JP2013048610A - 生物体処理装置および遺伝子処理装置、並びにそれを備える生物体育成システム - Google Patents

Abstract

【課題】生物体の処理、特に植物体への遺伝子組換え処理に適した生物体処理装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、生物体を導入・排出する開口部を有するケーシング、および前記ケーシングの開口部を密閉可能な蓋、前記ケーシング内部に位置し生物体を保持・固定する固定部材、および前記ケーシング内に液体を給排する手段、を備える生物体処理装置であって、前記ケーシングは、開口部を蓋で密閉することで気密性を有し、前記固定部材は生物体を保持・固定した状態で反転可能である、生物体処理装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、生物体の処理装置に関し、より詳しくは遺伝子処理装置に関する。またそれらを備える生物体育成システムに関する。

植物などの生物体に対して耐性を付与するため、より成長の早い生物体を作成するため、また、より花弁が鮮やかな色相を呈するため、植物体の形質転換を行う試みが広く行われている。このような生物体の形質転換を行う際に用いられる手法には、減圧浸潤（ｖａｃｕｕｍ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法が知られている（例えば非特許文献１）。

減圧浸潤処理は、遺伝子組換え植物個体を作出する代表的な方法で、根や茎などの外植片を用いる組織培養法等の他の方法に比べ、簡便かつ迅速であり、操作者の熟練を特に要しないという際だった利点を持ち、一般的に用いられている。その簡単な操作方法を以下に説明する。

まず、健康な植物を生育させ、その植物体の地上部を、導入したい組換え用組成物懸濁液に浸して減圧下に置き、懸濁液の植物体内部への浸透を図る。組換え用組成物としては、例えば遺伝子組換え用のアグロバクテリウムを含有する組成物が挙げられる。アグロバクテリウムを用いた場合は、上記減圧浸潤操作後、アグロバクテリウムの植物体への感染と、アグロバクテリウムが保有するプラスミド遺伝子の一部であるＴ−ＤＮＡ部位の植物体への移入が起こるが、その移入が花で起こった場合は、結実を経て該Ｔ−ＤＮＡが次世代の種子に伝えられ、種子中にある一定の割合で形質転換第一世代が含まれることになる。これがいわゆる遺伝子組換え植物体である。

「モデル植物ラボマニュアル」２０００年 岩淵雅樹ほか著 シュプリンガーフェアラーク東京

遺伝子組換えにおける減圧湿潤法では、植物の結実している花を取り除いた後、分散したアグロバクテリウム懸濁液に対し、植物を鉢に植えられた状態で、鉢を逆さにして植物を懸濁液に浸し、雰囲気を減圧することで遺伝子組換えを行っている（非特許文献１参照）。
そして、このように鉢を逆さにして懸濁液に浸したり取り出したりする作業は、主に手作業で行われる。このような遺伝子組変えを手作業で行う場合には非常に効率が悪く、また、植物を移動したり懸濁液に浸したりする際に、植物にストレスがかかり葉や茎が折れたり、雑菌が入ったりする恐れがあった。
加えて、遺伝子組換え処理では減圧処理が必要となる場合が多く、遺伝子組換えが可能な設備において気密性を保つことが難しいという問題があった。
本発明はこのような問題を解決し、生物体処理に適した生物体処理装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、気密性を確保しつつ効率よく遺伝子組換え操作が可能な生物体処理装置
を検討したところ、気密性を有する生物体処理装置中で生物体を保持・固定する固定部材を反転可能とすることで、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、生物体を導入・排出する開口部を有するケーシング、前記ケーシングの開口部を密閉可能な蓋、前記ケーシング内部に位置し生物体を保持・固定する固定部材、および前記ケーシング内に液体を給排する給排手段、を備える生物体処理装置であって、
前記ケーシングは、開口部を蓋で密閉することで気密性を有し、
前記固定部材は生物体を保持・固定した状態で反転可能である、生物体処理装置である。

また、本発明の別の態様は、上記生物体処理装置を用いて行う生物体処理方法であって、前記固定部材を反転させることで、該生物体を前記ケーシング内の液体に接触させる工程、を含む生物体処理方法である。

また、本発明の別の態様は、生物体を導入・排出する開口部を有するケーシング、前記ケーシングの開口部を密閉可能な蓋、前記ケーシング内部に位置し生物体を保持・固定する固定部材、および前記ケーシング内に液体を給排する給排手段、を備える遺伝子導入処理装置であって、
前記固定部材は生物体を保持・固定した状態で反転可能であり、前記固定部材を反転させることで遺伝子導入処理を行う、遺伝子導入処理装置である。

