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人工遺伝子回路を活用した合成生物学の発展は、広範な細胞機能の再構成や人工操作を可能にしてきた。しかし、哺乳動物細胞における動的かつ精緻な組織構築過程の操作に成功した例はほとんど報告されていない。これは、作製した人工遺伝子回路の動的特性を定量的に計測・評価することが困難で、人工回路の動作検証に有用な組織構築のモデル実験系が存在しなかったためと考えられる。もし、そのような一連の工程を実現する統合的なプラットフォームを整備することができれば、多細胞組織の動的な時空間パターンを制御・再構成するための革新的技術の確立に繋がると期待される。そこで本研究では、細胞自律的または非自律的に働く人工遺伝子回路を構築し、その動的特性を研究代表者が開発した遺伝子発現の光制御・光計測技術によって定量的に測定・評価する。そして、体節組織形成に必要な遺伝子回路を破壊した変異細胞集団の組織構築を、人工遺伝子回路によって回復させることを試みる。まず、本研究では細胞非自律的に働く人工遺伝子回路を構築し、光制御・光計測技術によって情報送信過程における動的情報の定量的評価を行った。続いて複数の回路について変異細胞株を準備し、それぞれの機能を比較することを試みた。それぞれの変異株で回復検証実験を行った。その結果、動的かつ適切な細胞間コミュニケーションのタイミングを備えた人工シグナルによって、分節時計の同期振動を制御できることが分かった。
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