DNAを使って「時間の経過とともに生物学を記録する」シアトルの新しい合成生物学ハブの内部
シャーロット・シューベルト著
研究者らは月曜日、アレン研究所、チャン・ザッカーバーグ・イニシアチブ、ワシントン大学の協力により設立された新しいシアトル合成生物学ハブをオープンした。
このハブは「学術的な創造性とスタートアップ企業のスタイルの産業的実行力」を融合したものだと、以前は遺伝子編集スタートアップ企業であるアシディアン・セラピューティクスで発見部門の責任者を務めていた、科学運営・戦略担当シニアディレクターのジェシー・グレイ氏は述べた。
このハブの最初の主な目標は、「生物学的記録マウス」を構築することです。これにより、研究者は生きたマウスの細胞分裂や分子シグナル伝達などの生物学的活動を経時的に追跡できるようになります。
月曜日のツアーは、デクスターヤードにあるハブの研究所で行われた。デクスターヤードは、アレン研究所の向かいにあるサウスレイクユニオン地区のライフサイエンス開発施設で、アレン研究所は今後5年間でハブに3,500万ドルを寄付する予定である。
Chan Zuckerberg Initiative も同額を提供し、UW は新しいハブの基礎技術の供給源となっている。
この取り組みは、ハブの主任科学ディレクターであり、ワシントン大学ゲノム科学教授のジェイ・シェンデュア氏の研究室で開発されたDNAベースの技術を活用しています。ツアー中、シェンデュア氏はこのアプローチを「生物学を時系列で記録するための象徴的な言語」と呼びました。
この手法では、各細胞に生物学的活動を反映するDNAバーコードを生成します。科学者は、創始細胞または幹細胞の中にDNA「テープ」を配置します。DNAテープは細胞分裂の世代を通じて編集され、各編集はテープに沿って順番に行われ、細胞内イベントのタイミングの読み取り情報を生成します。
シェンデュア氏とその同僚は、2022年にNature誌に掲載された研究で、この「DNAタイプライター」技術を発表しました。この研究で彼らはこの手法を用いて細胞系統樹を再構築し、単一の細胞がどのようにして数千個の細胞に増殖したかを解明しました。さらに最近、彼の研究室はこの技術を応用し、細胞シグナルの長期的な活動を記録しました。
最終的に研究者たちは、この手法は代謝状態、細胞間接触、神経シグナル伝達など、さらに幅広い細胞の状態や活動を追跡するために使用できると考えています。
チャン・ザッカーバーグ・イニシアチブの科学責任者であるスティーブン・クエイク氏は、アレン研究所での炉辺談話の中で、このアプローチは「基礎技術」だと述べた。最終的には、この研究から新たな薬や治療法が生まれるはずだと彼は述べた。
潜在的な応用としては、治療用細胞の作用を評価し、その設計を改善することが挙げられます。また、マウスが特定の薬剤やその他の外乱に対して時間の経過とともにどのように反応するかを全身にわたって追跡することも考えられます。
ワシントン大学免疫学部教授兼学部長のマリオン・ペッパー氏は、免疫療法における潜在的な用途の探求に意欲的です。
「こうしたツールや技術開発を免疫細胞に適用することで、病気の治療方法に革命が起こるでしょう」と、ワシントン大学ゲノム科学准教授のコール・トラップネル氏と共にこのハブを共同で指揮するペッパー氏は述べた。「私たちは、これまで視覚化したり理解したりできなかったこれらの細胞について、多くのことを学ぶことになるでしょう」とペッパー氏は付け加えた。
12月に初めて発表されたシアトル合成生物学ハブは現在15名のスタッフを抱えており、来年末までにさらに12名、5年以内に約50名を雇用する予定である。
シェンデュアは、業界経験と商業的機会を見抜く能力を持つ人材を獲得するチャンスを見出しています。同時に、アレン研究所とチャン・ザッカーバーグ・イニシアチブは共にオープンサイエンスに注力しており、この文化が両機関の連携を円滑にしていると、ハブのリーダーたちは述べています。
タイプライターチーム
シアトル合成生物学ハブは現在、デクスターヤードに3,600平方フィートのスペースを占めており、2025年には12,000平方フィートに拡張される予定です。ツアー中、訪問者は4つの研究ステーションを案内されました。
- センスチームは、細胞内のイベントを検知し、その情報をDNAに書き込むための記録に変換するセンサーを開発しています。「編集イベントが信号の強度と方向に対応すること」が重要な目標だと、チームリーダーのヒナ・イフティカール氏は述べました。イフティカール氏はシアトルの細胞治療企業サナ・バイオテクノロジーでシニアサイエンティストを務めていました。
- ライトチームは、 DNAへの記録技術を開発しています。情報は「DNAタイプライター」によって挿入編集として記録されます。チームメンバーのエミリー・クリフ氏によると、バーコードの安定性と正確性を確保することが目標の一つです。
- ビルドチームは、チームリーダーのスダルシャン・ピンレイ氏が「DNAアトリエ」またはスタジオと呼ぶ施設を設立しています。この研究チームは、数十万塩基対からなる非常に巨大なDNA分子を生成し、細胞に組み込む予定です。
- リードチームは、DNAタイプライターから読み出された編集済みDNA配列を解釈し、細胞内で時間経過とともに起こる変化の記録を作成します。チームリーダーのフローレンス・シャルドン氏によると、チームは計算論的手法と人工知能を用いて細胞をモデル化し、他のチームに技術改善のためのフィードバックを提供しています。
