歩しており、集約孵化場の枠組みを超えている。
52
市販品と野生標準の類似性を実際に変える唯一の点は、幼魚飼育の最初の技術ミスと
関係する。このことは屈曲のある個体の生産につながり、浮き袋のかわりに食欲をなく
す黒っぽい区域を呈する。それにもかかわらず、これらの動物は正常な種と同じように
食欲をそそると報告され、ヒトの健康を脅かすものではない。それは孵化場から出ると
きに一般的に分別され、処分されるので、これらの魚では比較組成分析はおこなわれな
かった。
最後に繁殖種として使われる魚消費のマーケティングは、産卵誘発ではペプチドホル
モン注射を経て、倫理的な問題を提起する。過去にヒト健康問題となったステロイドホ
ルモンと対照的にペプチドホルモンは急速に代謝され、数日の時間がたつと消失するこ
とを知ることは重要である。拡散が遅く排卵だけでなく成熟に影響する、ホルモン移植
がさらに集中的に使われているとき、この問題はさらに深刻になるリスクがある。
現状で、上記の2つの問題(すなわち野生標準の遵守と、生涯にホルモン注射を受け
た。
結論
繁殖種のマーケティング)と、環境の汚染物質残留物による動物で考えられる汚染を
除いた、海洋魚孵化場で用いられる技術処置法は、市販製品の食物安全性にマイナスの
影響を及ぼすようにはみえない。しかし、遺伝子的改変動物(3倍体)もしくはバイオ
テクノロジー由来産物(イースト、藻、成熟もしくは成長ホルモン)が普通のことにな
るのであれば、現在の結論の再評価をおこなうべきであろう。この目的に関連する試験
を、近い将来行わなければならない。
53
ホタテ貝における麻痺性貝毒の封鎖と生体内変化
野生株(wild stock)の捕獲と水産養殖バイオテクノロジーの食物安全性関連
Dr Allan D. Cembella1 Dr Sandra E. Shumway2
1 カナダ
Nova Scotia Halifax, 国立研究委員会、海洋バイオサイエンス研究所
2合衆国、Maine、West Boothbay
Harbor,Bigelow
海洋学研究所海洋資源部
序文
藻に由来する海洋毒素(藻毒素)は、高いヒト急性毒性がある生物学的活性化合物の多
様な群である。麻痺性貝中毒(PSP)に関与する神経毒素は、ホタテ貝に蓄積すること
が知られている最も強力な生物毒素である(図1)。ホタテ貝は北アメリカでは麻痺性
貝 中 毒 ( PSP ) の 頻 度 の 高 い 原 因 で は な い が 、 全 ウ ミ ホ タ テ 貝 ( placopecten
magellanicus)(Medcof ら 1947,公衆衛生研究所と疫学ワシントン支部、
未発表 1978) 、
紫ちょうつがい岩帆立貝(Crassadoma gigantean=Hinntes multirugosus)(Sharpe
1981)とピンクホタテ貝(Chlamys
rubida)と spiny(chlamys
hastata)ホタテ貝
(養魚と海洋部、1989)の摂取が原因で病気と死を生じた。蓄積した PSP 毒素による
まれな死亡はアジアの国では、特にフィリッピンと日本で記録されている(Estudillo
and Gonzales 1984;Nomata, pers
comm.)
