新型人工基因组 DNA 可以在细胞外复制和进化——希望构建能够自主生长和进化的人工细胞
东京大学的 Norikazu Ichihashi 教授和他的同事们首次成功地从 DNA 中诱导了基因表达，这是所有生命的特征，并首次使用无细胞材料（如核酸和蛋白质）在细胞外进行连续复制。
增殖和进化的能力是生物体的决定性特征之一。然而，还没有制造出具有这些特性的人造材料。为了开发一个可以繁殖和进化的人工分子系统，DNA 中编码的信息（基因）必须被翻译成 RNA，蛋白质必须被表达，并且 DNA 与这些蛋白质的复制循环必须在细胞中持续很长时间。系统。迄今为止，还无法建立一个反应系统，在其中表达 DNA 复制所需的基因，而这些基因同时执行其功能。
该小组成功地将基因翻译成蛋白质，并通过使用带有两个 DNA 复制所需基因（人工基因组 DNA）和无细胞转录-翻译系统的环状 DNA 复制原始环状 DNA 和翻译后的蛋白质（1）。此外，他们还通过将这种 DNA 复制循环持续约 60 天，成功地将 DNA 改进为复制效率提高 10 倍的 DNA。
通过将转录和翻译所需的基因添加到该小组开发的人工基因组 DNA 中，有可能开发出可以自主生长的人工细胞，只需向它们喂食氨基酸和核苷酸等低分子量化合物，未来。如果能够制造出这样的人工细胞，我们可以预期，目前使用生物体生产的有用物质（例如用于药物开发和食品生产的物质）将变得更加稳定和易于控制。
该研究由日本科学技术院战略研究领域“大规模基因组合成与细胞编程”研究方向“自再生人工基因组复制-转录-翻译系统的开发”项目研究负责人市桥纪和教授牵头。基础研究项目 CREST（团队类型）。在该研究领域，JST 旨在阐明与基因组结构和功能相关的基本原理，以创建使用细胞的平台技术。
*(1) 无细胞转录和翻译系统
一种反应溶液，包含从 DNA 编码的基因转录 RNA 并在细胞外翻译成蛋白质所需的所有因子。本研究使用重组的 PURE 系统（Shimizu et al. Nat Biotechnol. 2001），该系统完全由纯化的已知蛋白质和 RNA 组成。因此，该系统没有未知元素。该系统由 Yoshihiro Shimizu（RIKEN 前沿生物科学中心）及其东京大学 Takuya Ueda 实验室的同事开发。