| 研究課題/領域番号 |
25730176
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
鮎川 翔太郎 東京工業大学, 情報生命博士教育院, 特任助教 (70645845)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 合成生物学 / 人工遺伝子回路 / 微生物共生系 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、人工遺伝子回路を用いて二種類の大腸菌が相利共生を形成するシステムを構築し、シミュレーションとともにその挙動を解析することで、共生システムの実現に必要な条件をみつけることである。このために、異なる人工遺伝子回路を導入された大腸菌同士が、細胞間コミュニケーション分子を介してお互いの状態を感知し合い、相手からのコミュニケーション分子が存在するときのみ生存が可能になる、というシステムを構築し解析を行う。
人工共生システムの構築と解析のため、応募者は以下のステップを採った。1)人工遺伝子回路の設計、2)回路に必要な部品の入手、作製、3)人工遺伝子回路の一部の実装、4)定式化、5)パラメータの探索、鍵となるパラメータの測定、6)求まったパラメータを用いて数値シミュレーションを行う、7)プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、9)wet実験とシミュレーションを用いて、システムの一部を変更したときシステムの挙動がどのように変わるかを確認する。
平成25年度はこのうち8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、というステップまでを完了させる計画であったが、7)プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、というステップにおいて予定外の実験結果が得られ、ステップ8)まで到達しなかったというのが現状である。予定外の結果というのは、人工共生系を構成する二種類の大腸菌のうち一種類が自身が生産するコミュニケーション分子に反応してしまい、相手がいなくても自己フィードバックによって生存してしまう状態になったことである。現在は、この状態を解消するため、人工遺伝子回路の改良や大腸菌の増殖速度を調節する方法を検討している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成25年度は9ステップのうち、8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、というステップまでを完了させる計画であったが、7)プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、というステップにおいて人工共生系を構成する二種類の大腸菌のうち一種類が自身が生産するコミュニケーション分子に反応してしまうという予定外の実験結果が得られたため、ステップ8)まで到達しなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず部品を変更したプロトタイプの人工遺伝子回路を用いて、自己フィードバックの影響がなくなる条件を探し、必要なパラメータを測定する。その後、8)観察結果とシミュレーション結果を比較し、微調整を行う、9)wet実験とシミュレーションを用いて、システムの一部を変更したときシステムの挙動がどのように変わるかを確認する、という計画通りのステップを取ることで、人工共生システムを完成させる。
また、シミュレーションに関して、現在は決定論的方法でシミュレーションを行っているが、現実の細胞内の現象を考慮した場合離散的シミュレーションが必要となる可能性があることから、gillespie 法を用いてシミュレーションを行う予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
平成25年度は9つあるステップのうち、ステップ8) 観察結果とシミュレーション結果を比較し微調整を行う、までを完了させる予定であったが、ステップ7) プロトタイプの回路を実装し挙動を観察する、において予定外の結果が出たことで、実施計画を変更する必要が生じたためである。
平成26年度は、まず人工遺伝子回路の改良などを行い現状の問題を解決する。次に平成25年度に行う予定だったステップ8)の観察結果とシミュレーション結果を比較し微調整を行う、という作業を実施する。これに続いて、ステップ9)のwet実験とシミュレーションを用いて、システムの一部を変更したときのシステムの挙動がどのように変わるかを確認する。この解析によって、作製した共生システムがどのような条件下で成立するのかを確認する。
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