ホタテ貝を含む 2 弁貝は、毒性海洋微生物および深海底微生物のろ過摂食により、組織
に PSP 毒素を封鎖している(Shumway, Selvin と Schick 1987)。温暖な水で PSP を
生 じ る 微 生 物 は 、 頻 度 の 高 い 汎 存 種 渦 鞭 毛 虫 属 Alexandrium ( Protogonyaulax
catenella/tamarensis 種 複 合 体 ) も し く は そ う 頻 度 は 高 く な い が 鎖 形 成 種
Gymnodinium
catenatum(Taylor 1984,Shimizu
1987)である。北アメリカや日
本のように Alexandrium ブルームが定期的な事象である区域(にしはま、1980、おが
たら 1982、GILLS ら,1991)で、PSP リスクは、ホタテ貝産業を著しい不況にする影
響がある。
食物安全性規制とホタテ貝資源の利用
主な商用養魚は野生ホタテ貝集団に依存している。そして選択種の水産養殖は、利用さ
れる海洋食物種では、ますます重要な要素になっている(Hardy 1991,Shumway 1991
そのなかの参考文献)。ホタテ貝水産養殖と野生種の捕獲は、毒性藻もブルームが慢性
的な季節的事象である地域でも、しばしば行われている(Shumway 1990,1991)。この
54
ような毒性発生にかかわらず、北アメリカでは閉殻筋のみが通常消費されるので、ホタ
テ貝はかならずしも PSP モニタリングプログラムに含まれていない。しかし、日本、
オーストラリア、ヨーロッパ諸国を含む他の諸国では、性腺が付いている(魚卵が上)
ホタテ貝は人気のあるシーフードである。合衆国では州間貝衛生会議(ISSC)規制が
帆立貝に適用されてきた。
毒性ブルームになりやすい区域でホタテ貝水産養殖を強化する努力、全ホタテ貝および
魚卵ホタテ貝での国際貿易の拡大は、重要な資源の安全性に関する公衆衛生面での懸念
を呼び起こしてきた(西谷と Chew1988、Ahmed1991、Gillis ら 1991)。
合衆国の国立海洋漁業サービス(NMFS)と食品医薬品局(FDA)、ならびにカナダ漁
業・海洋庁の捜査局は、現在魚卵ホタテ貝と全ホタテ貝の認定法を作成中である。この
規制問題が解決するまで、ホタテ貝資源の利用は厳しく制限されることになる。
ホタテ貝における PSP 毒素蓄積と解毒
アメリカとカナダ漁業セクターに区切られている北西大西洋岸(40-43
N
66-70W)
の ジ ョ ー ジ バ ン ク 区 域 は 、 ウ ミ ホ タ テ 貝 に 関 す る 豊 富 な 捕 獲 漁 場 ( placopecten
magellanicus)である。.Bourne と Read(1965)は昔、ホタテ貝閉殻筋に付着した性
腺とマントルの市場販売をジョージバンクから提唱した。しかし、アメリカセクターか
ら高い PSP 毒性の発見(White ら 1993a)、および通常の限界をこえる(80μ
gSTXeq/100g貝組織)PSP 毒性レベルによるほとんどのカナダセクターの魚卵漁業の
最近の閉鎖が、この提議を弱いものにした。
マウスの生物学的検定データをベースとする以前の現場試験は、ホタテ貝の PSP 毒素
レベルが季節によってもまた地理的な位置によっても変動することを示した(Bourne
1965,Jamieson and Chandler 1983)。PSP 毒性に関するホタテ貝モニタリングに関す
る問題は、同じ場所からそれぞれの試験標本の間で毒性の変動が高いことによりさらに
深刻になった(Gillis ら 1991、White ら 1993b)。Jamisen と Chandler(1983)は、
東カナダの Fundy 湾からのホタテ貝の毒性は、秋と冬にピークになるが、そのときの
Aledandrium ブルーム毒性は全く目立たないことを指摘した。毒性の変動は、疑いな
く、毒性ブルームのタイミング、残留性、程度、細胞ごとの特異な毒性、生物を汚染す
る毒性組成、ホタテ貝代謝におよぼす環境の効果、ホタテ貝集団間の遺伝子型の差によ
るものである。
ろ過摂食二弁性軟体動物の中で、ホタテ貝は、何ヶ月から何年の期間で PSP 毒素の長
期保持が可能な種として分類される(Medoof ら 1947,Jamieson と Chandler 1983,
Shunmway,
Sherman-Caswell,
Hurst
55
