4文字DNAから8文字DNAへ――科学者たちの新たな快挙

10プロタチ2026 はじめに 地球上では、細菌からシロナガスクジラに至るまで、知られているすべての生物が、4つの文字からなる同一の遺伝言語（Genetic Alphabet）を用いている――アデニン（A）、チミン（T）、シトシン（C）、グアニン（G）の4文字である。これらはDNAの二重らせん構造の中で特定の様式で結合し、生物の遺伝情報を保存して次世代へと受け渡す。今回、カリフォルニア大学サンディエゴ校（UC San Diego）の科学者らは、この「普遍的」な遺伝言語を倍増させ、8文字からなる拡張言語を細胞の天然の機構そのものが正確に読み取れることを実証した。2026年9月2日に『ネイチャー・コミュニケーションズ』（Nature Communications）誌に掲載された本研究は、合成生物学分野における重要なマイルストーンとなっている。 発見の詳細 UCサンディエゴのスカッグス薬学部に所属するトン・ワン教授が率いる研究チームは、「RNAポリメラーゼ」（RNA Polymerase）と呼ばれる極めて重要な細胞酵素に焦点を当てて本研究を行った。この酵素はDNAを読み取り、RNAを産生する役割を担う――これは遺伝子発現（Gene Expression）の第一段階である。研究チームは、超精密なイメージング技術である「クライオ電子顕微鏡法」（Cryo-Electron Microscopy）を用い、原子の幅よりも小さいスケールでこの酵素の働きを撮像した。 「ハチモジ」8文字言語 本研究で用いられた拡張遺伝言語は「ハチモジ」（Hachimoji）と呼ばれる。これは日本語で「8文字」を意味し、4つの天然の文字に加えて、人工的に作られた新しいDNA文字を4つ組み合わせた体系を指す。研究チームは、E. coli（大腸菌）のRNAポリメラーゼ酵素が、天然の文字を認識するのと同じ様式で、これら新しい文字を正確に識別し処理したことを見いだした。 なぜこの発見が重要なのか これ以前にも、科学者たちは研究室で人工DNA文字を作製していた。しかし最大の課題は、これら新しい文字を細胞の天然の機構（DNAの複製および読み取りを担う酵素群）が正しく処理できるかどうかであった。酵素が新しい文字でつまずけば、遺伝情報に誤りが生じ得る。本研究は、主要な天然酵素が――いかなる再設計も施さずに――これら新しい文字を正確に処理できることを確証した。これは、細胞を全面的に再設計することなく、拡張された遺伝情報を処理できることを示す重要な証拠である。 水素結合がなくても機能 同じ研究チームは、2026年8月12日に『PNAS』（Proceedings of the National Academy of Sciences）誌に発表した別の研究で、さらに驚くべき発見を報告した――RNAポリメラーゼ酵素が、水素結合を持たない人工DNA文字対をも認識し、処理できたのである。一般に、DNAの二本鎖を結びつけているのは水素結合が不可欠だと考えられているため、これら結合がなくても酵素が機能し得るという事実は、基礎遺伝学の理解に新たな問いを投げかけた。 実用的な応用 この発見は、単なる基礎科学的好奇心にとどまらず、複数の重要な実用応用につながる可能性があると研究者らは考えている。これまでに、拡張遺伝言語を用いて、肝臓がん細胞を識別できる人工DNA分子が作られている。RNAポリメラーゼがこれら人工文字をどのように正確に読み取るのかを理解することは、新たな診断ツール（Diagnostics）、治療法（Therapeutics）、そして自然界には存在しない新しい機能を実行できる工学的生物システム（Engineered Biological Systems）を創出するための分子基盤を提供する。 合成生物学の長期的目標 DNA言語を拡張することは、合成生物学（Synthetic Biology）分野の長期目標の一つである。自然界にはない新しいアミノ酸を産生できる、あるいは新たな機能を担える生物を工学的に作り出せるようになれば、医療、農業、産業に革命的な変化をもたらし得る。例えば、新種のタンパク質を産生する微生物、あるいは自然界に存在しない医薬成分を生産する細胞システムなどが開発され得る。 科学コミュニティによる慎重な歓迎 この発見は大きく称賛されている一方で、科学的研究手法の一環として、独立した研究者たちが本結果を精査している。クライオ電子顕微鏡法により分子構造を直接撮像している点は、誤り率などの間接的証拠に比べて、はるかに確固とした直接的証拠とみなされている。 結論 生物の基本的な遺伝言語を拡張するこの発見は、生物科学の境界を新たな方向へと広げている。4文字から8文字へと遺伝言語を拡張できるこの能力は、将来、医療、診断、そして工学的生物学における革命的進展の端緒となり得る。これは、生の根源的な言語そのものが人間によって更新可能な体系であることを示す、重要な科学的章である。 発行：Arivuppasi Media