SynBioポータル

合成生物学(Synthetic Biology)のポータルサイトです

新たな産業革命の中核となる「合成生物学」の最新情報、有用性、可能性、振興策、安全性について、社会との関係も含め議論していきます。

バックナンバー2024年4月

牛乳とイルカから鳥インフルエンザウイルス検出
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このところ、米国で市販されている牛乳から鳥インフルエンザウイルスの残骸が検出されたことが報道されています。 この報道については、正式な論文発表もなく、政府系機関からの発表や専門家の見解が主なものになっています。 📌そんななかで、この「鳥インフルエンザ:米国の牛で蔓延する中で、科学者たちが答えようとしている4つの大きな疑問」というNPRの記事はリンクも充実しており、その理解に役立つものとなっています。 https://www.npr.org/sections/health-shots/2024/04/26/1247479100/bird-avian-flu-cows-cattle-milk-virus-unanswered-questions
 
上海合成生物学イノベーションセンター設立
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4月15日、上海で上海合成生物学イノベーションセンターの除幕式を開催というニュースがありました。 上海は中国での合成生物学の中心地とみなされており、2008年に中国科学院合成生物学重点研究室が上海に設立され、2019年には上海合成生物学イノベーション戦略同盟が上海交通大学と中国科学院上海生物科学院の共同で設立されました。上海にある復旦大学や上海師範大学なども、合成生物学関係の組織を持っています。 以下、この記事の日本語訳です。 上海、4月15日(新華社通信) - 中国東部の大都市のこの「未来の産業」のイノベーションと発展を促進する目的で、上海合成生物学イノベーションセンターが日曜日に除幕された。産業サービス機関と合成生物学イノベーションパートナーが共同で立ち上げたこのセンターは、国内外の科学研究機関、非営利団体、大手企業と幅広く協力し、合成生物学の分野で世界的な取り組みを行うとしている。同センターの戦略開発委員会の責任者であるJin Qinxian(金勤献)氏は、同センターには人材の収集、イノベーションの促進、産業の拡大という3つの目標があると述べた。上海は合成生物学産業の発展を非常に重視しています。 2023年9月にはインフラ整備、新たな研究開発機関の設立、基礎・応用研究の強化を目的とした行動計画を発表した。
 
経団連のバイオトランスフォーメーション(BX)の課題
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4月16日、経団連が「バイオトランスフォーメーション(BX)実現のための重要施策」という文書を公開しました。これは、2024年6月公表予定の次期政府バイオ戦略策定に向けて、とりわけ重要な施策を提言するというものであるようです。 これは、日本のバイオ産業の将来にとって重要な指針となるものでしょう。しかしながら、現状では多くの課題も存在します。今回は、BX提言の内容を踏まえ、日本のバイオ産業が抱える問題点と、未来への展望について考察します。 昨年3月に公開された「バイオトランスフォーメーション(BX)戦略」では、「現ロードマップは「技術」や「市場」の区分で描かれており、 バイオエコノミーが解決しうる「課題」との関係不明瞭」「ターゲットが2030年と比較的短期であり、ホワイトバイオ など大型の設備投資において投資対効果の予見可能性 が低い」といった課題があったとしています。その上で、このBX実現のための重要施策では、「2040年や2050年など長期をターゲットとして「課題」別に 達成すべき道筋に技術や市場をバックキャストしてプロットする「課題オリエンテッドな」ロードマップを策定」というのがポイントのようです。
 

バックナンバー2024年3月

麹菌の合成生物学ツールキット
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ニホンコウジカビ (Aspergillus oryzae) は、真菌類であるコウジカビ属の有性生殖をしない不完全菌です。麹菌の一つとして、醤油、味噌、日本酒、焼酎などを作るために使われており、2006年の日本醸造学会大会では日本の「国菌(national fungus)」とされました。デンプン分解やタンパク質分解に優れており、ニホンコウジカビが作るデンプン分解酵素・ジアスターゼ(アミラーゼの別名)は、高峰譲吉が医薬品タカジアスターゼとしたことでも知られています。 真菌を使った食品の生産は、大きな商業的な可能性を秘めた分野であり、現在、ヨーロッパ、米国、アジアで入手できる真菌を使った肉や乳製品の代替品の数が増えています。そのようなことから、このような真菌を扱うための合成生物学的なツールの重要性が高まっています。セルラーゼを大量に生産するために、バイオマス完全分解といった工業的に利用されてきた真菌Trichoderma reeseiは、そのようなツールが開発され、卵白および乳タンパク質の生産が可能になっているそうです。ところが、このような工業用の真菌は食品としての歴史がないため、様々な課題があります。そこで、注目されるのが、ニホンコウジカビ (A. oryzae)です。
 
 