1988)
消化腺とマントルを含む特定組織は 1 年中有毒である(bourne 1965,Shumway,
Sherman Caswell , Hurst 1988)
冬の間でさえホタテ貝の慢性的に高い PSP 毒性を説明する高度の仮説は次の通り: i)
冷水における基礎代謝とろ過活性の低下
ii)さらに毒性の誘導体への毒素生体内変換
iii)毒性渦鞭毛虫の不可解な水面下ブルームの存在
iv)蓄積し沈殿物で冬を越す毒性
深海底休止嚢(ヒピノゾイト)の摂取
マイヌ湾ステーションからウミホタテ貝による PSP 毒素の蓄積、生体内変化、除去の
時間空間的変化は、1988-89 年に詳細に検討された。
(Cembella and Shunmway 1991)。
PSP 毒素組成と組織特異性毒素濃度は、蛍光検出による高速液体クロマトグラフィー
(HPLC-FD)を使って沖(深さ 80m)と沿岸(深さ 20m)ステーションから複製(n=
6)個体に関し週単位(冬を除く)で測定した(Sullivan と Wekell 1986)(図2)
一般的に AOAC マウス生物学的検定で測定された通り、Placopectenn 中の PSP 毒素の
ホタテ貝全体に対するそれぞれの組織コンパートメントの割合は、以下の通りである
(重要性順)消化管(肝すい臓、肝臓)>マントル(へり)>えら>性腺(魚卵)>閉
殻筋(Bourbne 1965, Watson-Wright ら 1989)。季節変動にもかかわらず、このパタ
ーンは P.magellanicus の沿岸と沖集団の HPLC 分析で実質的に確認された(図 2)。重量
特異的ではあるが 、特に 1988 年の間は、マントル組織中の PSP 毒性は消化管を上回
っている。これらの2つの組織、マントルと消化管を切除することにより、毒性全体の
90%以上が除去される。種々の組織中の PSP 毒素の相対量と絶対量は不安定状態であ
る。代謝変換のほかに、毒素は動いて、組織コンパートメントの間を移行する。たとえ
ば、日本のホタテ貝 PAtinopecten yessoensis の消化管で蓄積された PSP 毒素は分泌
され、まわりの海水にもれるまでにマントルに移動する(井口ら,1990)
性腺組織の PSP 毒素レベルは、北アメリカと多くの国で受容されている人間の消費の
通常限界(80μg
STXeq/100g)以下である。ほとんどの標本は AOAC マウス生物学
的検定の検出限界(30-42μgSTXeq/100g)以下である。ホタテ貝腸の部分が性腺を通
過するという事実から予想されるように(bourne 1955)、性腺における最大 PSP 毒性
は消化管の毒素レベルが最大になったときに生じる。まれではあるが、通常限界をかな
り上回る PSP 毒素レベルが性腺で認められた(微生物課、衛生福祉部、カナダ、Black’s
港、New Brunswick,カナダ、未発表
Cembella、Shumway 1991)それにもかかわら
ず、性腺における PSP 毒素を他の組織の濃度、全体毒素負荷と直接関連させようとい
う試みは成功しなかった(Watson-Wright ら 1989,Cembella Shumway 未発表データ)。
閉殻筋は、毒素レベルが他の組織で非常に高い場合でも、対応する内臓よりPSP毒素が
56
少なく含まれている。例外的な環境で、通常限界を上回るレベルは認められてきたが(の
ぐちら、1984)事実ホタテ貝閉殻筋は、検出可能なPSP毒素がない(medcofら 1947、
Bourne
1965、Watson Wrightら 1989,Shumway 1990,Gillisら 1991)1988 年の夏の
間に収集されたMaine湾の少数の標本は、HPLC-FDで測定されるとおり検出可能な
PSP毒素を含有していた(大部分はGTX1+4とGTX2+3)。相対的な重量特異的毒
性は全組織中の全体毒性の1%を上回らなかった。(図2)閉殻筋のPSP毒性の、確か
な推定は、まわりの内臓の毒性からの外挿で行われた(Beiler
1991、Watson
Wright
ら 1989、Cembella とShumway 、未発表データ)
MAINE湾ホタテ貝からのPSP毒素プロフィールの分析は、毒素組成は毒性の原因とな
る渦鞭毛虫(Alexandrium 種)の組成とかなり異なることがあるという前の所見を支
持する。ホタテ貝における最大PSP毒性は、毒性渦鞭毛虫のピーク細胞密度と通常は同