また、本発明の別の態様は、上記生物体処理装置、または遺伝子導入処理装置に生物体を育成可能な空間を有する生物体育成装置が連結配置された生物体育成システムであって、
生物体が、前記生物体育成空間と前記生物体処理装置または遺伝子導入処理装置との間を移送可能となる移送手段を備えた生物体育成システムである。

本発明の生物体処理装置により、手作業での生物体の移送・反転の必要がなくなり、生物体へストレスが軽減され、かつ遺伝子組換え処理が効率よく可能となる。加えて、装置が気密性を有することから、雑菌等の混入を防ぐことができる。
また、生物体育成装置を生物体処理装置に連結配置し、移送手段を備えた生物体育成システムとすることで、生物体処理装置と生物体育成装置との間での生物体の移送が容易となり、また、システム全体を自動化することも容易に達成可能となる。

本発明の生物体処理装置の一態様を表す模式図である。 本発明の生物体処理装置の一態様の反転状態を表す模式図である。 本発明の生物体処理装置の一態様の外観を表す模式図である。 本発明の生物体処理装置の一態様を表す模式図である。 本発明の生物体処理装置の一態様を表す模式図である。 本発明の生物体処理装置の一態様の反転状態を表す模式図である。 本発明の生物体育成システムの一態様を表す模式図である。 本発明の生物体育成システムの一態様を表す模式図である。

本発明の対物体処理装置は、生物体を導入・排出する開口部を有するケーシング、前記ケーシングの開口部を密閉可能な蓋、前記ケーシング内部に位置し生物体を保持・固定する固定部材、および前記ケーシング内に液体を給排する給排手段、を備える生物体処理装置である。

ケーシングは、その中に生物体を導入し生物体を処理するものである。ケーシングの形状としては特に限定されないが、反転操作のし易さ、固定のし易さ、生物体の導入・排出のし易さ等から筒体状・柱体状であることが好ましく、筒体状・柱体状であって断面が円形、楕円形、正方形、長方形、六角形、八角形等の点対象形状の同一断面を有する形状が好ましい。また、合理的・効率的な数量の生物体を収納するため、ケーシングが筒体状・柱体状である場合には、その長手方向に長いことが好ましい。

また、生物体処理の種類によっては減圧下で行う場合もある。そのような場合に対応可能とするため、ケーシングは減圧状態に耐えることができる材料からなることが好ましく、また、補強構造を有してもよい。補強構造としては、ケーシングの周囲に補強材を配置し、ケーシングと補強材を接着や溶接により固定することで、ケーシングの強度を向上させることができる。補強材としては強度の高いものであることが好ましいが特段限定されず金属材料、プラスチック材料、木製材料等が挙げられる。ケーシングと同様の材質のものを補強材として用いることも可能である。

ケーシングの材質は特段限定されず、通常の生物体処理に用いることができる材質であれば特段限定されない。また、生物体を処理する際に雑菌等が混入しない程度の気密性が要求される。耐湿性および強度の面で、耐腐食性を有する金属材料が好ましく、金属材料としては、ステンレス、ハステロイ、防錆加工を施した炭素鋼、アルミニウム、亜鉛合金、真鍮、銅、青銅、およびそれらの合金等が挙げられる。中でも経済性の点でステンレスが好ましい。また、本発明の生物体処理装置において、人工光源を利用した生物体の育成も兼ね合わせて行う場合には、ケーシングの材質は少なくともその一部が透明であることが好ましい。透明な材質の具体例としては、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート等の透明プラスチック材料、ガラスなどが挙げられる。

ケーシングの大きさは特段限定されず、処理する生物体の大きさ・量などを勘案し、適宜設定することができる。生物体を収納するための最低限の容積を有する必要があることから、その断面において通常１０ｃｍ×１０ｃｍ以上、好ましくは２０ｃｍ×２０ｃｍ以上、より好ましくは３０ｃｍ×３０ｃｍ以上であり、ケーシングの長手方向の長さは通常２０ｃｍ以上、好ましくは５０ｃｍ以上、より好ましくは７０ｃｍ以上である。また、減圧及び復圧操作のスループットの観点から、また、減圧時に耐えられる強度を有する必要がある場合等の観点から、ケーシングの断面は通常３ｍ×３ｍ以下、好ましくは１ｍ×１ｍ以下、より好ましくは７０ｃｍ×７０ｃｍ以下であり、またケーシングの長手方向の長さは通常１０ｍ以下、好ましくは５ｍ以下、より好ましくは２ｍ以下である。

ケーシングは生物体を導入・排出する開口部を有する。開口部は１つ以上有すれば個数、位置、大きさともに限定されるものではないが、ケーシングの長手方向端部側面に位置することが好ましい。また、開口部を二か所有し、ケーシングの長手方向端部側面に対向して位置することがより好ましい。
開口部の大きさは特段限定されるものではなく、生物体を導入・排出できる大きさを適宜選択することができる。ケーシングの長手方向端部側面に位置する場合には、ケーシングの長手方向と直行する断面と同一の大きさでもよく、やや小さい大きさであってもよい。

