細胞の運命を精密に制御――遺伝子回路の集積型ナノチップを作成 大阪大

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集積型ナノチップ(左:模式図、右:原子間力顕微鏡像)

大阪大学は2018年7月24日、遺伝子回路の集積化に世界で初めて成功したと発表した。細胞を精密制御する自律医療ロボットなどへの応用が期待されるという。

遺伝子回路は、周囲の環境に応じてどのように遺伝子をオン・オフするかを記述する技術だ。複雑な遺伝子回路の設計ができれば、その時々の状況に応じて遺伝子のオン・オフを設定でき、細胞の運命を精密に制御できると考えられている。

従来の技術では、遺伝子発現反応に関与する因子(酵素や標的遺伝子)が溶液中を自由に漂いながら反応する。そのため、意図しない反応を完全には防げず、回路の複雑度には限度があった。

そこで、大阪大学蛋白質研究所をはじめとする研究グループは、ナノメートルサイズのシートの上に関与する因子を固定化したナノチップを作成し、チップ上で反応が完結するようにした。この手法では、ナノメートル精度で分子の空間配置を制御できるDNAナノ構造技術を用いて、遺伝子発現反応に関わる因子を集積化。その因子間の距離とそれに伴う衝突頻度を制御することで、転写反応(DNAでできた遺伝子のうち必要な部分をRNAにコピーする操作)を制御する。

集積化による効果

また、酵素(鍵)や標的遺伝子(鍵穴)とナノチップの固定点とをつなぐ「キーチェーン」の材質は様々な物が利用可能だ。そのため、材質の異なる様々な種類のナノチップを混ぜ合わせるだけで、複雑な遺伝子回路を構築できるようになり、設計自由度が向上した。

集積型ナノチップ上には反応に必要な因子が全て揃っており、試験管内での人工細胞を使った実験では、1つのナノチップ上で検査と診断、応答物質の生産が完結することが確かめられた。

今回は試験管内での実証実験だが、今後は、細胞や個体内での検証が期待されるという。

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