NEDOスマートセルプロジェクト技術セミナー 要旨集
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Clone Select法ではさまざまなDNAバーコードを持つ細胞集団において目的のDNAバーコード領域を特異的にゲノム編集し、そのDNAバーコードを保持する細胞のみに蛍光ラベルあるいは薬剤耐性を付与することができる。演者らの研究チームではこのClone Select法を用いて次のような新規DNAアセンブリパイプラインを構築している(図1)。本パイプラインでは、はじめに目的の産物を得るための短鎖DNA群がランダムな配列を持つDNAバーコード分子とともにアセンブリされる。DNAアセンブリには既存のどのような技術を用いても構わない。DNAアセンブリ反応後、反応産物中には正しくDNAアセンブリされた分子とそうでないものが混合された状態で含まれるが、それぞれのDNAアセンブリ産物分子にはユニークな配列を持つDNAバーコードが付加される。試験管内でDNAアセンブリ反応を行った場合はこれを一旦微生物細胞に形質転換によって導入し、さまざまなDNAバーコードに紐付いたDNAアセンブリ反応産物を持つ細胞集団を得る。次に、ここから精製されたDNAが超並列シークエンシングによって一斉に解読され、正しいDNAアセンブリ産物に紐付いたDNAバーコードが同定される。その後、先に得られた細胞プールに対して、Clone Select法を用いて目的のDNAバーコードを持つ細胞クローン特異的に蛍光ラベルあるいは薬剤耐性を付与し、これを単離して目的のDNAアセンブリ産物を得る。本手法によって、DNAアセンブリ産物を持つ細胞クローンを無作為に1つずつ単離してDNAシークエンシングによって確認するという作業が不要になり、特にリピート配列のアセンブリや、長鎖DNAのアセンブリなど効率の悪いDNAアセンブリ反応において正しい目的のアセンブリ産物を得る効率が格段に高くなる。本新規遺伝子合成パイプラインによってこれまでの遺伝子合成の工程コストを1,000倍以上向上させることが期待されるとともに、アセンブリ効率の高くない反応からでも目的のDNA産物を得ることが可能になる。 またClone Select法はこれまでにDNAアセンブリを目的とした出芽酵母細胞および大腸菌細胞のみならず哺乳動物細胞においても利用できることを示している。これがDNAアセンブリのみならず、哺乳動物における複雑なシステム動態を理解するための新しい生物学の技術フレームワークとして期待されており、本講演ではこの点についても触れる。 参考文献 1) Nishida, K., Arazoe, T., Yachie, N., Banno, S., Kakimoto, M., Tabata, M., Mochizuki, M., Miyabe, A., Araki, M., Hara, KY., Shimatani, Z. and Kondo, A., Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune systems, Science, 353, aaf8729 (2016) 2) Nishimasu, H., Shi, X., Ishiguro, S., Gao, L., Hirano, S., Okazaki, S., Noda, T., Abudayyeh, OO., Gootenberg, JS., Mori, H., Oura, S., Holmes, B., Tanaka, M., Seki, M., Hirano, H., Aburatani, H., Ishitani, R., Ikawa, M., Yachie, N., Zhang, F. and Nureki, O., Engineered CRISPR-Cas9 nuclease with expanded targeting space, Science, 361, 1259-1262 (2018) 18

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