本発明の生物体処理装置が、生物体育成システムに組み入れられる場合には、ケーシングの長手方向のうち、一方または両方に生物体育成装置が連結配置される。この場合のケーシングの開口部は、生物体育成装置の配置に合わせて、その長手方向端部の一方または両方に開口部を備える。このような態様の場合には、生物体育成装置から生物体処理装置への生物体の導入・排出を容易とするため、ケーシングの長手方向端部側面において、生物体育成装置における開口部と同じ大きさの開口部とすることで、ケーシングと生物体育
成装置の接続をスムーズに行うことができることから、好ましい。また、ケーシングと生物体育成装置とを固定するために、両者にフランジ構造を備え、フランジにおいて固定することが好ましい。固定の手段としては、ボルト＆ナットまたはクランプによる固定が好ましい。

ケーシングの開口部を密閉可能な蓋は、その形状、大きさ、材質などは特段限定されず、ケーシングの開口部の形状、大きさに応じて、適宜選択することができる。また、材質についても、ケーシングの開口部を密閉可能であり、また生物体処理を行うための気密性を有することができる限り限定されず、ケーシングと同一の材質を用いることもできる。具体的には、高強度で、湿気による腐食の恐れが小さいステンレスを用いることが好ましい。

ケーシングと蓋の密閉は、両者にフランジ構造を備え、フランジにおいて固定することが好ましい。固定の手段としては、ボルト＆ナットまたはクランプによる固定が好ましい。
また、生物体処理の種類によっては減圧下で行う場合もあり、そのような場合に対応可能とするため、ケーシングと蓋の固定において、金属材料等からなる補強版を併せて備えることもできる。

ケーシングの開口部を蓋で密閉することで、本発明の生物体処理装置のケーシング内は気密性を有する。本発明の生物体処理装置は、例えば減圧湿潤法による処理において、液体を生物体内に効果的に浸潤させるために容器内を陰圧にする際に気密性を有することが好ましい。つまり、ケーシングと蓋との間に、減圧処理時に外部の空気が侵入しない気密性を有することが好ましい。
このようにケーシングを減圧下とすることで、その内部に配置される生物体が植物である場合、陰圧時に主に植物の葉内部の細胞間の空隙から空気が吸い出される。その陰圧を復圧する際に、懸濁液が細胞間の空隙が存在した部分に物理的に注入されることになり、目的の処理を植物に施すことができる。目的の処理が、アグロバクテリウムを用いた組み替え遺伝子導入の場合は、復圧時にアグロバクテリウムが懸濁液とともに植物の葉の内部に吸い込まれ、遺伝子導入が好ましく行われることになる。

本発明の生物体処理装置の気密性は、通常、常圧時に気密性を有する程度で足りるが、生物体処理の種類によっては、減圧においても気密性を有する必要がある。通常、１気圧（７６０Ｔｏｒｒ）での気密性を確保すれば良いが、好ましくは１００Ｔｏｒｒで１０分間の気密性、より好ましくは２５Ｔｏｒｒで１０分間気密性を確保することが好ましい。

本発明の生物体処理装置において、上記湿潤減圧法により遺伝子組換え処理を実施する場合には、ケーシング内を減圧するため、ケーシング内部の空気を強制的に排気するのに必要な減圧装置が備えられる。減圧装置はケーシング内部を減圧することが可能であれば特段限定されないが、ケーシングが排気口を備え、該排気口が減圧装置と連結されていることが好ましい。排気口はチューブや配管等により減圧装置と連結されていても良い。チューブの材料としては例えばゴム、シリコーン、四フッ化エチレン等の樹脂が挙げられる。また、配管の材料としては例えば炭素鋼、銅、真鍮等の金属、塩化ビニル等の樹脂が挙げられる。また、減圧装置としては例えば、真空ポンプ、アスピレータ等が挙げられる。

また、減圧されたケーシング内部を復圧するために、ケーシング内部に空気を導入するのに必要なリーク口が備えられる。リーク口は排気口とは別に備えられていてもよいし、リーク口と排気口を同一部材とし、排気口と減圧装置と連結しているチューブ、または配管を途中箇所で分岐させ、該分岐箇所に弁を備えることによって、減圧と復圧の両方の機能を持たせてもよい。また、ケーシング内部の減圧度を確認するために、圧力ゲージを備
えていてもよい。

