投稿者: 研究により、DNAだけでなくクロマチンのアクセシビリティもカンナビノイドとフラボノイドの生産を促進する上で重要な役割を果たしていることが明らかになっています。
大麻の効力、風味、そして治療効果は遺伝によって決まります。適切な品種を選び、適切な形質を安定させれば、化学反応は自然に起こります。しかし、新たな詳細な生物学的研究は、遺伝学は要素の一部に過ぎない可能性を示唆しています。
Frontiers in Plant Science誌に掲載された最近の研究では、遺伝子の「オープン」状態と「クローズ」状態を決定するエピジェネティックメカニズムであるクロマチンアクセシビリティが、植物のDNAに変化を与えることなく、カンナビノイドとフラボノイドの生産量、そしてトリコーム密度に大きな影響を与えることが明らかになりました。言い換えれば、遺伝的に同一の植物であっても、遺伝子の発現方法によって大きく異なるパフォーマンスを示す可能性があるということです。
これらの発見は、大麻生産の新たなフロンティアを再定義する可能性のある植物生物学の一面を浮き彫りにしている。
遺伝学 vs. エピジェネティクス：なぜ一部の植物は他の植物よりも優れているのか
この研究の影響を理解するには、遺伝学とエピジェネティクスを区別することが役立ちます。
- 遺伝学は植物がどの遺伝子を持っているかを決定する
- エピジェネティクスは、それらの遺伝子がアクセス可能で活性であるかどうかを決定する。
DNAを包み込む構造であるクロマチンは、「開いた」状態と「閉じた」状態のいずれかで存在することができます。クロマチンが開いている場合、転写機構は遺伝子にアクセスし、遺伝子を活性化することができます。一方、クロマチンが閉じている場合、たとえ重要な遺伝子であっても、ほとんど発現しない可能性があります。
研究者たちはこれを料理本に例えている。ページが閉じられたままではレシピを持っていても意味がないのだ。
研究の内幕：高トリコーム大麻と低トリコーム大麻の比較
研究チームは、特徴が全く異なる2種類の産業用大麻の栽培品種を分析しました。
- 密集した腺毛を持つ品種
- 毛状突起がまばらで二次代謝産物含有量が低い品種
彼らは、以下のものを組み合わせた統合的な「マルチオミクス」アプローチを使用しました。
- メタボロミクス（植物が実際に生成する化合物）
- トランスクリプトミクス（RNA-seq）（どの遺伝子が発現したか）
- ATAC-seq（ゲノムのどの領域がエピジェネティックにアクセス可能か）
目標は、植物間で何が異なっているかだけでなく、その理由も特定することです。
組織培養や遺伝子「クリーンアップ」との違い
組織培養は、現代の大麻の育種と繁殖において既に基本的なツールとなっています。育種家は、ウイルスやウイロイドなどの病原体を除去し、優良品種を安定させ、貴重な遺伝子を長期にわたって保存するために、マイクロプロパゲーションと分裂組織培養を日常的に利用しています。
このプロセスは植物の健康と遺伝的完全性に焦点を当てています。一方、エピジェネティック制御は植物のパフォーマンスに焦点を当てています。
栽培品種が組織培養によって浄化された場合、DNA配列は変化しませんが、大規模栽培された植物において、カンナビノイド、フラボノイド、またはトリコーム密度の一貫した発現が保証されるわけではありません。同じ浄化された母植物から得られた2つの植物であっても、発育過程における遺伝子の活性化の仕方によって、著しく異なる化学プロファイルを示すことがあります。
ここで、新たな研究が理解に重要な層を加えます。
この研究は、エピジェネティックなメカニズムであるクロマチンアクセシビリティが、基礎となる遺伝子が同一で無病状態であっても、主要な代謝経路が実際に活性化されるかどうかを決定づけることを示しています。優れたパフォーマンスを示す植物では、フラボノイド生合成遺伝子とトライコーム形成遺伝子を取り囲むクロマチンがより「オープン」になっており、これらの遺伝子がより高いレベルで発現することを可能にしています。一方、低パフォーマンスの植物では、同じ遺伝子が存在しますが、アクセシビリティは低いままです。
簡単に言えば、組織培養は、ブリーダーがクリーンで安定した遺伝子基盤から始めることを保証します。エピジェネティクスは、なぜその基盤が商業生産において一貫した効力、風味、または二次代謝産物の豊富さに必ずしも結びつかないのかを説明するのに役立ちます。
