ポイント
- ポリマーの水性二相分離系中の液滴内にＤＮＡ合成酵素の遺伝子をコードしたＤＮＡと無細胞遺伝子発現系を導入した人工細胞モデルを構築。
- 人工細胞中でＤＮＡが増幅されることによって人工細胞が自律的に成長し、最大で１０倍以上の体積増加を確認。
- 今後、自律分裂・進化する機能を持つ人工細胞を開発するための基盤技術として期待される。
東京大学 大学院工学系研究科の藪田 萌 大学院生、皆川 慶嘉 助教、野地 博行 教授のグループは、立教大学 大学院理学研究科の末次 正幸 教授と共同で、ＤＮＡ自己複製により自律成長する人工細胞モデルの構築に初めて成功しました。本研究では、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）とデキストラン（ＤＥＸ）という２種類のポリマーからなる水性二相分離がＤＮＡの濃縮によって安定化されるという発見に基づき、複製酵素を合成し、それが自身の遺伝子をコードするＤＮＡ分子を増幅・複製することで１０倍以上体積を増加させる自律成長する人工細胞モデルの構築に成功しました。これにより、遺伝子発現・ＤＮＡ複製・成長が連動する人工細胞の実現に初めて至りました。この成果から自律的に進化する人工細胞の開発のための基盤技術になることが期待されます。加えて、原始生命の進化プロセスを研究するためのモデルとしても有望であると考えられます。
本研究成果は、２０２５年２月２６日（英国時間）付で「Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」に掲載されます。
本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ「長鎖ＤＮＡ合成と自律型人工細胞創出のための人工細胞リアクタシステム」（Ｎｏ．ＪＰＭＪＣＲ１９Ｓ４）、同 ＧｔｅＸ「超並列たんぱくプリンタシステムの開発」（Ｎｏ．ＪＰＭＪＧＸ２３Ｂ１）、同 ＡＳＰＩＲＥ「日英共同による人工光合成細胞システム開発」（Ｎｏ．ＪＰＭＪＡＰ２４Ｂ５）、科研費「基盤Ｓ（Ｎｏ．ＪＰ１９Ｈ０５６２４）」特別研究員奨励費「濃縮されたＤＮＡにより安定化される相分離液滴を容器とした、進化する人工細胞の構築」（Ｎｏ．ＪＰ２２ＫＪ１１３０）の支援を受けて行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（４８７ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Self-growing protocell models in aqueous two-phase system induced by internal DNA replication reaction”
- ＤＯＩ：10.1038/s41467-025-56172-7
＜お問い合わせ先＞
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野地 博行（ノジ ヒロユキ）
東京大学 大学院工学系研究科 教授
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沖代 美保（オキシロ ミホ）
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