ケーシング内部の湿気や揮発成分が、減圧装置へ過度に侵入することを防止するために、ケーシングと減圧装置を連結するチューブや配管等に液体ミストを回収する機能を持つミストトラップを介在させてもよい。
ケーシング内部を減圧する過程に、ケーシング内部を観察することを目的に、透明なケーシングに観察窓を備えていてもよい。観察窓は、その設置部分における気密性を損なわない限りその形状等に制限はない。透明部分の材料は、通常ガラスまたは透明樹脂を用いることができる。

本発明の固定部材は、ケーシング内に位置し生物体を保持・固定するものである。本発明の生物体処理装置において固定部材は、生物体を保持・固定した状態で反転可能であることから、その反転の際に生物体が脱離、落下しないように固定する必要がある。
このように、固定部材が反転する際に生物体が固定部材に保持・固定するための手段については、公知の構造及び手段を用いることができる。具体的例を以下に挙げる。

固定部材としては、生物体の根部分を収納できる適当な大きさ及び形状の凹部を有した部材が挙げられる。部材の材質は限定されず、塩化ビニル等の樹脂、木材、レンガ、金属等が挙げられる。軽量化や取扱い易さの観点から樹脂からなることが好ましい。凹部は最低１つ存在すれば良いが、装置による処理の効率性に応じ、適宜個数を設定しても良い。また、凹部に生物体を固定するための部材も必要である。例えば、ウレタン樹脂、ロックウール、無機多孔質材料等の封止材で生物体の根部を封止し、該封止材と固定部材を接着などの手段により固定させることが挙げられる。また、生物体の根部を凹部に配置した状態で土を凹部に流し込み、プラスチック板等の封止部材で凹部を塞ぐことにより固定させることも挙げられる。また、固定部材の凹部と脱着可能なカップを別途準備し、該カップに生物体を配置して固定し、固定部材の凹部に該カップを装着することで、生物体処理のための生物体の交換等がスムーズに、かつ生物体にストレスを掛けずに可能となり、好ましい。
加えて、固定部材は、ケーシングと脱着可能であることも好ましい。この場合には、固定部材ごとケーシングから取り出して、生物体の交換等を行うことができることから、生物体にストレスを掛けずに交換が可能となる。

固定部材は、ケーシングと固定されていても、固定されていなくても良い。固定されている場合には、その固定の手段は特段限定されない。ケーシングが円筒状である場合には、固定部材の端部とケーシングの周縁部を結合手段により固定してもよく、固定部材の端部とケーシングの長手方向端部側面を結合手段により固定してもよい。また、ケーシングに移送レールを配置し、固定部材を移送レール上に固定しても良い。このような移送レールを配置する場合には、生物体が固定された固定部材をスムーズにケーシング内に移送することが可能となり、好ましい。固定部材とケーシングが固定された場合には、ケーシングを反転させることで、固定部材も追従して反転することとなる。

本発明の生物体処理装置の固定部材は、反転可能であることを特徴とする。ケーシング全体を反転させるための手段としては、例えば、ケーシング下部にガイドローラー及びターニングローラーを設置して、ターニングローラーの駆動により反転することが挙げられる。このような態様の場合には、ケーシングは円筒であることが、反転し易さの観点から好ましい。反転するための動力は電動モーター等の電力を用いてもよく、手動で反転することも可能である。手動の場合は、歯車等を用いた増速・増力機構を有する装置を用い、レバー等の反転操作によってケーシングを反転させることも可能である。

また、ケーシングとターニングローラーとの接触面は、ゴム、歯車、ターレット加工等
の滑り止め加工を施すことが好ましい。このような態様とすることで、反転操作を安定的に行うことができ、かつ反転しすぎることによる、生物体処理液体の、不要な箇所への付着を防止することができる。また、ケーシングの側面部外側には、ケーシングを固定するための壁や柱を配置することで、このような固定部材を反転させるためのローラーの設置が容易となる。

一方、固定部材とケーシングとが固定されない場合には、ケーシングの長手方向に伸びた反転軸に固定部材を固定し、該反転軸をケーシングの長手方向端部側面に貫通させる構造により、固定部材を反転することもできる。また、ケーシング内部または外部に、ケーシングと固定されず固定部材と固定されており、固定部材とともに反転可能なガイドリングを別途設けることもできる。このように固定部材とケーシングが固定されない場合には、ケーシング自体を反転させることなく反転軸や、ガイドリングを反転させることで、固定部材が反転することとなる。

このような態様の場合には、反転軸を反転させるためのモーターを設置するか、ガイドリングを反転させるためのターニングローラーを別途設けてもよい。また、手動により反転軸を反転させたり、ガイドリングを反転させることも可能である。