エピジェネティックな知見は、組織培養に取って代わるものではなく、植物の生育を制御し、その価値を高める機会となります。育種家や栽培者にとっての次なるフロンティアは、優れた遺伝子の保存だけでなく、栽培条件、植物ホルモン、そして発達のシグナルがクロマチンの状態、ひいては化学物質の生産量にどのような影響を与えるかを理解することにあるかもしれないと示唆しています。
フラボノイド：クロマチンアクセシビリティによって直接制御される
最も明確な発見の一つは、色、香り、抗酸化作用、治療効果に寄与する化合物であるフラボノイドに関するものでした。
高トリコーム品種の場合：
- フラボノイド生合成遺伝子を囲むクロマチンは有意に開いていた
- これらの遺伝子はより高い発現レベルを示した
- ケンフェロールやケルセチン誘導体などのフラボノイドは、はるかに高いレベルで蓄積されています
言い換えれば、クロマチンのアクセシビリティがフラボノイドの生産を直接的に制御していたのです。クロマチンが開くと、化学反応もそれに追従しました。
フルスペクトル配合や風味重視の製品に重点を置くブランドにとって、この発見は特に重要です。
カンナビノイド：間接的なエピジェネティック効果
カンナビノイドの規制はより複雑であることが判明しました。
カンナビノイドレベル（THC関連化合物およびカンナビクロメンを含む）は高トリコーム栽培品種の方が高かったものの、コアカンナビノイド合成酵素遺伝子（CBDASおよびOACなど）のクロマチンアクセシビリティは栽培品種間で劇的な違いはありませんでした。
代わりに、エピジェネティクスは、以下のものを制御する経路を活性化することで、間接的にカンナビノイドに影響を与えました。
- 脂肪酸の生合成（主要なカンナビノイドの前駆体）
- 腺毛の形成と密度
- 開花とジャスモン酸ホルモンのシグナル伝達
要点：エピジェネティクスは「工場」を制御するだけでなく、サプライチェーンと工場の規模も制御します。
前駆体の増加、毛状突起の増加、開花活動の活発化により、最終的に カンナビノイドの蓄積が増加しました。
トリコーム密度は重要なエピジェネティックレバーである
カンナビノイドは腺毛で合成され、貯蔵されるため、腺毛の密度が効力の決定要因となります。
研究では、 GLABRA2などの毛状突起の発達に関与する遺伝子が以下の両方であることがわかりました。
- エピジェネティックにアクセスしやすい
- より高度に発現した
毛状突起刺激剤として知られているメチルジャスモン酸（MeJA）に関連するホルモン応答遺伝子も、高性能栽培品種においてエピジェネティックに活性化されました。
これは、毛状突起の発達のエピジェネティック制御が、カンナビノイド収量を増やすための最も強力な手段の 1 つである可能性があることを示唆しています。
これが大麻産業にとってなぜ重要なのか
耕作者向け
この発見は、同一の遺伝子が環境によって異なる働きをする理由を説明する上で役立つ。光スペクトル、ストレス、ホルモン、栽培方法がクロマチンの状態、ひいては化学物質の生産量に影響を与える可能性がある。
ブリーダー向け
この研究は、遺伝子選択を補完する可能性のあるエピジェネティックマーカーを指摘している。
ブランドと処方者向け
この研究は「アントラージュ効果」に科学的な重みを加え、化学的複雑さが偶然ではなく生物学的に調整されていることを示しています。また、THC含有量だけでなく、一貫した代謝産物発現を目指して育成された品種への投資を支持するものです。
大麻の品質がさらに向上
最終的に、この研究は大麻の豊富さを3層のシステムとして再構築します。
クロマチンアクセシビリティ → 遺伝子発現 → 代謝産物の生成。
業界は、植物がどの遺伝子を持っているかだけを問うのではなく、どの遺伝子にどのような条件下でアクセスできるかを問う必要性が高まっているかもしれない。
Reference : New Study Shows Chromatin Accessibility as Key Factor in Cannabis Potency and Flavor
https://cannabisindustryjournal.com/feature_article/new-study-shows-chromatin-accessibility-as-key-factor-in-cannabis-potency-and-flavor/
