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生物学を切開する
332677 6つのコードをもつ「半合成生物」で、自然界に存在しないタンパク質を生み出すことに成功:研究結果
 
末廣大地 18/01/13 AM00 【印刷用へ
6つの遺伝子コードをもつ半合成生物を安定させ、自然界に存在しないタンパク質を生み出すことに米国の研究チームが成功した。これにより、医薬品の開発などに応用する道が開けたのだという。その驚くべき研究結果とは。

以下「WIRED.JP」(リンク)より引用します。

■ ■ ■

従来の遺伝子のように4つではなく、6つのコードをもつ半合成生物の創造について新たな展開があった。遺伝子改変された大腸菌は2014年に初めてつくられた。それはいま、安定的により多くの遺伝情報を記録するだけでなく、自分たちの人工DNAを転写し、タンパク質に翻訳することもできるようになったのだ。サンディエゴ市北部のラホヤにあるスクリプス研究所の科学者たちが科学誌『ネイチャー』で発表し、研究における前進について説明している。

地球上に存在する自然生物の遺伝子は、4種類の塩基(A、C、T、G)の配列によってつくられている。これらは同数の窒素塩基に対応しており、対になってDNAの二重らせん構造を形成する。これに対して、フロイド・ロムスバーグ率いる研究グループは20年前から、6種のコードに基づく合成生命体をつくり出す可能性について研究を行なってきた。目的は、DNAが遺伝情報の記録能力を高めることと、どのようにしてその生物学的プロセスが変化するかを明らかにすることだ。

この野心的な道のりの最初の行程は、2008年に達成された。このときロムスバーグと同僚たちは、天然のDNAに組み入れることのできる分子を発見したと発表した。こうして、試験管の中で増殖できる改変DNAが誕生したのだ。

安定した「6文字DNA」の合成生命体が誕生

熱狂に火が付いたのは2014年の論文だった。このとき同じ研究者たちが、最初の半合成生命体をつくり出すことに成功した。X、Yで示される2つの追加の窒素塩基とともにプラスミドを挿入することで、遺伝子が改変された大腸菌だ。しかし、問題がひとつあった。新しい生命体はそれほど丈夫ではなく、そのDNAは不安定だったのである。

そしてロムスバーグ自身が説明しているように、「ゲノムは1日しか安定していることができない」。ゲノムは生命体の命が続く間、ずっと安定していなければならない。情報は維持され、複製され、何世代も伝えられなければならない。生物の生態の基本原則だ。

2017年始め、ラホヤの科学者たちは再び科学コミュニティを驚かせた。半合成微生物を健康で丈夫で、すなわち自らのDNA内部でX-Yの人工塩基の対を維持できるようにする解決策を考え出したのだ。これにヌクレオチド輸送体を備えさせてDNAの複製を改良するとともに、いまや有名になった遺伝子編集システム「CRISPR-Cas9」を用いて設計し直すだけでよかった。こうして17年1月、ロムスバーグは6文字に拡大された遺伝子コードをもつ安定的な「半合成生物」を世界に紹介した。

だが、プロジェクトは完結したとは言えなかった。これまで遺伝子改変された大腸菌は、人工DNAの分子を単に保持できていただけだった。これに対してロムスバーグが発表した新しい半合成微生物は、改変されたDNAを転写し、6文字の新しいコードを解読し、非天然型のアミノ酸を含むタンパク質を合成できるようになったのである。

医薬品などへの応用の可能性

要するに、アメリカのチームは合成生物の基礎をつくり上げた。あらゆる意味で生きていて、自然の生命体と比較してより多くの遺伝情報を記録する能力をもつだけでなく、その情報を取り出して新しいタンパク質を生み出すことができる。

どんな種類のタンパク質だろうか? どんなことに役立てられるだろうか? これに関しては、改めてすべて解明しなければならない。ロムスバーグが成し遂げた結果は、ほかの自然の生物とは異なる特殊な潜在能力をもつ半合成生命体の創造に道を開く。

かつてプロジェクトの長期的な展望について話しながら、著者たちはこう述べていた。「半合成生物は、より多くの情報を記録できる可能性をもっていることから、自然には存在しない特徴をもつ微生物をつくり出せるプラットフォームを形成しています」。例えば新しい医薬品の開発において、重要な役割を果たせるかもしれない。
 
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