ケーシング内に液体を給排する手段は、生物体の処理に必要な液体をケーシング内に供給し、ケーシングから排出できる手段であれば特段限定されない。ケーシング内に液体を給排する手段の具体例としては、孔などにより液体を給排することが挙げられる。孔による場合にはその配置する位置は特段限定されず、上記反転可能な固定手段との兼ね合いで適宜設定することができる。

反転可能な固定手段が反転する際に、ケーシングも併せて反転する構成となっている場合には、孔は１か所のみ設置すれば足りる。通常、液体を供給する際には、ケーシングの中央部よりも上部に位置すれば良く、このような構成の場合には反転して生物体に対する処理を行っている間は、栓などにより孔を塞ぐことが必要となる。
一方反転可能な固定手段が反転する際に、ケーシングが追従せず、固定手段単独で反転する場合には、孔をケーシングの中央部よりも上部、及び下部に配置することが好ましい。この場合には、中央部よりも下部に配置した孔は、液体を充填する際には栓などにより塞がれている必要があり、液体を排出する際には栓を抜くことで、液体を排出することができる。

孔の大きさは特段限定されず、ケーシングの大きさを考慮して、適宜設定できる。一般的には、φ５−３０ｍｍ程度である。なお、液体に遺伝子組み換え体が含有されている場合は、その外部環境への拡散を防止するために、オートクレーブ処理またはホルマリン処理によって遺伝子を不活化する必要がある。不活化のための処理装置については、別途設けることができる。遺伝子を不活化した後は、通常の産業廃液処理と同様の方法で廃棄することができる。

本発明の生物体処理装置は、生物体への処理を行うための装置である。生物体としては、液体による処理が可能となる生物体であれば特段限定されないが、好ましくは植物である。
植物としては特段限定されないが、遺伝子組み替え用植物として一般的に用いられる被子植物、あるいは比較的面積の大きな葉を付ける植物に好ましく適用される。そのような植物の具体例としては、トウモロコシ属、イネ属、コムギ属、サトウキビ属等のイネ目イネ科、ウキクサ属等のオモダカ目サトイモ科、ラッカセイ属、インゲン属、シャクジソウ属、ルピナス属、ダイズ属、エンドウ属、ウマゴヤシ属等のマメ目マメ科、ナス属、トウガラシ属、タバコ属等のナス目ナス科、アキノノゲシ属、ベニバナ属、ステヴィア属等の
キク目キク科、ニンジン属等のセリ目セリ科、ワタ属等のアオイ目アオイ科、リンゴ属等のバラ目バラ科、アサ属等のイラクサ目アサ科、ハッカ属、シソ属等のシソ目シソ科、ミヤマナズナ属、シロイヌナズナ属、アブラナ属、ワサビ属、キバナスズシロ属等のフウチョウソウ目アブラナ科の植物等が挙げられる。

また、本発明の生物体処理装置は、水耕栽培植物への処理に用いることが好ましい。
水耕栽培は、雑菌等を含みやすい培地を用いることがないので、相当程度無菌状態で栽培することができる。本処理装置は、その操作過程において外気に触れる機会を少なくすることができるので、無菌栽培の特長を損ないにくい点で有利である。
水耕栽培は、地下部が栽培養液内で露出した状態で栽培されることが多い。したがって、植物体を物理的に操作する際に、地下部を損傷させたり、地下部に過度のストレスが負荷されたりする恐れがある。特に減圧湿潤法における処理のように上下を反転させるような操作は、仮に非常に注意深く操作したとしても、植物体に過大なストレスが負荷され、生育に不利な影響を及ぼしたり、望まない二次代謝産物が産生される副作用の可能性が増したりして問題となっていた。しかし本発明の処理装置を用いれば、植物体の地下部に物理的な負荷を最小限にすることが可能となり、負荷ストレスを極めて低減させることができる。かつ、反転操作は合理的であるので、生産性の観点からも極めて有利である。

本発明の生体処理装置による処理は、本発明の装置により可能となるものであれば特段限定されない。好ましくは、植物の葉茎部に液体を接触させる処理である。
このような、植物の葉茎部に液体を接触させる処理としては、減圧下で液体を植物の葉茎部に浸漬させる方法、及び常圧下で液体を植物の葉茎部に浸漬させる方法に分けられる。減圧下で液体を植物の葉茎部に浸漬させる方法としては、減圧湿潤法（Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）が挙げられる。
減圧湿潤法の具体的工程としては、まず植物体を一定程度生育させ、その植物体の地上部、特に葉の部分を、処理目的に応じて作成された液体に浸して減圧する。この工程において、植物体の地上部を構成する細胞組織の間隙に相当する部分から空気が除去される。次に減圧を解除して復圧する工程を行うが、ここで前記細胞組織の間隙を構成していた細胞壁の復元力によって、間隙が存在した部分に負圧を生じ、その空間に懸濁液が物理的に浸入する。液体が遺伝子組み換え用のアグロバクテリウムを含有する懸濁液組成物の場合は、該浸入時にアグロバクテリウムを前記間隙の存在した部分に浸入させることができる。

