体温環境でDNAが5000倍?!東北大が作製した人工細胞とは

光による増幅制御も可能

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 東北大学大学院工学研究科の野村・M・慎一郎准教授、佐藤佑介大学院生(現東京工業大学特別研究員)らは、標的のデオキシリボ核酸(DNA)を5000倍以上に増やせる人工細胞を作製した。人の体温と同等の温度である37度Cの環境でDNAを増やすことが可能で、光によって増幅を制御することもできる。生命システムの再構成や分子ロボットの開発に貢献する。

DNAを5000倍に増幅(東北大提供資料を基に作成)

 脂質などから作られる人工細胞の機能の制御には、大量の信号DNAが必要となる。しかし、信号DNAが微量しかない環境では人工細胞が働かないという課題がある。また特定のDNAを増やすには温度制御が必要で、さらに細胞内で標的のDNAだけを増やすのは困難だった。

 研究チームが新たに作製した人工細胞は、内部に「DNA増幅回路」が組み込まれている。増幅回路のスイッチをオンにする信号DNAを検出すると、標的となるDNA配列を正確に増幅する。実験では、37度Cの環境で約2時間反応させると、標的の配列が5000倍以上に増幅された。

 一般的にこうした反応回路では標的以外の配列が増幅されるエラーが起こるが、特殊な人工核酸「LNA」をうまく組み込む事でエラーを防ぐことができた。さらに、人工細胞に光を照射することでDNAの増幅反応の開始を制御できた。

 20塩基対のDNA配列の増幅に成功しており、今後はさらに長い配列の増幅を目指す。

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