チーム紹介

Wet

皆さんは「実験」という言葉にどんな印象を受けるでしょうか？
おそらく多くの人が試験管やフラスコを振ったり混ぜたりしている光景を思い描く人が多いのではないでしょうか。

しかし、合成生物学は、非常に学際的な分野である為、遺伝子工学に加えて数理生物学、バイオインフォマティクスの知見も必要になる学問です。そのため、合成生物学の「実験」は実際に試験管に触れる”Wet実験”と、ソフトウェアを用いた解析実験などの”Dry実験”に分けることができます。

Wetと呼ばれる活動分野は、試験管の中で、微生物やDNA分子に対して行う生命科学実験のことです。私が思いつくWet実験を箇条書きで上げてみます。

I. 遺伝子の設計・酵素を用いたDNAの切り貼り
II. 遺伝子組み換えDNAを微生物に導入実験
III. 遺伝子組み換え体の培養実験
IV. 微生物を利用して合成されたタンパク質の分析・利用

I. 遺伝子の設計・酵素を用いたDNAの切り貼り

合成生物学や遺伝子工学はその名の通り、遺伝子を改変して新たなシステムを構築しようとする学問です。 望む生物システムを実現するために、私たちは

「望む生物システム」→「必要な遺伝子群の特定」→「遺伝子の並びの順序」→「微生物に導入可能な形に設計」

の順序を踏んで、遺伝子の設計を行っていきます。弊チームの中でもWetの分担ですが、Wetのメンバーはこの時ばかりはPC上のSoft Ware “Snap Gene®”とにらめっこになります。

Fig.1-1 遺伝子設計ソフトウェア Snap Gene®の作業画面

次に、こうして設計できたDNA分子を実際に合成します。市販されている遺伝子工学用の制限酵素を用い、望む遺伝子分子を実装していきます。

II. 遺伝子組み換えDNAを微生物に導入実験

さて、目的の遺伝子パーツが合成されましたが、この部品が実際に動くか確かめなければなりません。Wasedaチームではモデル微生物として、大腸菌を用いています。大腸菌にこの遺伝子パーツを導入して何が起こるか記録します。

Fig.1-2 蛍光を持つように遺伝子を改変した大腸菌抽出液

Fig.1-3 実験の様子

III. 遺伝子組み換え体の培養実験

遺伝子パーツの機能性が確認出来たら、次は効率的な産生が必要です。
幸い、N匹の微生物は、培養を経ることで、その数をN×2ⁿ匹にすることができます。この微生物の増殖能を利用して遺伝子パーツやタンパク質の増産をすることができます。

Fig.1-4 遺伝子パーツluxRおよびタンパク質LuxRの増産のイメージ図

IV. 微生物を利用して合成されたタンパク質の分析・利用

タンパク質とは、生物の部品といえる重要な分子です。白米は口に含んで1分くらい噛んでいると甘くなりますが、これは生き物が生きる上で、アミラーゼと呼ばれるタンパク質が口腔の細胞が分泌しているためです。筋肉が働くためにもタンパク質は必要ですし、神経を伝達する経路にもタンパク質が多く関しています。

合成生物学により目的のタンパク質ができたら、その性能を試さなければいけません。産生できたタンパク質が望み通りの機能を持っているかどうかを確かめます。

Fig.1-5 世界初の成果としてiGEM Waseda_Tokyoが合成生物学で女性ホルモンProgesteroneを検知した様子