バックナンバー2024年2月

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くせになる独特の風味と香りのブルーチーズに生えた青緑色のカビに抵抗感のある方もおられるかもしれません。 ロックフォールチーズ(Roquefort)はもともとフランスのブルーチーズということですが、アオカビ属(ペニシリウム属)のPenicillium roquefortiは、世界中でブルーチーズの製造に使用されている真菌です。ブルーチーズは、この真菌の増殖によって形成される色素胞子によって青緑色になっています。 1月8日のnpj Science of Food誌に、英国ノッティンガム大学のチームがこの色が生じる生合成経路を解明し、風味そのままの白いチーズを作ることに成功しています。 Cleere, M.M. et al. (2024) New colours for old in the blue-cheese fungus Penicillium roqueforti. npj Sci Food 8, 3. https://doi.org/10.1038/s41538-023-00244-9
 
【日曜コラム】研究評価に関するDORA(ドーラ)って何?
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研究評価とは、研究活動や研究成果に対して何らかの判断を行う行為全般を指します。大学や研究機関といったアカデミアでの研究評価は、研究者の採用・昇進・助成等に関わります。 しかし、最終的には、例えば「どういう研究成果を教科書に載せるか?」「社会に役立つ研究成果とみなすか?」「どんな事業を行うスタートアップ企業に投資するのか?」「どういう研究成果に関係した株を買うのか?」など教育、企業経営、経済にも関わる問題であると思います。 しっかりと評価された科学研究成果に基づく事業なら、確実な結果が期待されるでしょう。一方、評価がいい加減であれば、はったりや詐欺のはびこる世界に足を踏み込むことになってしまいます。日本のバイオ系の場合、しっかりとした科学的な評価に基づかないスタートアップが多いように感じます。日本のバイオ系が弱いのは、的確な評価のできる人材や目利き人材が少ないからではないかと個人的には思っています。ブランド、権威、話だけはうまい人といった印象に頼らず、科学評価力のある人材を大切にし、洗練された科学評価力を鍛えていく必要があります。
 
RNA編集アップデート
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この1週間ほど、RNA編集の臨床利用についてのニュース解説をいくつか見かけましたので、まとめておきたいと思います。RNA編集に基づく少なくとも3つの治療法が臨床試験に入ったか、その承認を取得し、本格的に動き始めているという話題です。 📌RNA編集とDNA編集(ゲノム編集)の違い RNA編集(RNA editing)は、出来上がったmRNAや転写中mRNAの塩基配列を置換、挿入、削除といった生物現象、あるいは人工的に行う操作のことをいいます。 RNA編集とDNA編集の両方ともタンパク質の構造または量を変更したいという点で同じ目的で利用することができます。 RNA編集の特徴は一時的に働くようにできることです。DNA編集は遺伝子を不可逆的に変更してしまいますし、遺伝子にオフターゲット効果を引き起こす可能性があります。一方、RNA編集は、細胞の設計図そのものを書き換えるのではなく、細胞が絶えず作っている新しいmRNAを標的にしているため、それに対する効果のみです。これにより、DNA編集よりも安全な選択肢となる可能性があります。一方で、RNA編集で持続的に効果を出すためには、導入するRNAエディターの量を増やしたり、寿命を延ばす必要があります。これは、不可逆的に染色体レベルで変更するDNA編集のall or noneとなる遺伝学的な効果とは対象的です。
 
進化する人類:チベットとアンデスの人々の高地順応遺伝子
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地理的には離れながら、同じように高地に住むチベットとアンデスの多くの民族(以下、チベット人、アンデス人と呼びます)は、高地での酸素レベルの低下による低酸素条件に耐えられるようになっています。 数多くのゲノム比較研究により、多くの候補遺伝子がヒトの高地順応に関係していることが示唆されています。とりわけ、低酸素に対する細胞応答のマスター転写調節因子である低酸素誘導因子 (HIF) に関係したパスウェイの遺伝子が重要です。 HIF-2のαサブユニットをコードするEndothelial PAS domain protein 1(EPAS1) は、チベット人およびチベット犬といった高地に適応した動物で多型が見られる遺伝子です。チベット人に見られるEPAS1遺伝子の変異は、EPAS1タンパク質のアミノ酸配列の変異ではなく、遺伝子発現の制御に関わるものであるとされます。これは、チベット人の比較的低いヘマトクリット値(赤血球の全容積が全血液中に占める割合、つまり血液の「濃さ」)、および間接的または直接的に適応表現型 (過剰な赤血球増加症からの保護)に関連しています。このチベット人の変異は、絶滅した旧人類であるデニソワ人から受け継いだものと考えられています。
 
ウイルスとウイロイドの間に位置づけられる「オベリスク」とは?
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オベリスク(Obelisk)は、もともと古代エジプトで製作され神殿などに立てられた方尖塔です。米国でもボストンのバンカーヒルやワシントンDCのモールにそのような棒のような建物が立っています。 1月21日にスタンフォード大学を中心とするチームが、棒状の形状に自己組織化する1000塩基ほどのRNAからなる断片が、ヒトの口や腸の中に大量に潜んでいることを査読前のプレプリントとしてbioRxivに掲示して、あちこちで話題になっています。この実体は「オベリスク」と名付けられました。 ウイロイドは独自の複製ポリメラーゼを持たずタンパク質もコードしないcccRNA(covalently closed circular RNA)で、これまで植物で約50種が見つかってきました(下記の(注1)参考)。一方、ヒトのD型肝炎ウイルス (HDV)も、「デルタ抗原」というタンパク質をコードするものの、独自の複製ポリメラーゼは持たず、自分では複製できないことから、従来の典型的なウイルスとは異なるcccRNAをゲノムとするRibozyviriaとしてウイロイド様エレメントとされてきました(下記の(注2)参考)。その塩基数は、ウイロイド、約350ヌクレオチド、HDVが約1700ヌクレオチドです。このことから、動物にもウイロイドや、従来のウイロイド/HDVと類似性のない新たなウイロイド様エレメントが更に存在するのではないか、と推定されてきました。
 
