科学者が改良型大腸菌のゲノムを設計

ハーバード大学医学部の科学者チーム（遺伝学教授ジョージ・チャーチ氏を含む）は、6万2000箇所以上に変化を加えた大規模な書き換えを行った細菌ゲノムを設計した。

まだ生きた大腸菌を作るために使用されていないが、本日サイエンス誌に報告されたこの研究結果は、野生生物との遺伝子交換のリスクなしに新しい材料を作ることができる遺伝子組み換え細菌に向けた進歩を示している。

「これは、遺伝コードの柔軟性と、再コード化されたゲノムを通じて生物からまったく新しいタイプの生物学的機能と特性をどのように抽出できるかを実証するための重要な前進です」と、過去にチームと協力したことがあるイェール大学のファレン・アイザックス氏はネイチャー誌に語った。

この新しいタイプの遺伝子工学は、生物自身の DNA を変更します。リコーディングと呼ばれるこの技術は、従来の遺伝子工学よりも安全であると考えられています。なぜなら、変更された遺伝子コードは、変更されていない生物が読み取るにはあまりにも異なるためです。

科学者たちは、遺伝子組み換え細菌が医薬品に使用できる新しいタイプのタンパク質を組み立てることができることを期待している。遺伝子組み換え細菌は、バイオ燃料製造細菌の培養など、大規模な作業を妨げる可能性のある感染症にも抵抗できる可能性がある。以前の実験では、研究チームは大腸菌を改変してウイルスに対する耐性を高め、自然界には存在しないアミノ酸を生成した。

私たちの DNA と RNA は、ヌクレオチドと呼ばれるさまざまな「文字」で構成されています。これらの文字は 3 つずつ組み合わさって、コドンと呼ばれる「単語」を形成します。コドンは、タンパク質の構成要素であるさまざまなアミノ酸に翻訳されます (一部のコドンは、タンパク質構築機構にタンパク質をまとめるよう指示する停止信号として機能します)。ほとんどの生物は 64 個のコドンを使用しますが、少し冗長であり、複数のコドンが同じアミノ酸に対応する場合があります。

以前の研究で、科学者らはたった 1 つのコドンだけをいじっていた。現在、研究チームは大腸菌が使用するコドンの数を 64 から 57 に減らそうとしている。彼らは 7 つのコドンを選択し、それらの出現 62,214 すべてを他のコドンと入れ替えたゲノムを設計し、その DNA を 55 の断片に合成した。

研究チームは現在、再コード化された断片を生きた大腸菌に注入するとどのように機能するかをテストしている。テストが完了すれば、アップグレードされた大腸菌は最大 4 つの新しいアミノ酸を使ってタンパク質を生成できるようになる。