紅麴菌基因體計畫

背景思維

1. 紅麴菌具有食品及醫藥保健之發展潛力
   1. 在食品領域，紅麴菌為東方使用在食品及釀酒等之發酵菌種，尤其用於肉類加工、食用紅麴色素、紅醋及紅露酒等；
   2. 在醫藥領域，中國古籍紅麴即為『紅曲』，在本草綱目記載具消食活血、健脾躁胃、治女人血氣痛及產後惡血不盡。日本已證實之功效為降血脂及降血壓，並有動物實驗說明其降血糖之潛力尚未獲得確認；
   3. 紅麴菌具多功效代謝物質未被發現，部份研究報告說明紅麴菌具多樣化功能，包括抑菌、降膽固醇、降血壓、降血糖、防老年痴呆、抗氧化、抗老化、防癌、抗疲勞、護肝等功效。
2. 紅麴菌產業，除了用於食品添加及釀酒外，多應用在保健食品，國內有多家公司進行紅麴產品的販售，相關產品市場值約2-3億台幣，但傳統食品市場值無法估算。
3. 紅麴菌原料多從中國大陸進口，主要是固態發酵，每批紅麴原料之品質無法控制，且多數含高量之真菌毒素citrinin。
4. 紅麴菌的研發，
   1. 在產業面，停留在已知功效降血脂之保健食品市場，無法擴展市場面並利用紅麴菌在古籍記載之功效，進行新藥的開發；
   2. 在技術面，產品的技術開發僅在菌株篩選後進行液態發酵生產，或引進大陸固態生產之原料進行膠囊或打錠等加工即為產品。
   3. 在產業或技術開發層面均無法挖掘紅麴菌在新藥開發的潛在價值。
5. 邁入人類基因體研究之後基因體時代，面臨國際市場的競爭壓力，真菌基因體開發已成為國際趨勢，特別是具有工業開發價值之真菌基因體，因此紅麴菌基因體開發利基，
   1. 為台灣本土篩選之優良菌種；
   2. 本所掌握菌種改良及固態液態發酵量產技術；
   3. 中國古籍已有多種功效之記載，目前尚未對其機制進行研究；
   4. 國內具備基因體相關技術的研發能力，包含高效能高品質之定序、生物資訊的工具整合應用、生物晶片製作分析與代謝物結構分析等技術；
   5. 國際對該屬之菌種的利用所知有限。
6. 紅麴菌基因體開發可解決產業問題，包括
   1. 紅麴菌具多功效代謝物質未被發現，基因體提供一個全面的訊息，以預測可能擁有之代謝物及其基因調控機制，以開發新功效物質；
   2. 紅麴菌擁有之負面因子如真菌毒素因菌種及發酵條件不同而有差異，基因體訊息以提供生成及控制基因的表現，以利未來在育種或以發酵控制抑制該負面因子的生成。

紅麴菌基因體計畫里程碑

1. 階段性目標

(1) 2002年計畫開始逐一建立基因體解碼與功能研發技術平台，

(2) 2004年獨立完成紅麴菌基因體序列草圖，為我國完成的第一個真菌基因體解碼。

(3) 2005年在經濟部業界科專計畫的支持下，推動「紅麴菌基因體商業化應用研發聯盟」，運用策略是利用研發聯盟先期研究計畫中找出新功效開發潛力，共同申請大業界科專計畫從事後續研發，並由相關的技術導入促成產業投入，引發更具規模的經濟效益。

2. 產業推動之規劃與策略

(1) 先期以低授權金或透過權利金分享成果，促成業界投入，並運用技術上中下游之整合籌組研發聯盟，由廠商合作的研發能量，共同開發產品以帶動基因體產業。

(2) 推動多家業者成立『紅麴菌基因體商業化應用研發聯盟』以紅麴菌新產品為訴求，整合各家業者的關鍵技術，朝向新組成配方及新功效保健食品與Statin衍生前導藥物的產品目標進行研發，以深耕及擴大台灣的紅麴產業

(3) 本所擬進行『紅麴菌全面性及深層次的開發』，以本所的關鍵技術針對菌種分離鑑定、菌種改良及各式發酵技術，結合食品加工及配方運用，並以紅麴菌基因體的訊息為基礎，開發預防周狀動脈硬化新指標(降低不好的低密度膽固醇、降低三酸甘油脂及提升好的高密度膽固醇)且無真菌毒素的紅麴菌株及紅麴產品

(4) 持續紅麴菌基因體的研究與應用開發，並推動學界合作研發，以基礎研究加值紅麴菌基因體訊息，以提供業界研發聯盟產品開發技術的運用，結合本所紅麴團隊並針對產品產業化的關鍵技術，提供業者之技術支援與服務

3. 預期之產業效益

(1) 本所促成之紅麴菌基因體商業化應用研發聯盟，無論在新功效保健探索、新藥開發、酵素開發應用、製程研究、建立風味及建立檢測標的等，皆是將紅麴菌株及其代謝物與基因體資訊的結合，並朝向商業化應用之產品開發為目標。

(2) 此計畫的延伸落實產業界，可加速基因體產業之發展，建立基因體資訊與發酵製程開發整合之技術平台，以基因體與代謝物資訊開發新功效，由資源整合及互補合作，奠定以紅麴菌基因體商業化應用開發技術。

紅麴基因體成果

1.完成紅麴菌基因體序列草圖

(1)利用全基因體散彈(whole genome shotgun)定序技術，完成673,853筆高品質序列讀值的序列組裝，產生709筆長度在2KB以上的Contig，建立紅麴菌Monascsu pilosus BCRC 38072全基因體定序草圖26.4 Mb，其中包括大片段的17筆主要的Supercontig(佔總長度94.8%)，及422個未被連結的小片段Contig(佔總長度5.2%)，與先前已知的13筆BAC/Fosmid contig比較，組裝草圖涵蓋99.1%的前述序列。

(2)利用基因預測工具，從此組裝序列草圖中，預測共有9,997個基因，其中891個基因註解為未知功能之蛋白質。

2.本所與九家業者共同組成紅麴基因體產業化應用研發聯盟