【日曜コラム】危険なデザイナータンパク質の安全管理
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ウイルスには致死的な病気を引き起こす危険なものがありますが、生物が作るタンパク質そのものにも致死的な「毒」性のあるものがあります。例えば、多くのヘビ毒、サソリ毒、クラゲ毒、植物由来のリシン、ボツリヌス毒素や破傷風毒素のような細菌毒はタンパク質です。アミノ酸配列からできているので、DNA合成で配列を合成し、タンパク質を適切に合成させたり、必要ならば切断したりすることなどで調製することは可能です。核爆弾のようなものと違って、大掛かりな施設や装置も必要なく、密かにできてしまうところが怖いところです。 更には、既存の毒を参考にしたり、あるいは全くゼロから、新しい「毒」タンパク質をデザインすることも可能なはずです。特に人工知能を使って、きちんと折りたたみができるようなタンパク質が自由に作製することができるようになってくると、漠然とではありますが、とんでもないものが作れてしまいそうな危うさを感じます。既に、ProtGPT2というような生成AIによるタンパク質デザインAIも開発されており、この分野は生成AIと同じように進展が速いです。生成AIで画像を作るような感じで、タンパク質をデザインするというわけです。2月1日刊行のCell誌は、構造生物学についての総説を掲載しており、そのなかでは最近の状況が説明されています。
 

バックナンバー2024年1月

 
アルツハイマー病の原因はまだ完全には解明されていません。しかし、長い期間をかけて脳の中で生じる、複雑な一連の事象によって発症することが明らかになってきており、遺伝、環境および生活習慣などの複数の因子が絡み合って発症すると考えられています。一般的には、アルツハイマー病全体の9割に相当し高齢者に発症する「遅発性散発性」と、若年(65歳以前)に発症する「早期発症型」、特にその一部で遺伝要因が考えられてきた「家族性」のものがあります。 1月29日、英国のユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのチームが、幼児期にヒト死体下垂体由来の成長ホルモン(cadaveric pituitary-derived growth hormone)を投与されたことのある若年性認知症の一部の患者にアルツハイマー病の特徴であるアミロイドベータ斑が脳内で観察されたことをNature Medicine誌に正式に報告しています。
 
ヘビ毒の中和抗体が逆に毒性を強めてしまう
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WHOの推定によれば、ヘビには年間540万人が咬まれ、その死者は8万人–13.8万人とされており、手や足の切断などの回復できない身体障害を残す人は、その約3倍に達すると言われます。2018年には、ヘビ咬傷はWHOの顧みられない熱帯病(Neglected tropical diseases、NTDs)に指定されています。 世界にいる3000種ほどのヘビのうち、ヒトに対し危険なヘビは約15%とされています。これらのヘビは、毒牙を持っており、咬んで毒液を注入します。ヘビ毒はタンパク質を主とした複雑な混合物で、多くの生理学的受容体に結合することで、ヒトにさまざまな症状を引き起こします。 毒ヘビに咬まれた場合、品質の高いヘビ抗毒素(抗血清)が有効な治療法となります。しかし、これは、ウマなどの大型動物にヘビ毒のタンパク質を少量注射することを繰り返して抗体を作らせるという、100年以上前と同じような方法で作製されているのです。更に、動物の免疫に使う多様なヘビの毒液の入手が困難であり、需要も低いことから、世界的な不足が課題になっています。このような背景から、ヘビ毒に代わる人工抗原や、毒素を中和する遺伝子組換え人工抗体などの開発が行われています。
 
 

バックナンバー2023年12月

 
2023年の通常記事は今年最後ということで、2023年の合成生物学の概況を手軽に知ることができる最新の記事2つを紹介したいと思います。英文ですが、短い文章で、合成生物学の概況を知ることができます。 🔴大きな問題と小さな解決策: 合成生物学がより強い未来を築く方法 最初のForbesの記事は、IDTというDNA合成大手企業の社長であるDemaris Mills氏が書いている文章です。 🔴合成生物学: 自然のツール、再設計 こちらのTechnologynetworksの記事は、Kerry Taylor-Smith氏というサイエンスライターが書いている文章です。 この文章は、邦訳もされている「合成生物学」(ニュートン出版)の著者である Jamie A Davies氏へのインタビューが主なものになっています。植物の部分は、Alister Mccormick氏の話が掲載されています。