動植物ハイブリッド細胞「プラニマル細胞」の作製に成功　――動物と植物の境界を越えた細胞の誕生――

発表のポイント

●藻類を動物培養細胞に融合させ、藻類の全DNAを動物細胞の染色体に組み込んだ動植物ハイブリッド細胞「プラニマル細胞」を作製しました。

●藻類のDNAは、動物染色体の一部となっていることが明らかになりました。プラニマル細胞は正常に分裂し、普通の動物培養細胞と同じ期間、生き続けました。

●本技術が発展することで、植物特有の光合成や有用物質生産に関わる遺伝情報を動物細胞内へ導入し、新たな機能を持つ細胞の開発が可能になると期待されます。

概要

東京大学大学院新領域創成科学研究科の松永幸大教授、東京科学大学総合研究院細胞制御工学研究センターの木村宏教授、近畿大学農学部生物機能科学科の西原秀典准教授、神奈川大学理学部の坂本卓也准教授、静岡大学農学部応用生命科学科の佐藤優子准教授、東京理科大学生命医科学研究所の伊川友活教授らの共同研究グループは、藻類の全DNAを動物培養細胞に移植し、動物培養細胞内で藻類の全DNAを安定的に維持した動植物ハイブリッド細胞「プラニマル細胞（Planimal cell）」（注1）の作製に成功しました。

今回、藻類と動物培養細胞を融合して誕生したプラニマル細胞の全DNAを高精度DNA塩基配列決定法で調べたところ、藻類の全DNAが動物染色体に組み込まれていることがわかりました。また、プラニマル細胞は150世代以上にわたって正常に分裂し、組み込まれた藻類のDNAも安定的にプラニマル細胞内で維持されていました（図1）。進化的に遠く離れた藻類と動物の全DNAを同一細胞内で維持する動植物ハイブリッド細胞の作製は世界で初めての報告です。

研究グループは、植物などに由来する遺伝情報を動物細胞へ導入し、光合成や有用物質生産などの植物独自の仕組みを動物細胞へ組み込むプラニマル細胞の開発に取り組んできました。今回の成果は、合成生物学（注2）的手法により、異なる生物に由来する大規模なDNAを組み込んだ新たな細胞を作製できる可能性があることを示しています。

今後、酸素を発生させる光合成機能や窒素固定、有用物質の生産に関わる遺伝子群を動物細胞に導入する技術の開発が期待されます。こうした技術が実現すれば、細胞培養コストの低下や二酸化炭素排出の削減、有用物質の供給方法の拡大などにつながる可能性があります。

本研究成果は、2026年11月12日付で国際科学雑誌『Nature Communications』のオンライン版に掲載されました。

発表内容

（1）研究の背景

植物は光や大気を利用して有機物を作ることができます。一方、動物は基本的に、他の生物が作った有機物を取り込むことで生きています。このようなクリーンエネルギーから有機物を作り出す植物の能力を、動物細胞に持たせることはできるのでしょうか。

研究グループは、この問いに答えるため、植物が持つ能力と動物の能力を一つの細胞に組み合わせた「プラニマル細胞（Planimal cell）」の構築を目指してきました。Planimalとは、Plant（植物）とAnimal（動物）を組み合わせた造語で、松永教授が2018年に提唱したものです。

（2）研究の内容

今回、藻類と動物細胞を細胞融合させることで、藻類と動物の両方のDNAをハイブリッドで維持するプラニマル細胞を作製することに成功しました。蛍光標識したシゾン（注3）の染色体を生きた細胞の中で追跡したところ、細胞融合から48時間後には、シゾン染色体が動物の染色体と同じ細胞内に共存する様子を観察することに成功しました。これにより、遺伝子水平伝播（注4）の初期過程を捉えることができました。

このプラニマル細胞は、150世代以上（通常の培養細胞と同じ寿命）にわたって分裂を繰り返し、安定に増殖を続けました（図2）。さらに、組み込まれたシゾンのDNAの一部は世代を経るごとに脱落するのではなく、コピー数が増加しており、宿主細胞（注5）のDNA複製・分配の仕組みによって増幅していることが分かりました。