藤本 健造 研究室

藤本健造 教授

生命機能工学領域
藤本研究室 藤本 健造 教授

光でDNAを操作する独自技術が世界を舞台に実用化へ!

本研究室では、有機化学的手法をベースに、「光」を用いて遺伝子をコントロールする独自の技術を追求し、世界の注目を集めています。新技術に関連する特許ライセンスについて海外の複数の企業から申請があり、実用化への期待も高まっています。

遺伝子工学を脱酵素化

ポストゲノム時代を迎えた現在、世界中の企業や研究機関がバイオテクノロジーに関する研究開発を行っています。従来の遺伝子研究を支えてきたのは、DNAを切断する制限酵素や、DNAの切れ目をつなぐリガーゼに代表される「酵素」で す。しかし、酵素は、濃度や温度などの条件で使用が制限され、操作も複雑というデメリットがあります。これに対して私たちは、光を用いて遺伝子を操作する全く新しい技術を追求してきました。

私たちはまず、DNAの4種類の塩基のうち、T(チミン)と置き換えが可能で、特定の波長の光に反応する人工塩基を合成し、DNAの構成塩基に組み込みました。その後、A(アデニン)、C(シトシン)、G(グアニン)に対応する同様の人工塩基も作成し、光を当てるだけでDNAを切断・連結できる技術を開発しました。この技 術を活かしてRNAの異常を光で修復することにも世界で初めて成功しています。

光を用いた遺伝子操作技術には、酵素を用いた従来の技術に比べて、さまざまな面でメリットがあります。まず、生きものである酵素に比べて、ハンドリ ングに手間がかからないという点です。このため、機械化、自動化が容易です。狙った場所に狙ったタイミングで反応を起こすことができるのも光ならではの強みです。また、反応にかかる時間はわずか0.2秒と、酵素を用いる場合の6000倍の速さを実現してい る上に、装置にLED光源を採用すれば半永久的に使用でき、コスト面でのメリットも大きいといえます。

次の可能性を求めて

私たちの技術は、DNAチップを使った手軽な遺伝子診断システムをはじめ、局所的疾患への幅広い応用が期待されている核酸医薬、あるいは分子プログラミングやDNAナノアーキテクチャーなどにも応用できます。研究室では、医療・健康 分野に焦点を当てながらも、生命科学の枠を超えてあらゆる分野への貢献をにらんで研 究を進めています。

最近では、DNAを演算素子として利用するDNAコンピュータに関する研究成果が「Nature Asia Materials」で紹介されました。他大学との共同研究で、情 報処理はもちろん、センサーやアクチュエータなどロボットを構成するのに必要な要素すべてをDNA分子で作成する「分子ロボット」の創製にも取り組んでいます。体内環境 に応じて自律的に判断し、治療を行う分子ロボットの存在も、十年後には夢ではなくなるかもしれません。

私たちの研究の根本は、精密分子設計とこれに基づく精密有機合成 の技術にあります。結果として、応用に近いテーマに取り組んでいますが、それは、純粋化学への探究心の延長線上にあるものです。所属する学生にはまず、基礎的な技術と科学の目をしっかりと養ってもらいたい。その上で大手の医療機器メーカー、医薬品関 連企業、バイオチップメーカーなどとの共同研究を体験し、研究者の社会貢献のあり方について肌で感じてほしいと考えています。

藤本研究室の紹介
(5:02)

未踏の手法によって世界に貢献する遺伝子工学システムを開発、応用する

藤本研究室の紹介

未踏の手法によって世界に貢献する遺伝子工学システムを開発、応用する

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