SXSW 2015: ビールを飲みながら誰かのキッチンで生命体を再プログラムしてみた

ビールが入った赤いカップを持ったグループが、ペトリ皿、ピペット、その他の基本的な実験器具が散らばったキッチンテーブルの周りに集まりました。私たちのホスト兼ラボディレクターのジャスティン・パハラは、私たちがカスタム DNA の断片を採取し、それを何も知らない大腸菌に挿入する方法について説明しました。要するに、私たちはテキサス州オースティンのキッチンで生きた細胞を再プログラムしようとしていたのです。

安全対策としてラテックス手袋を着用しましたが、実際には必要ありませんでした。そのエリアは無菌ではなく、細菌も危険ではありませんでした。(作業中に喉が渇いた人のために、裏に樽が 2 つありました。)

これは、DIY またはガレージ バイオロジー運動の背後にある多くの団体の 1 つである Synbiota が主催した、サウス バイ サウスウエスト 2015 のバイオハッキング パーティーの光景です。オープン ソース スタイルのコンピューター ハッキングと同様に、DIY バイオロジー センターは、消費者や個人が実験室の外で生物学的プロセスや遺伝情報を実験できるべきだという信念を支持しています。これらのバイオハッカーは、実験室での作業を大手バイオ製薬企業や学術機関に限定するとイノベーションが抑制され、遺伝子工学におけるひらめきは、ガレージで 1 人か 2 人が遺伝子コードをいじっているときに生まれる可能性があると主張しています。

合成生物学は、この運動のバックボーンです。2006 年、エコノミスト誌は、この技術を「さまざまな生物の遺伝子を組み立てて、新しい代謝経路や新しい生物を作り出す」と表現しました。簡単に言えば、モデル生物の遺伝子を混ぜ合わせ、組み合わせることで、進化の遅いペースを回避し、どのような創造が可能かを調べるプロセスです。

すべての政府がこの考えに賛成しているわけではない。英国では、個人が DNA を扱うには政府の許可が必要だ。一方、ドイツは遺伝子組み換え生物の全面禁止を検討している。この問題に関する米国の法律はまだかなり緩いため、バイオエコノミー キャピタル (ガレージ バイオロジーのもう 1 つの支持者) のマネージング ディレクターであるロバート カールソンのような米国のバイオハッカーは満足している。

SXSW の合成生物学に関するパネルで、カールソン氏は遺伝子工学を厳しく規制すると、映画「ブレイキング・バッド」のような世界が生まれるだろうと警告した。「人々は何があろうとも、遺伝子工学で遊ぶでしょう」とカールソン氏は言う。「多くの場合、違法にすると、安全ではなく、不安と恐怖が生まれます。人々が自分のしていることを隠したり話さなかったりするのは望ましくありません。」

Synbiota の目標は、自宅での遺伝子工学の取り組みをサポートし、新進のバイオハッカーがガレージ生物学運動に参加するよう奨励することです。2011 年以来、同社はさまざまな DIY バイオハッキング キットを製造してきました。これらのキットは、組み換え DNA、つまり人工的に構築された DNA を作成するために必要なソフトウェアとハ​​ードウェアを提供します。キットには、大腸菌を再プログラムして赤く光る初級レベルの生物学から、複雑な遺伝子回路を構築するための DNA の迅速なプロトタイプ作成まで、さまざまなものがあります。これらのキットの究極の目標は、遺伝子ハッキングのプロセスを簡素化し、迅速に行うことです。

「たった2日間で、遺伝子配列を設計し、組み立て、バクテリアに注入し、再起動することができます」と、MITメディアラボのジョイ・イトー所長は、今週末のSXSW合成生物学パネルで語った。「数年前なら、これはノーベル賞に値するようなことでした。今では、キッチンでできるのです。」

そして、私たちはまさにそれを実行した。シンバイオタの最高執行責任者パハラ氏は、作業を始める前にプロセスの各ステップを詳しく説明した。私たちはシンバイオタのレインボーファクトリーキット（395ドル）を使用した。これは、さまざまな蛍光タンパク質を混ぜて組み合わせ、大腸菌を鮮やかな色に光らせることができるキットだ。私は、紫色に光る細胞を作るために、赤と青の蛍光を選ぶことにした。そして、同社のDNA構築ソフトウェアを使用して遺伝子配列をマッピングし、作業に取りかかった。

ビールを片手に、私たちはアンカー DNA (配列の最初のリンク) から作業を開始しました。遺伝物質を小さなプラスチック キャップに慎重にピペットで移し、DNA を水に浸して汚染物質を除去しながら洗浄しました。残りのプロセスは簡単でした。次の DNA 配列を、鎖を「くっつける」のに役立つ酵素であるリガーゼとともに追加しました。新しいリンクを追加するたびに、DNA を水に浸してこのプロセスを繰り返しました。

最後に、DNA キャップを追加し、DNA 鎖の両端をつなぎました。こうしてできた遺伝コードの環状組織はプラスミドと呼ばれ、これが大腸菌を再プログラムするために必要な情報でした。パハラ氏はこのプラスミドを細菌に挿入し、すぐに紫色の蛍光を発する細胞が誕生しました。

更新: 48 時間ちょっと経つと、再プログラムされた大腸菌は美しい紫色に咲き誇りました。完成した製品を以下でご覧ください (私たちの細菌は「PopSci」の「P」と「I」を構成しています)。また、プラスミドの仮想構成もご覧ください。

Popular Science は、テキサス州オースティンで開催される South by Southwest に参加し、最新のテクノロジーと文化に関するニュースをお届けします。popsci.com/sxsw で当社の全記事をご覧ください。