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 パンやビールなど、食卓でお馴染みの食品は「酵母(イースト菌)」の力で作られている。そんな私たちにとって身近な酵母に人間の筋肉遺伝子を移植し、「ヒト化」させるた科学者たちがいる。

 オランダ、デルフト工科大学のパスカル・ダラン=ラプジャード氏らは、世界で初めて酵母に「ヒト筋肉遺伝子」を組み込むことに成功したそうだ。

 ヒト化酵母は人間の細胞モデルとして利用することができ、薬剤スクリーニングやがんの研究などに役立つそうだ。

 この研究は学術誌『Cell Reports』(2022年6月28日付)で報告された。

【画像】 人間と酵母に類似点

 ダラン=ラプジャード氏によると、人間と酵母にはいくつもの類似点があるという。「不思議に思うかもしれない。単細胞の酵母に対して、人間はずっと複雑な生き物だ。それでも非常に似た方法で機能している」

 酵母の細胞は人間に似ている一方、単純な作りなので、余計な相互作用で掻き乱されることもない。

 分析しやすいクリーンな環境なのだ。だから科学の研究では、これまでもしばしば人間の遺伝子が酵母に移植されてきた。

 「ヒト細胞や組織に比べて、酵母は単純なので、成長させやすく遺伝子も利用しやすい。本質的な疑問に答えるため、DNAを簡単に改変できるのだ」と、ダラン=ラプジャード氏は説明する。

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 例えば、細胞の分裂周期のような発見は、酵母のおかげなのだそうだ。

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人間の筋肉遺伝子を移植して酵母をヒト化

 ダラン=ラプジャード氏らはすでに、人工染色体を設計して、新機能を酵母に組み込むためのDNAラットフォームとして利用することに成功していた。

 その狙いは、酵母に人間の遺伝子と完全な代謝経路を追加するとどうなるのか、細胞が全体として機能するのかどうか確かめることだった。

 「筋肉の糖消費やエネルギー生産をコントロールする遺伝子を酵母に組み込んだらどうなるだろうか?」「酵母の基本的かつ複雑な機能をヒト化できるのだろうか?」これが彼女が知りたかった疑問だ。

 そのためにはただ単にヒト遺伝子を酵母に移植するのではなく、それに対応する酵母の遺伝子を取り除いて、ヒト筋肉遺伝子で置き換えねばならない。

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酵母と人間の遺伝子は、それぞれの細胞で厳密に制御されながら特定のプロセスを担っている。だから酵母と人間で遺伝子を交換するなんて無理と思うのもわかる。ところが、まるで魔法のようにうまくいった!(ダラン=ラプジャード氏)
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酵母の代謝機能を人間のものと交換

 今回酵母に組み込まれた10個の筋肉遺伝子は、糖を分解してエネルギーを得る代謝に関係するもので、私たちにとって欠かせないものだ。

 こうして作られたヒト化酵母と人間の組織細胞を比べてみたところ、両者で作られる酵素が驚くほどよく似ていることが確かめられたという。

 このことは、ヒト化酵母がヒト細胞のモデルとして役立つだろうことを裏付けている。

 なお今回の遺伝子が担うプロセスは、人体にいくつもある代謝プロセスの一部でしかない。酵母細胞とヒト細胞には、まだまだたくさんの類似点があるはずだ。

 またダラン=ラプジャード氏は、ヒト化酵母の基礎的・技術的側面をテーマに研究しているが、ヒト化酵母の応用に関心がないわけではない。他の研究者と協力して、道具としての使い途も研究したいとのこと。

 「これは出発点に過ぎない」とダラン=ラプジャード氏。酵母をさらにヒト化すれば、その中にもっと複雑な人間の環境を構築できるそうだ。

References:Building human muscle genes in the DNA of baker's yeast / written by hiroching / edited by / parumo

 
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人間の筋肉遺伝子を移植したパン酵母が開発される