期でない(こだまとおがた)。ブルーム出現と毒素の最大体負荷の間の重要な遅滞期は、
一般的に観察される。毒素プロフィールで、渦鞭毛虫で支配するそう強力でないN-スル
ホカルバモイル毒素(たとえばC1 とC2)から毒性の高いカルバミン酸誘導体(例
GTX
s、NEO、STX)までのかなりの変化は、ホタテ貝消化システムの代謝変換と物理化学
過程の結果として生じることがある。
Patinopecten
yessoensis(Oshima1991)と Pecten
maximus(Lassus ら,1989)に
よる対照解毒実験で、異なる組織の間の解剖学的分布と、毒素プロフィールは経時的に
変化することが示された。特に Pecten maximus で GTX3,C1,C2 の漸次的減少は、解
毒の後期相中に GTX2増加をともなった。Patinopecten yessoensi で GTX1+4が
減少すると、マントル組織で GTX2+3が増加し、一方腎臓では、GTX+4 が減少する
と、NEO と STX が対応して増加した。このような推定上の生体内変換は N-スルホカ
ルバモイル基の消失、GTX2+3のエピメラーゼ化、N-1 ヒドロキシル部分の減少、C-11
におけるヒドロキシ硫酸基の消失と一致していた(図1)。毒性の少ないスルホカルバ
モイル誘導体からカルバミン酸類似物までの、ホタテ貝組織内の毒素生体内変化は、
P.magellanicus で 経 時 的 に 観 察 さ れ る 毒 性 の あ る 程 度 の 増 加 を 説 明 し て い る 。
(Hsu1979, 清水と吉岡
1981)
Maine 湾からのホタテ貝の相対 PSP 毒素量(%モラー)の実質的な差は、季節変動と
集団間の地理的差よりも、種々の組織コンパートメント間でさらに明らかであった(図
2)。消化管とマントルの毒素組成は同様である傾向があり、C1+C2、GTX1+3 が支配
していた。えら組織の PSP 毒素プロフィールは極端に一貫性がなかったが、しばしば
GTX1+4 のかなりの部分を含んでいた。えらでは毒素 C1、C2 は 1988 年と 1989 年の
間の沿岸集団で明らかに優勢であり、しかし、オフショア株(offshore stock)ではあては
57
まらなかった。性腺中の PSP 毒素プロフィール(毒素が存在するとき)は C1,C2,
GTX2+3 が優勢で、C1+C2 と NEO は相対的に低下しており、GTX2+3 と GTX1+4 は
同時に増加し、沖集団については 1988 年夏の終わりに向かって出現した。これはどの
組織内でも、生体内変化に関する最も明らかな証拠となる。サキシトキシンは(STX)
消化管、マントル、えら組織で重要なトキシン成分で、性腺と閉殻筋ではまれである。
種々の組織の中では、カルバミン酸/N-スルフォカルバモイル毒素比で明らかな体系的
な季節的傾向はなかった。
遺伝子操作と実質的同等性
貝株(shellfish stock)の増強に適用した遺伝子育種技術は、一般的に細胞遺伝子およ
び分子法に小区分される(Allen による考察,1987)。貝を遺伝子操作する水生バイオテ
クノロジーにおける最新の努力は(従来の選択繁殖をこえて)、多倍体、一般的には 3
倍体状態の誘発である。外来遺伝子材料の貝ゲノムへの挿入(トランスジェニック誘発)
と高度な組み換え DNA テクノロジーへの挿入は、なお予備段階である。そしてこれら
の育種技術は商用的規模では、まだホタテ貝に適用されない。バイオテクノロジー操作
の水産養殖への理論的利点は、以下の可能性がある。i)成長率上昇 ii)病気抵抗性と寄
生虫抵抗性増強 iii)生殖サイクルの一時的コントロール iv)若魚死亡率の減少。不利
なリスク、すなわち有害影響を伴う逸出と、遺伝子操作株(genetically engineered
stock)と野生集団との異種交配は重要な考慮事項であるが(Maclean And Penman
1990)技術的には食物安全性の問題ではない。
アメリカカキ Crassostrea Virginica(Allen 1987)で、うまく開拓し発展した育種技術で
ある3倍体の誘発は、湾ホタテ貝Argopecten(Tabarini 1984)で達成された。しかし、
商用水産養殖への純利益はなお疑わしい。表面上は 、性腺産生の遅れは、体性成長を
