世界初!細胞核機能を持つ構造体を人工細胞内に再現~生命をつくる最前線、合成生物学の革新~

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2025-05-20 神奈川県立産業技術総合研究所

世界初!細胞核機能を持つ構造体を人工細胞内に再現~生命をつくる最前線、合成生物学の革新~

神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)は、2025年5月20日に、世界で初めて細胞核機能を持つ構造体を人工細胞内に再現することに成功したと発表しました。この研究では、カエル卵の抽出液を用いてリポソーム内に細胞核を構築し、核内へのDNAの収納やタンパク質の輸送が行われることを実証しました。この成果は、真核細胞に近い人工細胞の実現に向けた重要なマイルストーンであり、合成生物学や人工染色体技術などへの応用が期待されます。

<関連情報>

Xenopus卵エキスをカプセル化した巨大ユニラメラ小胞における核集合性 Nuclear Assembly in Giant Unilamellar Vesicles Encapsulating Xenopus Egg Extract

Sho Takamori, Hisatoshi Mimura, Toshihisa Osaki, Tomo Kondo, Miyuki Shintomi, Keishi Shintomi, Miho Ohsugi, Shoji Takeuchi
Small  Published: 20 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.202412126

Abstract

The reconstitution of a cell nucleus in a lipid bilayer-enclosed synthetic cell makes great strides in bottom-up synthetic biology. In this study, a method for assembling a nucleus in giant unilamellar vesicles (GUVs) is proposed. To induce reconstitution of the nucleus, the interphase egg extract of African clawed frogs Xenopus laevis is utilized, known as a biochemically controllable cell-free system capable of transforming an added sperm chromatin into a nucleus in vitro. The GUV formation efficiency is enhanced by the inverted emulsion method through incorporating prolonged waiting time and adding chloroform into lipid-dispersed oil, facilitating subsequent nuclear assembly reactions in the GUVs. Characterization of nucleus-like structures formed in the GUVs revealed the presence of dense DNA and accumulated GFP-NLS in the structure, indicative of functional nuclear import. Immunostaining further validated the presence of nuclear pore complexes on the surfaces of these nucleus-like structures. The approach offers a versatile platform for constructing artificial cellular systems that closely mimic eukaryotic cells.

生物化学工学
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