Research press release

【合成生物学】役目を終えた遺伝子組換え生物を分解するための内蔵スイッチ

Nature Communications

Synthetic biology: An inbuilt kill-switch to control GMOs

遺伝子組換え生物の特定のDNA配列を選択的に破壊するように設計されたCRISPRベースのデバイスについて説明する論文が、今週掲載される。特定のDNA配列の破壊を制御できるデバイスには、遺伝子組換え生物の環境中への放出の防止や、知的財産の窃盗からバイオテクノロジー企業を守るなど、数々の用途が見込まれている。

遺伝子組換え微生物が環境中に放出される可能性に対する懸念が生じたことをきっかけに細胞死を誘導するさまざまな方法が開発されたが、これらの方法では、DNAが環境中に放出されることに関する諸問題が考慮されていない。また、DNAが安定していることと塩基配列解読技術の進歩によって、実験機器を滅菌するための過酷な処理を行った後でも遺伝情報を回収できる可能性が生まれている。DNAを選択的に分解するように設計された現行のシステムは、ゲノム全体の破壊に着目しているため、宿主生物は生存できない。

今回、Brian CaliandoとChristopher VoigtはCRISPRを用いたデバイスを設計したが、このデバイスは宿主細菌のゲノムに安定的に組み込まれ、ユーザーが指定するDNA配列(例えば、プラスミドが持つ外来の遺伝子)を選択的に分解する。このデバイスは誘導制御下に置かれ、特定の時刻や特定の条件下での活性化を容易に実現できる。このシステムは、目的のDNA配列を効率的に標的化して破壊するが、宿主の成長や代謝に対しては感知できるほどの負担がかからない。

A built-in CRISPR-based device, designed to target specific DNA sequences for destruction in genetically modified organisms, is described in a paper published online in Nature Communications. Controlling the destruction of specific DNA sequences could have applications ranging from preventing the release of genetically modified organisms to helping to protect the intellectual property of biotechnology companies from theft.

The concerns regarding the potential release of genetically modified micro-organisms has prompted the development of various methods to induce cell death, but these methods often overlook issues regarding the release of DNA into the environment. The stability of DNA, combined with advances in sequencing technologies, means that genetic information is potentially recoverable even after harsh treatments to sterilise equipment. Current systems designed to target DNA are focused on whole genome destruction which renders the host organism unviable.

Brian Caliando and Christopher Voigt have designed a CRISPR-based device, stably integrated into a host bacterium’s genome, which targets user-defined DNA sequences, such as foreign genes carried on plasmids. The device is placed under an inducible control, which facilitates activation at specific times or under specific conditions. The system efficiently targets and destroys the intended DNA sequence while imposing no appreciable burden on host growth or metabolism.

doi: 10.1038/ncomms7989

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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