強化し生殖サイクルを通じて組織品質を維持しなければならない。海洋藻毒素による貝
汚染に関する重要な問題は、自然集団について決定される毒性蓄積と、生体内変化動態
が遺伝子改変水産養殖株(modified aquacuculture)に外挿される程度である。推論と
して、毒性測定に関する食物安全性規制と適切な分析方法論は、修正を必要とし、実質
的同等性の考えが適用できるであろうか?現在では、このような判断は主に帰納的であ
り、自然集団と水産養殖システムで使われる遺伝子操作種で、バイオトキシン傾向を比
較する試験は存在しないからである。どの場合でも3倍体株(triploid stocks)は、野
生型と著しく相違しておらず、実質的同等性観念の脅威にはならないと思われる。PSP
毒素は内因性生合成を通じてというより、外因性環境源から貝が獲得するので、このよ
うな毒素の代謝と排泄に対して、遺伝子改変が劇的な質的影響をおよぼす推測上の理由
がないであろう。
58
成長率の変化、基礎代謝(グリコーゲン貯蔵を含む)生殖生理学、性腺容積
染色体操作およびもしくは組み替え DNA テクノロジーから生じる成長率、基礎代謝(グ
リコーゲン貯蔵を含む)、生殖生理学、性腺容積における変化が、間接的に毒素異化と
除去の動力学に、おそらく毒素成分の組織分割に影響する可能性が考えられる。遺伝子
操作の不明な多面的効果は、特に消化管で PSP 毒素生体内変化をもたらす酵素の合成
と活性を変えると思われる。しかし、このような変化が、PSP 毒素モニター戦略、ある
いは毒素の分析育種技術の大幅な修正を十分正当化するということは考えられない
結論
個々の組織で藻毒素レベルを特に強調する食物安全性指針の確立は、ホタテ貝が全部も
しくは閉殻筋以外の組織とともに販売される場合に必要である。
ホタテ貝養魚者と規制当局は、藻毒素に関連する可能性あるリスクと、毒性藻に曝露さ
れた種々の帆立貝製品販売がヒト健康におよぼす影響にすぐに気づくべきである。
全てのホタテ貝もしくは魚卵ホタテ貝の安全な販売は、しばしばホタテ貝に見られる毒
素保持時間が長く、PSP 毒性レベルが高い場合に、経済的にもヒト健康関連の点でもリ
スクの高い提案である。
外因性海洋バイオトキシン蓄積については、
(特に、ホタテ貝の PSP 毒性)野生集団か
ら発展した実質的同等性の概念を、遺伝子操作による類似の水産養殖魚株(genetically
engineered aquaculture stock)に適用するのは合理的である。
謝辞
著者は R.LArocque,I、St Pierre, N.Lewis の技術支援に感謝します。
Maine 湾産ホタテ貝の PSP 毒素に関する現場試験は、ニューイングランド漁業発展協
会 に授 与され た国 立海洋 大気 局(NOAA) か ら の助 成金共 同契 約(# NA- 90 -
AA-HSK030)による資金援助を受けました。表示された意見は必ずしも NOAA もしく
はその下部組織の意見を反映するものではありません。本論文は NRC
て発表されました。
59
No.34833 とし
参考文献
匿名(1991a)”DNAP 植物、イーストはヒラメ凍結防止を発現“McGraw-Hill’s
Biotechnology News wrtch 11(9)2
匿名(1991b)“付加価値の高い多糖類”
French
Technology Survey 12/1 月:3
Arthur, R and Shariff, M (1991)“東南アジアでの国際魚病害対策について“INFOFISH
International 3:45-48
Austin, B(1989)”海洋バクテリアからの新製剤化合物“Journal of Applied Bacteriology
67:461-470
Boyd、M.R., Shoemaker, R.H., Cragg, G.M. Suffness, M(1988)“国立癌研究所の抗癌
剤発明プログラムにおける海洋生物学検討の新たな手段”C.W. Jefford, K.L. Rinehart
and L.S. Shield (編集)製薬と海
Lancaster, ペンシルベニア、Technomic Publishing
Company, Inc., pp27-44
Bull, A.T., Holt, G and Lilly, M.D.(1982)バイオテクノロジ、国際傾向と視点、パリ、経
済協力開発機構
Colwell, R.R.
