バイオテクノロジーが未来の食品を形作る8つの方法

In the past several decades, バイオテクノロジー has brought us staggering breakthroughs that have changed our lives for the better.  From low cost insulin, to personalized genetic testing, to bioluminescent transgenic fish, the advances made in biotechnology have brought an enormous amount of possibilities for the future.  It’s no surprise that these technological developments have found their way into our food and will continue to shape the future of food.  While legislation and regulations over GMOs and bioengineered additives are still being worked out throughout the world, these products and companies are important examples of how these technologies can make an impact on how we eat.

Flavr Savr Tomato

のです。 Flavr Savr トマト は、遺伝子組み換え作物（GMO）として初めてFDA（米国食品医薬品局）に認可され、商品化されました。 1994年、カルジーン社の科学者は、トマトの自然な軟化を妨害することで、熟成プロセスを阻害することに成功した。 細胞壁の分解に関わる酵素の生成を阻害するアンチセンス遺伝子を用いて、従来のトマトよりもはるかに賞味期限の長いトマトを栽培することができたのである。 当初、Flavr Savrは店頭に並んでいたが、遺伝子組み換え食品に対する世間の反発など、さまざまな問題が発生し、市場での業績は低迷した。 結局、カルジーン社はモンサント社に買収され、Flavr Savrトマトは棚上げとなった。

ゴールデン・ライス・プロジェクト

また、1990年代前半には ゴールデンライス, a genetically-enhanced rice used to address the growing challenge of vitamin A deficiency in the diets of the 140 million children affected by malnutrition.  Normal cultivars of rice have the ability to synthesize the beta carotene, a precursor to vitamin A, in its leaves but those genes aren’t naturally expressed in the rice grain itself.  By introducing three biosynthesis genes into the rice plant that allow it to synthesize beta-carotene in the edible endosperm, a biofortified rice with a golden hue was created.  In 2005, a リサーチ team at Syngenta released a high-yielding golden rice strain containing 23 times more beta-carotene than the first golden rice variant.  The same method has been used to transform other staple crops including bananas and sorghum. While golden rice still has yet to see full deployment in any country due to limited evidence of bioefficacy in undernourished children, biosafety permits were recently applied for by the International Rice Research Institute in early 2017 to continue conducting studies on golden rice for use in the Philippines.

エボルバ

バニラの香りの主成分であるバニリンは、1世紀以上も前から重要な商品フレーバーとなっている。 従来、石油化学原料や木材パルプを原料として製造されていたが、天然のバニラを原料とした場合、コストが高く、供給が不安定であるため、食品に使用されるバニラ香料の大半は合成品である。 2011年、スイスの エボルバ International Flavors and Fragrances社と共同で、パン酵母のゲノムをバイオハッキングし、入手しやすい糖分を主な原料として微生物にバニリンを生産させることで、発酵による香りの分子の生産方法を開発しました。 この方法は決して安価ではありませんが、化学物質から直接合成されたものではないため、天然のバニリンと表示することができ、持続的に大規模な製造が可能です。

不可能な食品

スタンフォード大学のパトリック・ブラウン教授は、サステイナブルな植物素材を使って肉の味を再現することで、食品業界に革命を起こすチャンスがあると考えました。 大豆に含まれる鉄分を含むヘムタンパク質を使えば、ベジタリアン向けの肉製品にはない重要な要素である血の風味を再現できることを発見した彼は、以下のような会社を設立しました。 不可能な食品 は、肉のような風味を持つ代替食肉製品の商品化に向けて、2011年に設立されました。 レグヘモグロビンと呼ばれるヘムタンパク質は、人間や動物の血液細胞に含まれるヘモグロビンと構造的に関連しています。 レグヘモグロビンは、人間や動物の血液細胞に含まれるヘモグロビンと構造が似ていることから、レグヘモグロビンを抽出することは、大豆の根に含まれている低濃度のヘモグロビンからでは、商業的に不可能であると考えた。 しかし、酵母に合成遺伝子を組み込むことで、発酵槽の中で血の味を再現することができ、生産工程のスケールアップに成功した。 インポッシブル・フーズ社が、全米のハンバーガーを植物由来のパティに置き換えるために、一軒一軒のレストランで邁進している間、この遺伝子組み換え酵母は、彼らの「秘密のソース」の重要な源であり続けるだろう。

