世界の食糧安全保障の未来は、アグリゲノミクスソフトウェアの品質にかかっている可能性

先月、Bart Verstrynge氏とThomas Beuls氏は、ブリュッセルの自宅からカリフォルニア州サンディエゴに、International Plant and Animal Genome Conference出席のために出張しました。彼らは、自社であるBreed Bioを代表していました。わずか2年前に設立されたこのスタートアップ企業は、最新かつ高度なラボ情報管理システム（LIMS）により、農業プログラムの改善にすでに貢献しています。

「アグリゲノミクスデータを活用することは、もはやあったら便利程度のものではありません。今後も不可欠です。これは現代の植物および動物の育種プログラムの中心にあります」と、Breed BioのCEO兼共同創設者であるBart Verstrynge氏は述べています。Breed Bioでは、現在の市場提供品は使いやすく、拡張性が高く、育種プログラムや種子品質プロセス専用に構築されたものであるべきだと考え、育種者や農家向けにカスタマイズされたLIMSを開発しました。 

形質と健康の予測
アグリゲノミクス企業は、ジェノタイプを使用して予測を行います。「ヒト診断では、これはポリジェニックリスクスコアと呼ぶかもしれません。基本的には、一連の遺伝子型を与えられたモデルからの定量的予測です」と、Breed BioのCCO兼共同創設者であるThomas Beuls氏は述べています。「アグリゲノミクスでは、『この牛はより優れた乳牛になるか、それとも肉牛になるか？ このトウモロコシの推定収量はどのくらいか？』と問うかもしれません」

育種プログラムとは、選抜を行い、その後に植物の品種を改良することです。「これはヒトゲノミクスとはまったく異なる用途です。人間を選抜するわけではありません。」とVerstrynge氏は述べています。「すでに生きている人のすべてのバリアントについて洞察を得て、医療につなげたいのです。育種プログラムは発見よりも、より少ない選択肢の中で意図的に選抜を行うことが重要です」 研究者は、1つの親系統から始めてそれを交配し、次の段階に進んで再び交配する計画を立てるかもしれません。より多くのサンプルと複数のフェーズが必要になる場合があります。「育種プログラム全体を通じて必要なデータのサプライチェーン全体があり、遺伝子情報に対する多くの要求があります。平均的な植物品種のアイデアは1年目に考案されますが、作物によっては市場に投入されるのは10～15年後にすぎません。」

これがBreed Bioを立ち上げるきっかけでした。Verstrynge氏とBeuls氏は、臨床診断の背景から、他の業界から流用したものではなく、アグリゲノミクス向けに特別に構築されたLIMSの必要性を認識しました。彼らの焦点は明確でした。何百万ものサンプルが受け入れからインサイトまで予測可能かつ効率的に移動しなければならない超ハイスループットのラボをサポートすることです。同社のソフトウェアは、サンプル登録から実行可能な育種の意思決定まで、ワークフロー全体でシームレスなデータ管理を実現します。「これは、非常に経済的なコストで、信頼性が高く高品質の遺伝子情報という、育種家が最終的に必要とするものに対して最適化されたフローです」とVerstrynge氏は述べています。「それも、顧客がアレイを高く評価する理由です。堅牢性とサンプルあたりの予測可能なコストを兼ね備えています。」

マイクロアレイは現在、種子会社だけでなく、家畜や水産養殖ゲノミクスプログラムなど、幅広い育種組織で大規模に使用されています。しかし、ブリーダーがマイクロアレイのワークロードをスケールアップするにつれ、サービスラボはデータの管理と統合に苦労しています。Breed Bioは、スケールに対応したソフトウェアを構築しています。これは、ラボが中密度および高密度のマイクロアレイを要求し、より多くのデータを生成する際に重要です。

Verstrynge氏とBeuls氏は、お客様のラボをデータ工場と表現し、複数の施設からサンプルを受け取り、産業規模で処理していると述べています。年間サンプル数は100,000サンプルから数百万サンプルまでに及び、成功は発見よりも、一貫性、プロセス管理、運用効率にかかっています。これらの環境では、すべてのステップが予測可能で追跡可能でなければなりません。「まさにこのプラットフォームが真価を発揮するのはここです」とVerstrynge氏は述べています。「これは、ラボを前進させ、手作業を取り除き、邪魔することなく次のステップが何であるかを常に把握します。」

イルミナは、新しい共同マーケティングコラボレーションを通じてBreed Bioと協力し、Breed Bioのソフトウェアの互換性と、ロバストで拡張性が高く、コスト効率の高いジェノタイピングを実現するイルミナのカスタムおよびハイスループットマイクロアレイを実証します。Breed Bioのソフトウェアは、ウェットラボとドライラボのワークフローを1つの連続プロセスに結びつけます。このソフトウェアとイルミナのマイクロアレイプラットフォームの組み合わせは、サンプル取り込みやプレート調製からチップラン、データ処理、そして明確で実用的な結果をブリーダーに提供するまでのアレイワークフロー全体をサポートします。

育種プログラムとBreed Bioの未来
2026年、Breed Bioの最大の顧客は、さらに大規模な自動化とスケールに重点を置いています。現代のアグリゲノミクス研究室は24時間体制で稼働することが増えており、装置は夜間も稼働し、人的介入は最小限に抑えられています。「ラボは、人がいない午前3時にシステムが機能することを望んでいます」とVerstrynge氏は述べています。弊社は、すべてのステップを手動でチェックする人と同じレベルの品質とトレーサビリティで、データ生成の最適化されたフローを継続的に提供しますが、スループットははるかに高くなります。

同時に、科学的な課題そのものがますます厳しくなっています。特定の疾患耐性など、よりシンプルな単一遺伝子形質の多くは、すでによく理解されており、ほんの数個のSNPマーカーで解決することができます。ブリーダーたちは今、干ばつ耐性、収量安定性、栄養価など、より複雑で定量的な形質に注目しています。これらの特性は多くの遺伝子の影響を受け、正確にモデル化するにははるかに多くのマーカーとサンプルが必要です。

この変化により、高密度アレイとシーケンシングは現代の育種における永続的な基盤となっています。「複雑な形質を改善するには、より多くのデータが必要です」とVerstrynge氏は言います。「より多くのマーカー、より多くのサンプル、そして一貫した高品質の結果。それによって、ブリーダーたちはサイクルの早い段階でより良い意思決定を行うことができます。」

Breed Bioチームは成長を続ける中で、アグリゲノミクスが成熟の新たな段階に突入するのを目の当たりにしています。「長い間、アグリゲノミクスチームのためのテクノロジーはヒトゲノミクスから派生していました。なぜなら、私たちは当然、まず自分自身に集中する傾向にあるからです」とBeuls氏は述べています。「アグリゲノミクスが同等の品質と規模を要求する時期が到来しています。」 微笑みながら、彼は「世界の食糧は高品質のソフトウェアやゲノミクスツールにとって十分重要であると信じています」と付け加えます。

アグリゲノミクスの詳細については、このリンクをご覧ください。