Lipton,D and
ける海洋バイオテクノロジー
Zilinskas
R.A.(出版中)米国、日本その他の国にお
College Park、MD:
Maryland
Biotechnology
Institute
Colwell, R.R.and Zilinskas
R.A. (1991) “米国
委員会
州と製剤研究”Biofufur
106:87-91
Costerton W. and Lappin-Scott, H.M.(1989) “バイオフィルムにおけるバクテリア行動
“ ASM News 55:650-654
Fox, J.L.(1992)
“トランジェニックなまずにおける USDA スナール“バイオテクノロジー10:492
Ho,M.Y.K.,
Rechnitz、G.A.(1992)
“バイオセンサーの紹介“
R.M.中村、Y,笠原、G.A. Rechnitz(編集) 1990 年代の免疫
60
ワ シ ン ト ン D.C.
分析とバイオセンサーテクノロジー
アメリカ微生物学会
pp275-290
Holloway,M. (1991) 汚染した海岸
Scientific American 265:102-115
Huq A., Colwell, R.R., Rahman , R., Ali, A., Chowdhury, M.A.R., Parveen , S., Sack
D.A.
Russek-Cohen , E.(1990) “蛍光モノクロナール抗体と培養法による水生環境に
おけるコレラ菌の検出
海洋委員会
応用と環境微生物学
工学と技術システム委員会
海洋水産養殖
成長への機会
56(8)2370-2373
国立研究委員会(1992)
Washington, D.C., National Academy Press
Meyer, F.P. (1991) 水 産 養 殖 疾 患 と 健 康 管 理
Journal of Animal Sciences
69:4201-4208
Rechnitz, G.A.
合衆国委員会
(1988) バイオセンサー
Chemical and Engineering News 66:24-36
技術評価局(1991) 海洋油もれのバイオレメディアーション
ワシント
ン D.C 技術評価局
Zilinskas
R.A.
Lundin
C.G.(1992)開発途上国に関する海洋バイオテクノロジー
Washington,D.C 世界銀行
61
第2部
GNE第IV作業部会の考察と結論
水産バイオテクノロジーと食品安全性に関するOECDシンポジウムに続き、バイオテク
ノロジー安全性専門委員会(GNE)の第IV作業部会の会合が 1992 年 6 月 13 日にもたれた。
本作業部会ではシンポジウムで確認された主要な考察点を展開し、いくつかの結論に到達
した。これらの考察点および結論を、以下の節にフランス語訳とともに示した。
62
考察
シンポジウムでの発表は、食品もしくは食品材料として使用される幅広い領域の水産生
物に関する題材に及んでいる。これらの発表により、幅広い議論が交わされた。
発表およびそれに続く討議において、水産生物を食品として利用するための多様な管理
システムについて言及された。話題とされたシステムは、閉鎖系もしくは開放系の水産養
殖システムでの養殖から、「天然資源」生物に対する漁業や収穫にまでわたった。また、水
産養殖での生物の孵化が行われる放流システムについても言及がなされた。このシステム
では、水産物を囲いのない水域に放流資源として導入し、その後これを収穫するものであ
る。これらの管理システムそれぞれに対し言及はされたものの、主な焦点は水産養殖に当
てられた。しかしながら、水産養殖を定義する必要性はないと思われた。
主要な考察の一つは、水産養殖された水産生物とより広い水中環境との密接な関係を認
識することであった。この関係は、たいていの場合、多くの水産養殖システムで海洋にケ
ージを設置しているという事実からもたらされる結果である。水産生物を水産養殖のケー
ジ内に閉じ込めておくことの困難さに対する言及がいくつかなされ、事実、これらのケー
ジからの逸出は日常的な出来事として知られている。
近年の研究では、研究および開発段階において、例えば池およびタンクのような巧妙に