一方、常圧下で液体を植物の葉茎部に浸漬させる方法としては、フィローラルディップ法が挙げられる。
フィローラルディップ法は、Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ法と類似の方法であるが、減圧および復圧の操作をしない点が異なる。つまり大気圧下で植物体に懸濁液を浸漬させる方法である。

本発明の生物体処理装置による生物体処理が遺伝子導入処理である、上記減圧湿潤法である場合、その条件は特段限定されず、温度、圧力等通常減圧湿潤法を行う条件で実施することができる。
目的の減圧度に減圧する際は、大気圧から急激に減圧するのではなく、徐々にあるいは段階的に減圧するのが好ましい。例えば５０〜３００Ｔｏｒｒ／分程度の速度が通常用いられる。
また、所定の減圧度から復圧して大気圧に戻す際も、同様に徐々にあるいは段階的に復圧するのが好ましい。

また、陰圧操作の減圧度は、その目的が達成される限り制限はないが、通常５００Ｔｏｒｒ以下、２０Ｔｏｒｒ以上である。懸濁液が水溶液の場合は、水が沸点に達しない程度
の減圧度が好ましい。温度が２５℃の場合、その好ましい減圧度は約２５Ｔｏｒｒである。減圧の圧力が高すぎる場合は、液体の浸潤が不十分になるため好ましくない。逆に圧力が低すぎる場合は、液体が沸点に達し、著しく蒸発して液体が減少し、浸潤が不十分になるためやはり好ましくない。

本発明の生物体処理装置において遺伝子組み換えを目的とした物質や生体を取り扱う場合は、その組み換え遺伝子が人体や環境その他に悪影響を及ぼさないようにするために、組み換え遺伝子が外部に拡散しない機能および／または構造を備えている必要がある。容器内部を排気した気体は、外界に放出する前に、設置されたフィルタ等によって遺伝子組み換え体が回収される。必要に応じて遺伝子不活化処理を行うための設備を備えていてもよい。

本発明の生物体処理装置は、生物体を育成可能な空間を有する生物体育成装置が連結配置されることで、生物体育成システムとして使用されることが好ましい。このような生物体育成システムとすることで、効率良く生物体の育成が可能となる。

生物体育成システムを構成する、生物体を育成可能な空間を有する生物体育成装置は、水耕栽培に用いられることが好ましい。水耕栽培に用いる場合には、生物体育成装置内を植物の水耕栽培に適切な環境になるよう設定する。通常、温度が１５〜３５℃、湿度は３０〜９５％ＲＨであり、気流があると光合成が促進されるので好ましい。また、二酸化炭素を人工的に導入することでも、光合成が促進されるので好ましい。二酸化炭素を人工的に導入する場合には、その濃度は通常４００〜２０００ｐｐｍである。

水耕栽培の場合、植物体の根部には栄養成分を溶解させた水溶液であるいわゆる養液を接触させる。その養液の栄養成分の濃度は一定に保持する機構を備えているのが好ましい。栄養成分は通常リン、窒素、カリウム等の通常の肥料成分である。濃度の管理は、例えば電気伝導度の測定等でイオン濃度を管理する方法によって行うことができる。

生物体育成装置の形状は特段限定されないが、生物体を収容することが可能であり、装置内の温度を一定に保つことが可能であることが好ましく、筒型の形状であることが好ましい。また、生物体育成装置が筒型の形状である場合には、その一端が本発明の生物体処理装置と連結されるが、連結の容易さから端部の開口部が本発明の生物体処理装置の開口部と略同一の形状であることが好ましい。

また、生体育成装置では、光合成の効率を高めるため、人工光源を有することが好ましい。人工光源は、光合成が可能な光源であれば特段限定されないが、例えば蛍光灯、冷陰極管、ナトリウム灯、水銀灯、発光ダイオード、エレクトロルミネッセンスなどが挙げられる。

また、本発明の生物体育成システムでは、生物体育成装置から生物体処理装置に移送することで、育成と処理を連続して行うことができる。この場合には、生物体育成装置と生物体処理装置を水平方向に連結させることで移送をスムーズに行うことができる。移送の具体的な方法は特段限定されないが、生物体を固定した部材を、ガイドレール上を滑らせる、移送ガイドに吊るして移動する、等の方法によって、水平方向に移入出することができる。移入出を容易にする目的で、ガイドレールにガイドローラーを備えてもよい。

