本研究の目的は、巨大DNA増幅系をリポソームに組み込むことで、人工細胞構築の課題を解決することであった。この14の酵素群からなるゲノムサイズの大型DNA増幅システムは、Replication Cycle ReactionまたはRCRと呼ばれ、我々の共同研究者である末次らによって開発されました。RCRはチューブ内で1MbpまでのDNAを増幅でき、10の10乗倍の複製を行い、低いエラー率(1サイクル当たり10の-8乗の塩基当たりエラーレート)を持っています。RCRはこれまで、チューブやバルクでの実験や、同僚の上野らによる油中水滴での実験に成功してきましたが、より細胞に近い環境での実証はまだ行われていませんでした。本研究プロジェクトでは、細胞膜に似た理想的なコンパートメントであるリポソーム中でDNA増幅を成功させました。リポソームはリン脂質二重膜で、免疫原性が低いため、医療への応用が期待されています。私は、リポソームでのRCR成功率を最適化するために、さまざまな条件を検討しました。例えば、大腸菌の膜を模倣するために、脂質の比率を変更しました。また、α-ヘモリシンと呼ばれるナノ孔で膜を修飾することも試みました。これにより、リポソームの外側からより多くの分子を通過させ、DNAとRCR成分を含む内腔にアクセスすることができるようになります。この戦略により、確かにリポソーム内のDNA収量は向上しました。しかし、DNAの収量は理論上の最大値には達しなかった。これは、dNTPやATPなどの追加リソースを供給することで改善できる可能性がある。
|