設計された封じ込め設備の使用により適切な閉じ込めが可能であることが示されている。
食品として利用されている水産生物内で検出される様々な毒物の性質について、徹底し
た考察がなされた。これらの毒物の多くは、食品生物にとって外因性により生産されると
思われ、大概の場合は微生物由来である。多くの個体集団において、個体ごとに毒物レベ
ルの大きなばらつきが見られる。このばらつきは、多くの場合、外因性毒物源への曝露の
度合いに依存したものである。参加者たちは、現在のところ内因性に生産された毒物はあ
まり知られていないように思われる、との見解を発表した。
食品としての陸生生物と同様、水産生物の新しい特性についても、食料品の性質にもと
づいた考察、およびこれまで安全に利用されてきた類似の既存食料品との比較がなされな
ければならない。最新バイオテクノロジーを用いた育種技術による改質がもたらす潜在的
な二次効果として、水産食品生物と外因性毒物との相互作用が改変される可能性があるこ
とが認識された。しかしながらそのような状況では、製品の安全性評価は、これまでと同
様、毒物に関する知識およびその検出方法に依存することになる。
63
薬剤の使用、耐病性のある生物の育種についても、水産養殖の生物という観点から話し
合われた。抗生物質などの薬剤は食品安全性に影響を与えうる。多くの場合、その使用に
関しては勧告が定められている。これらの勧告はたいていの場合、投与後の明示期間(す
なわち、投与中止期間)をふくんでおり、その期間中に家畜を食料品目的で屠殺すること
は禁じられている。種々の水産生物で三倍体を誘発するために使用されている処理の安全
性、およびその処理が食品組成に及ぼす影響について、詳細に話し合われた。
ある水産食品生物がヒトに対し毒性のある化合物を含んでいたり、あるいは様々な薬剤
の投与を受けていたりする可能性はあるものの、これは特に、モダンバイオテクノロジー
に限られた問題ではないということが強調された。これらの全事例において、それらの製
品の食料としての安全利用は、これまでと同様、残留化学物の適切な安全レベルの認識に
依っている。バイオテクノロジーの最新技術によって、この必要性が変わることはないと
思われる。
水産生物の逸出についても話し合われた。これらの逸出が食品安全性に対し影響を及ぼ
しうることが認識された。というのも、養殖場から逸出した生物(特に魚類)やその子孫
がその後捕獲され、食品として利用される可能性があるからである。そのため、食品安全
性に影響を及ぼす可能性のある処理や技術を水産養殖で使用する場合には、これらの逸出
の可能性について認識しなければならないと思われた。
同時に、水産養殖が環境に及ぼす潜在的な影響についても簡潔に話し合われた。これに
は、養殖場から逸出した生物以上の問題も含まれている。例を挙げれば、抗生物質が水産
養殖の囲い近辺の野生集団に影響を及ぼしていることを示す研究に関して簡潔な言及がな
されたが、このような影響が近接区域を越えてどの程度まで広がるものであるかについて
は明らかでない。しかしながら同時に、環境への影響に関する詳細な考察は重要な問題で
はあるものの、本シンポジウムの主要な焦点が食品安全性であることから、後の機会へと
先送りされるべきであると確認された。
その他のいくつかの一般的な問題についても簡潔に話し合われた。それには、水産生物
から生産された食品に関する消費者の嗜好、そして受け入れの問題がある。特に、食品の
安全性とバイオテクノロジーの情報に関する一般とのコミュニケーションについて、さら
なる努力が必要であると示唆された。
最後に、将来の研究の必要性が話し合われた。下記の特定の問題が認識された。
i)
代謝や解毒など、毒物に関する情報がさらに必要であること、とくにこれら毒物の検
64
出方法の向上が必要であり、食品中の毒物が健康におよぼす重大性の評価のためのデ
ータが必要である。
ii)
水産生物から生産した食品の栄養価について更なる研究が必要である。
iii) ファミリアリティが不足している生物種について、基本的な生物学的な知識がさらに
必要である。
これらの問題を認識するにあたって、これらの必要性のほとんどは最新バイオテクノロ
ジーに関連した食品安全性に由来するものではなく、一般的な食品の品質向上と関連した
