ハーバード大学医学部の科学者チームは、遺伝学教授のジョージ・チャーチ氏を含む、6万2000箇所以上に及ぶ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この技術を使ったわけではないが、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危険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の開発に向けた進歩を示している。
「これは、遺伝コードの可塑性と、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、過去にこの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を改変します。「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す。なぜなら、改変された遺伝子コードは改変されていない生物には読み取れないほど大きく異なるため、実験室外に拡散しないからです。
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られるようになることを期待しています。また、遺伝子組み換え細菌は、バイオ燃料製造細菌の培養など、大規模な事業の妨げとなる可能性のある感染症にも抵抗できる可能性があります。以前の実験では、研究チームは大腸菌を改変し、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できるようにしました。
私たちのDNAとRNAは、ヌクレオチドと呼ばれる様々な「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様々なアミノ酸に翻訳されます（ただし、いくつかのコドンは終止信号として機能し、タンパク質合成機構にタンパク質を包み込むよう指示します）。ほとんどの生物は64個のコドンを使用していますが、多少冗長性があり、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。
以前の研究では、研究者たちはたった1つのコドンだけを改変していました。今回、研究チームは大腸菌が使用するコドンの数を64から57に減らすことを試みました。7つのコドンを選択し、それらの62,214の出現箇所すべてを他のコドンに置き換えたゲノムを設計し、55の断片にDNAを合成しました。
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導入した場合の機能試験を行っている。試験が完了すれば、改良された大腸菌は最大4種類の新たなアミノ酸を用いてタンパク質を合成できるようになる。
