マンチェスター大学マンチェスター生物工学研究所（MIB）の研究者らは、工業プロセスで使用される遺伝子組み換え生物の流出を制限するための新しい生物封じ込め方法を開発した。
に掲載された論文で ネイチャーコミュニケーションズ この論文の筆頭著者であるステファン・ホフマン博士とパトリック・カイ教授は、エストラジオール制御の不安定化ドメイン・デグロン（ERdd）をパン酵母（サッカロマイセス・セレビシエ）の遺伝子構成に追加することで、微生物の生存を制御できることを発見した。
不安定化ドメイン (DD) デグロンは、特定のリガンド (DD デグロンと結合する小分子) が安定化のために存在しない限り、タンパク質の分解を可能にするタンパク質の要素です。 研究者らは、エストロゲンの一種であるエストラジオールが存在しない限り、生命に不可欠なタンパク質を分解するように酵母を操作した。 エストラジオールがなければ酵母は死んでしまいます。
この新しい遺伝子封じ込め技術は、必須タンパク質を直接標的とする点で以前の技術とは異なります。 野生型生物と比較した場合でも生物の機能に悪影響を及ぼさず、100世代後でもゲノムの活性部分として残ります。
これを達成するために、研究者らは775の必須遺伝子にERddタグを付け、得られた生物のエストラジオール依存性増殖をスクリーニングした。 このスクリーニングを通じて、彼らは 3 つの遺伝子、SPC110、DIS3、および RRP46 を適切な標的として同定しました。 改変酵母はエストラジオールの存在下ではよく生育しましたが、エストラジオールの不在下では生育できませんでした。
主著者でポスドク研究員のステファン・ホフマン博士は、「産業界が工学生物学をますます利用し始めるにつれ、最初から適切な予防策をすべて確実に講じる必要がある。しかし、私たちの新しい遺伝的生物封じ込め法は効果的に感染を防ぐ」と述べた。人工生物の逃走は、工学生物学の応用を安全にするために必要ないくつかの層の 1 つであると私たちは考えています。」
合成ゲノミクスの教授であるパトリック・カイ教授は、「安全メカニズムは、生物学工学などの新興技術の展開に役立ちます。生物封じ込めシステムの開発は、新興技術に関連するリスクを効果的に最小限に抑え、研究者と研究者の両方を保護します」と述べた。 「これは、より広範なコミュニティに影響を与えます。また、成長を続けるバイオエコノミーを守るために、知的スパイと戦うための新しい解決策も提供します。この研究は、MIB 研究の責任ある革新の素晴らしい例です。」
工学生物学は比較的新しい科学分野ですが、産業が酵母や細菌などの微生物を使用して付加価値のある化学物質を安価かつ効率的に生産できるようにする拡大しつつある科学分野です。 しかし、微生物は効果を高めるために遺伝子操作されていることが多いため、微生物が自然環境に流出すると問題になります。
遺伝子組み換え生物が実験室環境から流出しないようにするために、NIH は厳格な流出率閾値を設定しています。 現在、ほとんどの遺伝的保護手段は、ガイドライン内に保つための 2 つの方法論のいずれかに依存しています。1 つは栄養要求性の操作によるもので、生物が生存するために環境内に存在する特定の代謝産物に依存しています。もう 1 つは、「自殺」遺伝子によるものです。特定の条件が満たされない場合、生物自体はそれを殺す毒素を生成します。
これらの方法は一般に遺伝的に安定しており、NIH ガイドラインを満たすのに十分な効果がありますが、その有効性については注意点があります。 生物を維持するために代謝産物に依存する場合、この代謝産物は野生でも見つかる可能性があり、それが逃げた場合に生物が生き残れないことを保証することはできません。 「自殺」遺伝子の場合、これは生物にとって直接的な脅威であるため、世代を重ねるごとに遺伝子が選択的に突然変異して不活性になり、制御が無効になる可能性があります。
ホフマンとカイによって説明された新しい生物封じ込め方法は、既存の方法と組み合わせて使用することで、その有効性を強化し、さらに堅牢な脱出頻度を実現することができます。 唯一の生物封じ込め方法として使用した場合でも、逃走率は 2×10-10 未満であり、NIH ガイドラインの逃走率 10-8 未満をはるかに上回ります。
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#科学者が産業生物のための新しい生物封じ込め方法を開発
2024-02-07 02:41:08