問題である、ということが強調された。
65
結論
シンポジウムで発表された題材は、それに続く考察と同様、食品あるいは食品材料とし
て利用される水産由来の生物に関連した幅広い問題に及んでいた。シンポジウム自体に続
いて GNE の第 IV 作業部会の会合が持たれ、そこでシンポジウムでの課題が話し合われ、
水産バイオテクノロジーと食品安全性に関係する次の結論に達した。
(家畜)動物が健康であると思われる場合、これは当該動物を食して安全であるという
指標となる、という概念について話し合われた。しかしながら、水産食品生物が明らかに
健康であるということは、それ自体としては食品安全性に関して役立つ指標ではない。な
ぜならば、ヒトに対し毒性のある外因性もしくは内因性由来の化合物を含有している種が
数多く知られているからである。これらの個体は、たいていの場合、その毒物に対しある
程度の耐性を持つため、健康であるように見える。
OECD の報告、
「最新バイオテクノロジーにより作られた食品の安全性評価:概念と原理」
では、次のようにこの概念を記述している。
「一般的には、新系統の哺乳類もしくは鳥類で、
健康であると思われるものから得られた食品は、それらの動物が派生した元の動物品種と
安全性において同等である、と証明されている。」健康的な外見という概念がこの意味にお
いて適用され、安全性評価のための他の性質と併用で適用されるならば、水産動物から得
られた食品および食品成分に適用した場合にも、利用価値を持つであろう。
毒物を含有する水産生物に最新バイオテクノロジーの技術を適用することによって、ヒ
トの健康に対するリスクが増加することはまずないだろう、と一般的に考えられている。
最新の育種技術が、その作用を改変させるようなこれらの毒物の代謝や特性に影響を及ぼ
すということはありえるであろう。しかしながら、そのような状況においては、それらの
生物の安全性評価は、これまで同様、毒物に関する知識と検出法の技術に依存することに
なるだろう。その結果、ある種の水産食品生物がヒトに対し毒性のある化合物を含有して
いる可能性があると言う事実は、実質的同等性の概念適用の価値を減ずるものではない。
同様に、ある種の水産生物は、環境からその他の毒性汚染物を蓄積する。これに加え、
水産養殖で生物に薬剤が投与される可能性もある。それぞれの場合において、食品として
の生物の安全利用は、これまでと同様、残留物の適切な安全レベルの確認に依存している。
バイオテクノロジーの最新技術によりこの必要性が変わることはないであろう。
最新水産バイオテクノロジーにより作られた食品もしくは食品材料に関し、実質的同等
性の原理の適用を減ずる、あるいは無効化する問題点は認められなかった、と結論付けら
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れた。しかしながら、いくつかの事例において、既存の種における適切な情報が不足して
いる可能性があるということも認識された。このデータ不足は、新しい食品や食品材料と
の比較をする際に問題となる可能性がある。この問題の原因は、部分的には、食品生産に
関与する多くの水産生物について、陸生の食品動物や植物と比較してファミリアリティが
少ないことにある。
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原本は題名“Aquatic Biotechnology and Food Safety”ISBN
9264140638, ©1994
で経済協力開発機構(OECD)から発刊されています。
本翻訳は OECD の許可を得て行ったものであり、OECD の公式翻訳ではありません。
www.oecd.org/publishing/translations
www.oecdbookshop.org
(OECD発行物の翻訳版)
(OECDのオンラインブックショップ)
www.sourceoecd.org (OECDのe-ライブラリー)
www.oecd.org/oecddirect (OECD の題名変更サービス)
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