遠藤政幸 理学研究科准教授、杉山弘 同教授、多田隈尚史 大阪大学助教、原田慶恵 同教授、上田卓也 東京大学教授、増渕岳也 同研究員、船津高志 同教授、飯塚怜 同助教、庄子習一 早稲田大学教授らの研究グループは、ナノメートルサイズのシート上に、酵素と遗伝子を集积化した、集积型遗伝子回路ナノチップを开発することに世界で初めて成功しました。
本研究成果は、2018年7月24日に英国の科学誌「Nature Nanotechnology」のオンライン版に掲載されました。
研究者からのコメント
今回の研究では、遗伝子を自在に発现させる集积型の遗伝子回路ナノチップを世界に先駆けて开発することに成功しました。本研究に用いた「顿狈础オリガミ」は、顿狈础から作成できる数十ナノメートル(10亿分の1メートル)の大きさの平面の构造体で、电子回路の基板のように、顿狈础オリガミの上に分子を集积化でき、数ナノメートルの间隔で自在に配置できます。特に顿狈础オリガミの上で遗伝子である顿狈础と酵素の距离を调节することで、搁狈础の合成量（転写量）を自在にコントロールできます。また复数の生体分子に応答して遗伝子の発现のスイッチングができます。この技术を使えば细胞内のセンシングや机能制御など、将来的には诊断や治疗にも応用することが可能です。
本研究成果のポイント
- ナノメートルサイズのシート上に、酵素と遗伝子を集积化した、集积型遗伝子回路ナノチップを开発
- 1つのナノチップ上で検査と诊断、応答物质のその场生产が完结、というコンセプトを试験管内で実証
- 细胞の精密制御を実现する自律医疗ロボットへの応用に期待
概要
遗伝子回路は、周囲の环境に応じてどのように遗伝子をオン?オフするかを记述する技术です。そのため、复雑な遗伝子回路の设计ができれば、その时々の状况に応じて遗伝子のオン?オフを変えられるので、细胞の运命を精密に制御できると期待されます。しかし、従来の技术では回路の复雑度に限界があり、関与する因子(酵素や标的遗伝子)が溶液中を自由に漂いながら反応する従来の技术では、意図しない反応を完全には防げないという问题がありました。
本研究グループは、遺伝子回路の集積化に世界で初めて成功しました。ナノメートルサイズのシートの上に、関与する因子を固定化し、シート上で反応が完結するようにしました (ナノチップ)。その結果、さまざまな種類のナノチップを混ぜ合わせるだけで、回路を構築できるようになり、設計自由度が向上しました。本研究成果により。今後、細胞や個体内での検証が期待されます。
図：集积化による効果
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Takeya Masubuchi, Masayuki Endo, Ryo Iizuka, Ayaka Iguchi, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Hao Qi, Ryosuke Iinuma, Yuya Miyazono, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu, Hiroshi Sugiyama, Yoshie Harada, Takuya Ueda, Hisashi Tadakuma (2018). Construction of integrated gene logic-chip. Nature Nanotechnology, 13(10), 933-940.
- 日刊工業新聞（7月24日 34面）に掲載されました。