遺伝子導入を目的として生物体に液体を浸潤させた場合は、処理後、該遺伝子を発現させるために、静置もしくは適切な環境下に生物体を保管する。生物体が植物の場合は、適切な光、温湿度条件下に置き、遺伝子を適切に発現させる。

以下、本発明の具体的な実施態様について、図面を用いて説明するが、本発明は図に示される具体的態様にのみ限定されるものではない。

図１は、本発明の生物体処理装置の一態様を表す図である。ケーシング１は開口部を有し、生物体２を開口部から導入・排出する。ケーシング１は生物体２をケーシング内部に収容できればその形状は特段限定されない。図１の生物体処理装置においては矩形であるが、図４に示すように円筒形であっても良い。ケーシング１の開口部には蓋３が備えられ、蓋３を矢印の方向に閉じることで、ケーシング１を密閉することができ、ケーシング１は気密性を有する。

ケーシング１の気密性については、常圧で外部からの外気などを遮断できれば足りるが、遺伝子組換え処理を行う場合には減圧下での気密性を有することが好ましく、２５Ｔｏｒｒで１０分間の気密性を担保できることが好ましい。そのため、ケーシング１の材料も、このような減圧下に耐え得る材料を用いることが好ましい。

生物体２は、固定部材４に保持・固定されており、固定部材４は結合部材５及び６を介してケーシング１に固定される。また、ケーシング１には、液体をケーシング内に供給する供給口７及び液体をケーシング外に排出する排出口８を備える。また、ケーシング１は排気口９を備え、排気口９は管を介して減圧装置１０と接続される。また、排気口９と減圧装置１０を連結する管は、途中で分岐しており、その一方の端部はリーク口９１となっている。ケーシング１は生物体処理において減圧された後、リーク口９１を開口することでケーシング内を復圧することができる。

本発明の生物体処理装置は、固定部材４が生物体２を保持・固定した状態で反転することを特徴とする。反転可能な構造についての例は図２〜図６に示す。
図２は、本発明の生物体処理装置において、矩形であるケーシング１の長手方向に垂直な面の断面図である。ケーシング１は生物体２が固定された固定部材４と両端で固定されている。そして、ケーシング１はガイドローラー１１とも固定されており、ガイドローラー１１はターニングローラー１２の駆動により反転し、それに伴いケーシング１も反転し、ケーシング１に固定される固定部材４も反転することとなる。反転した状況の反転図を右側に示す。なお、反転図には液体が充填された状態を示しており、液面１３が植物である生物体２の葉茎部２１を浸すように充填される。

また、図３は、図２で説明した生物体処理装置のガイドローラー１１、ターニングローラー１２、及びケーシング１の配置について、生物体処理装置を外部から見た概略図である。ターニングローラー１２は手動または自動で駆動し、ガイドローラー１１及びケーシング１が反転することで生物体が反転可能となる。

図４には、ケーシング１が円筒形である場合の本発明の生物体処理装置の概略図を示す。円筒形のケーシング１は、生物体２を固定した固定部材４を収納した状態で反転するが、固定部材４に固定される２本の反転軸１４を反転させることで、生物体２及び固定部材４を反転することができる。この際、固定部材４とケーシング１が固定されている場合には、固定部材４の反転に伴いケーシング１も反転し、固定部材４とケーシング１が固定されていない場合には、固定部材４のみが反転することとなる。
反転軸１４は、図中２本存在するが、反転の際の安定性の観点から、複数の反転軸を用いることが好ましい。しかしながら、１本の反転軸により反転しても良く、その場合には反転軸の断面形状を矩形にすることで、固定部材４に容易に固定できる。

図４では、反転軸１４の長手方向が、ケーシング１の長手方向と平行（略平行）である態様による反転を説明しているが、図５では反転軸の長手方向が、ケーシング１の長手方
向と直行する態様を示している。反転軸１４をこのような配置とし、固定部材を反転させることもできる。

また図６は、円筒形のケーシング１の外側に円形のガイドリング１５を備え、ケーシング１とガイドリング１５の間にターニングローラー１２を配置し、内側のケーシング１を反転させる態様である。このような態様でも容易に生物体の反転を行うことができる。

図７は本発明の生物体育成システムの概略図である。本発明の生物体処理装置に係るケーシングの長手方向両端部に、生物体育成空間を有する生物体育成装置１８を連結させることで、本発明の生物体育成システムとなる。
図示していないが、生物体育成装置１８の下部には、生物体育成装置の長手方向に液体肥料の流れが形成されており、該液体肥料に生物体の根部分を浸すことにより生物体に養分を供給し育成する。また、生物体育成空間に流れる液体肥料は、生物体育成装置１８の外部に液体循環装置を備えることで、液体肥料を装置内で循環させることができる。この際、液体肥料の濃度を管理・調整することで、より生物体の育成に適切な液体肥料濃度とすることが可能となる。

