世界初、燃料物質である“油”を細胞外に生産する微細藻類の開発に成功：材料技術

大成建設、埼玉大学、中部大学、かずさDNA研究所の4社は、外来遺伝子を導入することなく、燃料物質である“油”を細胞外に生産する微細藻類の作製に世界で初めて成功した。

[遠藤和宏，MONOist]

　大成建設、埼玉大学、中部大学、かずさDNA研究所の4社は2023年4月12日、外来遺伝子を導入することなく、燃料物質である“油”を細胞外に生産する微細藻類の作製に世界で初めて成功したと発表した。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクト「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」の下で開発したものだ。

　微細藻類の一種である「シアノバクテリア（Synechococcus elongatus PCC 7942株）」に対して特定遺伝子の発現を抑制／強化することで、細胞内の燃料物質である遊離脂肪酸（Free Fatty Acid、FFA）を効率的に細胞外に生産することを実現している。

培養した藻類は継続的に燃料生産に使用可能

　今回の藻類では、PCC7942株が有する特定遺伝子の発現を抑制／強化することで、細胞内でのFFAの生産能力を向上させるとともに、生産したFFAを速やかに細胞外に放出させることに成功した。

　遺伝子改変技術を用いてFFAからアシルACP（細胞の膜脂質を合成するための原料となるアシルキャリアタンパク質に脂肪酸が結合した物質）への合成反応を抑え、膜脂質からFFAの生成反応とFFAを細胞外に放出する機能を強化することでFFAの細胞外生産も可能としている。

非組み換え藻類における細胞外へのFFA生産機構［クリックで拡大］ 出所：NEDO

　作製した藻類の乾燥菌体重量当たりのFFA生産能力は、1日当たり31mg-FFA／g-DCW（乾燥菌体重量）で、細胞内油脂生産藻類（1日当たりFFAとして換算した生産能力は10〜120mg-FFA／g-DCW）と比較すると多くはない。しかし、細胞外に生産されたFFAを容易に回収でき、培養した藻類を継続的に燃料生産に使えるため、培養に必要なエネルギーやコストの軽減が期待できる。

開発した細胞外FFA生産藻類の燃料生産イメージ（左）と培養の様子（右［クリックで拡大］ 出所：NEDO

　今後、大成建設などの4社は、開発した細胞外FFA生産藻類のさらなる生産能力向上を図るとともに、藻類バイオ燃料製造システムの構築と実証試験を行い、藻類バイオ燃料の普及と拡大を推進し、脱炭素化社会の実現に貢献する。

　NEDOは、こういった産業用物質生産システムの実証例を増やしていくことで、バイオ由来製品への社会実装の加速や新たな製品とサービスの創出、日本のバイオエコノミー活性化を支援。これにより、2050年カーボンニュートラルへの道筋を示し、バイオものづくり分野における温室効果ガスの排出量削減に寄与する。

開発の経緯

　自然界に生息する微細藻類の中には、油脂などの燃料物質を細胞内に生産および蓄積できる細胞内油脂生産藻類が存在する。この燃料物質は、ジェット燃料やディーゼル燃料の原料として利用可能なため、こうした微細藻類を用いたバイオ燃料生産に関する研究が世界的に進められている。

　従来、藻類バイオ燃料の製造では、培養した微細藻類を回収と乾燥させた後、細胞内に蓄積された燃料物質を有機溶媒などで抽出していた。しかし、この工程では製造に関連する消費エネルギーが全体の50％以上を占めており、実用化に向けて消費エネルギーの低減が重要な課題だった。

　そこで、大成建設、埼玉大学、中部大学、かずさDNA研究所の4社は、今回の開発に着手した。

従来のバイオ燃料製造フロー［クリックで拡大］ 出所：NEDO

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