個別技術紹介

Individual Technology

長鎖DNA合成技術


柘植 謙爾
神戸大学科学技術イノベーション研究科

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要旨

スマートセル開発においては、設計された長鎖DNA配列を持つ菌株の構築に従来数カ月を要し、高速化の障害となっていた。今回開発した一連の技術により、30kbを超える長鎖DNAを2週間程度の短期間に、低コストで、正確に構築することが可能となった。

研究の内容

長鎖DNAを構築は、独自開発したOGAB法という遺伝子集積技術を用いた1),2)。本方法は、枯草菌のプラスミド形質転換系を利用した多重DNA断片の集積法で、DNA断片の末端に設計した3~4塩基の特異性を利用して、最大で50個を超えるDNA断片を一度の連結操作で連結する。従来は、このDNA断片の合成を受託DNA合成会社に委託していたが、50個のDNA断片を同時に発注しようとすると、多くのDNA断片は問題なく合成される一方で、合成されない・できない断片が出てきて、最終的に必要なすべてのDNA断片を準備するのに2カ月という長期間を要していた。

そこで、DNA断片の調達時間を短縮するために、化学合成から構築した長鎖DNAの大量調製までの一貫工程を実施可能なトータルシステムを整備し、全体を俯瞰した技術開発を行った。個別には、日本テクノサービス(株)との共同研究により、長鎖DNAの合成に特化した、低コストでハイスループットなDNA化学合成機を開発した。また、化学合成したDNAを、相補性を利用して張り合わせて伸長するために、新規のPCR方法を開発し、どのような配列であっても3日程度で二本鎖のDNAを準備することが可能となった。これを一旦大腸菌でクローニングし、塩基配列が正しいクローンのみを選択してOGAB法の材料に用いるが、この大腸菌クローニングの工程も、液体分注ロボットによる大幅な自動化を達成した。これらの研究開発の結果、30 kb程度の長鎖DNAを、2週間程度という期間で、1塩基当たり数円のコストで、製造できるようになり、従来の時間コスト、金銭コストの大幅な削減を達成した。

OGAB法

産業界などへのアピールポイント

OGAB法は、従来時間がかかっていたり、あるいは、GC含量などが高いなどの理由により合成できなかった長鎖DNAを短期間に低コストで合成することが可能です。本研究開発で得られた成果は、神戸大学発ベンチャー会社の(株)シンプロジェンでの受託長鎖DNA合成事業により事業化されました。

参考文献

1) K. Tsuge et al. : Nucleic Acids Res., 31, e133 (2003)

2) K. Tsuge et al. : Sci. Rep. , 5, 10655 (2015)

関連特許

特許第4479199号 特許第6440636号

最終更新日:2020年6月23日 17:05