化学と生物学の境界は、ますます曖昧になっている。ミネソタ大学の生化学者ケイト・アダマラ率いるチームは、精製された化学成分のみから組み立てられたシステム「SpudCell」をゼロから構築した。このシステムは、成長、ゲノム複製、および分裂が可能である。査読者が細胞を「本物の生物学ではない」と主張したため、ジャーナル｢Cell｣に却下されたこのプレプリントは、しかしながら、ボトムアップ合成生物学における画期的成果として、分野の主要人物らから賞賛を集めている。
SpudCellが、これまでに存在したすべての細胞と異なる点は、その機能ではなく、製造方法である。J・クレイグ・ベンターの2010年の画期的成果JCVI-syn1.0を含む、これまでのすべての合成細胞は、既存の天然細胞を採取し、そのゲノムを合成ゲノムに置き換えることで構築された。このアプローチは｢トップダウン｣である。つまり、生きた足場から始めてそれを改変する。SpudCellは｢ボトムアップ｣である。つまり、精製された化学物質から始めて、システム全体をゼロから組み立てる。
｢私は設計図を持っている。すべての構成要素の完全な化学的原材料リストを持っている｣とアダマラ氏はQuanta Magazineに語った。｢私たちは、かつて生物学でしか不可能だったことを化学で再現した。すなわち、細胞の行動の完全なセットである。これは、成長や複製のような生命の最も基本的な機能が、神秘的な魔法の火花を必要としないことを証明している｣
SpudCellの仕組み
細胞本体はリポソームであり、脂肪酸の微視的な泡が水を内部に閉じ込めている。チームは内部に、約36の遺伝子を持つ90キロベースペアのゲノムを、7～9個の別々のDNAプラスミドに分割して搭載した。これは、摂食、成長、複製、分裂に必要な機能をコードするのにちょうど十分な情報量である。
タンパク質合成機構は、PUREシステムによって提供される。これは、リボソームを含む36種類の精製大腸菌酵素のカクテルであり、合成ゲノムを機能的なタンパク質に翻訳できる。これらのタンパク質の1つであるα-ヘモリシンは、リポソーム膜に挿入され、ゲートとして機能する。外部の｢フィーダーリポソーム｣上の化学的タグに結合し、融合を誘発して、糖、脂質、tRNA、リボソーム、酵素の新しい供給を送り届ける。
分裂は細胞骨格なしで起こる。膜の内面に蓄積するタンパク質が機械的ストレスを構築し、リポソームが分裂する。複数世代にわたる持続的な複製のために、研究者らはストレプトアビジン結合と機械的分離メッシュを使用した。
5回の分裂サイクル後も、細胞は12時間の分裂時間を維持するが、娘細胞の約30%しか完全なゲノムを保持しない。このシステムは、制御された化学環境の外では生存できない。フィーダーリポソームの絶え間ない供給を必要とし、自身のリボソームを作ることができず、代謝もできない。
｢非効率的だが、どのように構築されたかは正確に分かっている｣とアダマラ氏は｢Science｣に語り、SpudCellを｢100フィート飛ぶ最初の自転車フレーム｣、すなわち合成細胞のライトフライヤーに例えた。
それは生きているのか？
この問いは科学者を二分している。スタンフォード大学の合成生物学のパイオニアであり、アダマラ氏とともに公益法人Bioticを共同設立したドリュー・エンディ氏は慎重に述べた。｢ケイトは細胞を構築したと言える。彼女が生命を創造したとは思わない｣
J・クレイグ・ベンター研究所のジョン・グラス氏は、これを｢生物学の歴史における画期的な出来事｣および｢合成細胞分野と生物学全般にとっての分岐点｣と呼んだ。シカゴ大学のノーベル賞受賞者ジャック・ショスタク氏は述べた。｢生物学的構成要素から人工細胞を構築する試みで、これほどまでに進歩したものは他に知らない｣
他の研究者らはより慎重だった。ミュンスター大学のセラフィーネ・ウェグナー氏は｢Science｣に語った。｢非常に興味深い論文だ…しかし、完全な合成細胞の作成に近づいているとは思わない｣アリゾナ州立大学のマイケル・リンチ氏は、この細胞は自己維持できないと注意を促した。
米国国立標準技術研究所のエリザベス・ストリカルスキー氏は、SpudCellは化学物質の山と自然進化した細胞の｢境界線上にある｣と述べた。これは、従来の意味では生きていないが、生命システムだけが可能だと考えられていたことを行うシステムにふさわしい説明である。
SpudCellという名前
｢Science｣と｢Quanta｣によると、アダマラ氏の学生たちは細胞を｢アダマラ細胞｣と呼ぶことを提案した。彼女は答えた。｢私の名前じゃないものにして。私に言わせれば、ジャガイモでも何でもいいから｣最初の人工衛星スプートニクを意図的に連想させることが、プロジェクトにその名前を与えた。
Biotic ― オープンな合成細胞のためのインフラ
アダマラ氏、エンディ氏、ヤン・イェドリシェク氏、そしてバイオテクノロジー起業家クリス・ラッジョ氏は、米国の501(c)(3)非営利公益法人Bioticを設立した。Bioticは約1000万ドルのシード資金を調達した。Bioticは2026年9月に研究助成金の分配を開始し、合成細胞工学のための共有技術インフラを構築し、ツールをオープンに保つことを目標としている。
｢あらゆる工学分野にはモジュール性が必要である｣とアダマラ氏は大学のプレスリリースで述べた。｢私たちの場合、それらのモジュールは公開されて構築されなければならないと信じている。非公開で構築されたインフラ基盤は、誰かに料金所を与えるだけだ｣
｢A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication｣と題された論文は190ページに及ぶ。｢Cell｣に却下された後、著者らは新しいジャーナルに投稿する予定である。出版前のエンバーゴ下で、アダマラ氏は原稿をジャーナリストと共有した。これは異例の行動であり、彼女の同僚たちはそれを擁護した。｢ケイトは非常に勇気があると思う。そして彼女は皆に贈り物をしていると思う｣とエンディ氏は｢Science｣に語った。｢彼女がこれを秘匿しておく方がずっと簡単だっただろう｣
今後の展開
SpudCellはまだ進化できない。そのゲノム複製酵素は非常に正確であるため、自発的変異が蓄積しない。廃棄物を排出できない。定期的な機械的補助なしでは分裂できない。
しかし、定義された化学的レシピで完全な細胞周期を実行できることを初めて実証した。アダマラ氏によると、次のステップは、分裂時のゲノム継承効率の改善、代謝能力の追加、そして最終的にはフィーダーリポソームなしで動作できるようにシステムを自己充足的することである。
｢誰かが最小限の細胞を合成しようとするならば｣とアダマラ氏は述べた。｢それはコミュニティの努力になるだろう｣
開示: 本記事は、査読を経ていないプレプリントに基づく。原稿はCellに却下され、まだ他のジャーナルに受理されていない。
雅子 訳
情報源
- Gaut, N.J., Deich, C., Cash, B., Hoog, T., Engelhart, A.E., Adamala, K.P. ｢A Chemically Defined Synthetic Cell Capable of Growth and Replication.｣ Preprint, Biotic.org and bioRxiv.
- Matthew Herper, ｢Synthetic biology researchers think they’ve made a cell. Is it alive?｣ STAT News, 2026年7月1日.
- University of Minnesota Twin Cities, College of Biological Sciences プレスリリース, 2026年7月1日.