生物体育成システムには、生物体育成装置と生物体処理装置を生物体が固定された固定部材４が移送可能なように、移送ローラー１６と移送レール１７からなる移送手段を備えることが好ましい。このような態様により、手作業による生物体の移動の必要がなく、生物体に過剰なストレスがかかりにくくなる。

移送手段としては、図８のように、生物体を固定した固定部材を移送ガイド２０に吊るして、移送することが挙げられる。このような態様でも、スムーズに植物体の移送が可能となる。
また、生物体育成システムは、人工光源１９を備えることが好ましい。人工光源により日夜問わず、植物体が光合成を行うことが可能となり、植物体の生育が加速される。

本発明の生物体処理装置は、生物体の処理全般に用いることが可能であり、特に減圧湿潤法などの遺伝子組換え処理に好適に用いられる。この装置を用いることで、生物体の育成速度の向上が期待される。
また、生物体育成装置と組み合わせて生物体育成システムとすることで、生物体の育成速度を向上させ、育成から遺伝子組換え処理までの一連の流れをオートメーション化することが可能となる。

１ ケーシング
２ 植物体（生物体）
２１ 植物体葉茎部
２２ 植物体根部
３ 蓋
４ 固定部材
５、６ 結合部材
７ 液体供給口
８ 液体排出口
９ 排気口
９１ リーク口
１０ 減圧装置
１１ ガイドローラー
１２ ターニングローラー
１３ 液面
１４ 反転軸
１５ ガイドリング
１６ 移送ローラー
１７ 移送レール
１８ 生物体育成装置
１９ 人工照明
２０ 移送ガイド

Claims (17)

1. 生物体を導入・排出する開口部を有するケーシング、前記ケーシングの開口部を密閉可能な蓋、前記ケーシング内部に位置し生物体を保持・固定する固定部材、および前記ケーシング内に液体を給排する給排手段、を備える生物体処理装置であって、
   前記ケーシングは、開口部を蓋で密閉することで気密性を有し、
   前記固定部材は生物体を保持・固定した状態で反転可能である、生物体処理装置。
2. 前記気密性は２５Ｔｏｒｒの気圧下での気密性である請求項１に記載の生物体処理装置。
3. 前記ケーシングは少なくともその一部が透明部材からなる請求項１または２に記載の生物体処理装置。
4. 前記固定部材は、前記ケーシングと固定されず、前記ケーシングから独立して反転可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生物体処理装置。
5. 前記固定部材は、前記ケーシングと固定され、前記ケーシングを反転させることで反転可能となる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生物体処理装置。
6. 前記ケーシングは筒体であり、ケーシングの長手方向両端に前記開口部が対向して備えられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の生物体処理装置。
7. 前記固定部材は、生物体を保持するカップを有し、該カップは固定部材に脱着可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生物体処理装置。
8. 前記生物体が植物体である請求項１〜７のいずれか１項に記載の生物体処理装置。
9. 植物体の水耕栽培に用いられる請求項１〜８のいずれか１項に記載の生物体処理装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の生物体処理装置を用いて行う生物体処理方法であって、前記固定部材を反転させることで生物体をケーシング内の液体に接触させる工程、を含む生物体処理方法。
11. 請求項１０に記載の方法により処理された生物体。
12. 生物体を導入・排出する開口部を有するケーシング、前記ケーシングの開口部を密閉可能な蓋、前記ケーシング内部に位置し生物体を保持・固定する固定部材、および前記ケーシング内に液体を給排する給排手段、を備える遺伝子導入処理装置であって、
    前記固定部材は生物体を保持・固定した状態で反転可能である、遺伝子導入処理装置。
13. 前記生物体が植物体であり、前記固定部材を反転させることで植物の葉茎部をケーシング内の液体に接触させることを特徴とする、請求項１２に記載の遺伝子導入処理装置。
14. 前記ケーシングは、開口部を蓋で密閉することで２５Ｔｏｒｒの気圧下での気密性を有する、請求項１３に記載の遺伝子導入処理装置。
15. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の生物体処理装置または請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の遺伝子導入処理装置に、生物体を育成可能な空間を有する生物体育成装置が連結配置された生物体育成システムであって、
    生物体が、前記生物体育成空間と前記生物体処理装置または遺伝子導入処理装置との間を移送可能となる移送手段を備えた生物体育成システム。
16. 前記生物体育成装置は開口部を有し、該開口部は前記生物体処理装置または前記遺伝子導入処理装置の有する開口部と形状が同一である、請求項１５に記載の生物体育成システム。
17. 前記生物体育成装置に配置された生物体を照射する人工光源を備えた請求項１５または１６に記載の生物体育成システム。

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