焦げ付き防止のホワイトボタンマッシュルーム

CRISPR は、世界中の学術研究機関や企業で利用されている注目の遺伝子編集技術です。 最近では、CRISPR技術を利用した ペンシルバニア州立大学の研究者 は、ホワイトボタン・マッシュルームの褐色化の原因となる遺伝子を改変することに成功しました。 野生型のマッシュルームでは、ポリフェノールオキシダーゼ（PPO）酵素により、切断や打撲された組織が空気に触れると褐色化が起こり、見た目が悪くなる。 しかし、CRISPR法により、PPOの合成をコードする特定の遺伝子を削除することができ、30%によって改変されたホワイトボタン・マッシュルームの褐変を抑えることができました。 CRISPR法では、外来のDNAを含む生物を作らないため、米国農務省が定める遺伝子組み換え作物の規制を回避することができました。 この方法は、他の遺伝子組み換え製品に適用される規制を受けることなく、植物性食品の遺伝子組み換えに無限の可能性をもたらすものです。

イチョウ・バイオワークス

また、「The Organism Company」としても知られています。 イチョウ・バイオワークス は、ボストンを拠点とする新興企業で、成長分野であるフードバイオテックの分野で新境地を開拓しています。 彼らは、フレーバー、フード、フレグランスに使用される重要なコモディティケミカルを、発酵プロセスによって生産することを目指しています。 Ginkgo Bioworks社のチームは、遺伝子工学とロボットによる自動化を組み合わせてデザイナー酵母を作り、何千もの遺伝子組み換え微生物をスクリーニングして、収穫量の多い候補を選び、商業規模で香料を生産することができます。 繰り返しになりますが、石油化学製品から製造される合成香料とは異なり、遺伝子組み換え酵母から作られた香料は、天然のものとして表示することができます。これにより、香料会社は、農作物から抽出された香料と比べて、わずかなコストで天然香料製品を提供することができます。 現在、大手香料メーカーのケリー社、ロベレ社、アミリス社、味の素社と提携し、天然香料の開発を進めています。

ニューハーベスト

Synthetic biology isn’t just for flavors and additives.  The members of ニューハーベスト ペトリ皿で培養した細胞だけを使って、完全に持続可能な食肉製品を製造することを夢見て、細胞農業の分野を開拓しています。 生物医学的な目的で組織や臓器を培養するのと同じ技術を用いて、New Harvestチームは、動物の細胞を培養して人間が食べられる肉にする方法の開発に取り組んでいます。 世界中の学術団体とのパートナーシップを通じて、ニューハーベストは、牛肉、鶏肉、七面鳥、牛乳、卵、豚肉など、さまざまな製品の研究を支援しています。 これらの食品素材の中には、実験室規模のペトリ皿での培養に成功したものもありますが、今後の大きな課題は、現在のプロセスで使用されている高価な増殖培地を、より安価で持続可能な代替品に置き換えることです。

食べられるCRISPRプロバイオティクス

ウィスコンシン大学マディソン校の食品科学者たち は、食品を通してCRISPRを投与し、抗生物質に耐性のある細菌に死を指示することができることを示しました。 治療抵抗性の クロストリジウム・ディフィシレ(Clostridium difficile) は、病院や臨床環境で急速に広がる致命的な腸管感染症の原因となっています。 van Pijkeren研究室では、一般的な細菌であるプロバイオティクスを錠剤の形で生きたまま届けるデバイスとして使用し、選択的に感染するウイルスを開発しています。 C. difficile with a CRISPR message that causes enzymatic cuts in the bacterial genome.  These slices in the DNA result in the death of the bacteria.  The advantage of the probiotic over conventional antibiotics is its selective ability to kill only this one type of bacteria, leaving beneficial bacteria intact in their human host to continue serving as an immune barrier against other infectious bacteria.  While still in its early stages, the technology shows promise as a potential tool in the growing arsenal against drug-resistant infections that continue to stress the resources of the medical community.

農作物の生物多様性への影響、アレルゲンとなる副産物の生合成、有害な微生物への抗生物質耐性遺伝子の導入など、遺伝子組み換え技術の長期的な最終的な利益については、いまだに論争が続いていますが、バイオテクノロジーが遠い将来まで、私たちの食と健康を形作る強力なツールであり続けることは明らかです。

—-
Bryan Leは、米国を拠点とする食品科学者で、食品関連のスタートアップ企業や起業家がシェルフ・レディ（保存可能）な製品を開発するのを支援しています。彼に相談する これ.
—
も読んでください。 10 Innovative 食品科学 Startups: From 3D-Printed Candy to Burger-Flipping Robots