この投稿は，iGEM･Synthetic biology(合成生物学)･Japan Advent Calendar 2023の 1 日目です．
はじめに
こんにちは．iGEM TokyoTech の tax_free です．
今年は Japan-United が Grand Prize を獲るなど歴史的な年になったと思っています．
その波に乗って iGEM Japan Community を盛り上げて，日本でもっと iGEM が広がってほしいという気持ちから，去年に引き続き，複数の日本チームで Advent Calendar を書くことになりました．
ぜひ楽しく書いて，読んで交流していただけたらと思っています．
iGEM とは
iGEM（International Genetically Engineered Machine）は，合成生物学に重点を置いた国際的な学生コンペティションです．このプログラムは，合成生物学の原則と技術を利用して新しい生物システムを設計し，構築することを目的としています．
参加者は，世界中の高校生，大学生，大学院生から構成され，チームを組んでプロジェクトに取り組みます．これらのプロジェクトは，環境，医療，エネルギー，農業など多岐にわたる分野での応用を目指しています．
毎年，iGEMコンペティションは，参加チームが研究成果を発表し，その創造性，イノベーション，協力を評価する大会で締めくくられます．このイベントでは，様々な賞が与えられ，合成生物学コミュニティーの中での協力と知識の共有が促進されます．(ChatGPT)
iGEM 2023 に出場した日本チーム
iGEM2022に参加した日本チームは以下の6チームです(辞書順)．
- ASIJ-Tokyo
- Gifu
- Japan-United
- Kyoto
- Tsukuba
- TokyoTech
- UTokyo
- Qdai
各チームの Abstract・wiki・Twitter に加えて結果をまとめました．
ASIJ-Tokyo
2021年には全世界でプラスチックの生産が驚異的な3億7000万トンに達し、日本では衛生と便利さを重視する文化が一度使い捨てのプラスチックの普及を後押ししています。それに対し、ポリヒドロキシアルカノート（PHA）のような新たなバイオプラスチックは、従来の石油由来のプラスチックに対する持続可能な代替品を提供します。プロジェクトESPHAは、PHAの生産コストを下げるためのさまざまな分泌方法の探求を試みます。既存の研究ではこのシステムについて触れられていますが、分泌の可能性を十分に探求することなく、文献では不十分に特徴づけられています。プロジェクトESPHAの目指すところは、広範な文献調査から得られる各種分泌システムを比較するための包括的なデータと分析を収集することです。私たちは、HlyAやTorAの分泌タグを含む標準的なタイプI及びタイプIIの分泌システムを比較しました。加えて、PHB分泌のための新規な小胞形成ペプチド（VNps）の使用を特性づけました。我々のプロジェクトは、コストが低く、環境に優しく、スケーラブルなPHA生産の未来のモデルを提案します。(iGEM libraryより)
- Gold Medal
- Best Education, High School, Nomination
Gifu
私たちの岐阜チームは、Casシステムを使用して未来の抗生物質耐性細菌感染に対応することに焦点を当てています。我々はこの抵抗に寄与する遺伝子を排除することを目指し、これにより細菌の防御を中和し、その拡散を止めることができます。CRISPR-MultiTargeterツールは、これらの細菌の共通部分を目指すgRNAsの設計を支援し、突然変異にも関わらず効果を確保します。私たちは、このシステムを効率的なファージ療法のためのファージに統合することを志しており、耐薬性細菌のエスカレーション問題に対抗する新しいアプローチを提供します。(iGEM libraryより)
- Silver Medal
Japan-United
世界中で3億2000万人以上がうつ病に苦しんでおり、それが日本だけでもおよそ184億ドルの経済損失をもたらしています。治療法や薬物がある一方で、予防や日常のメンタルヘルスケアに対する焦点が十分に当てられていません。この問題に対処するため、私たちは数世紀にわたり日本で栽培されてきた花、サフランを活用します。サフランには、3つの抗うつ効果のある化合物が含まれており、我々はこれを大腸菌(E. coli)による合成生物学を用いて生産することを目指しています。これらの化合物は、費用効果の高いクッキーに組み込まれ、効果的なメンタルヘルスのサポートを提供します。(iGEM libraryより)
- Grand Prize Winner, High School
- High School Finalist
- TOP 10, High School
- Gold Medal
- Best Education, High School
- Best Entrepreneurship, High School
- Best Presentation, High School
- Best Wiki, High School, Nomination
- Best New Basic Part, High School, Nomination
Kyoto
九人に一人が飢餓に苦しんでいる中、世界の食糧安全保障を実現することはこれまで以上に緊急の課題となっています。この目標を達成する上での最大の課題の一つは、野生動物による農業被害であり、京都では鹿がこの問題の主な原因です。今年、iGEM京都は、エンジニアリングされた大腸菌を利用して忌避分子の持続的な生産と放出を行う新しい解決策を提案します。 この解決策は、自身の個体数を抑制し、死細胞から栄養素をリサイクルするように設計された大腸菌を利用して長期的な生産を行います。さらに、このシステムを野外に実装するために、水の潜熱の蒸発のみを動力源とし、屋外での大腸菌の培養と忌避剤の分散に長期間自律的に動作する安価で低メンテナンスの装置も設計しました。 私たちは、私たちの装置から分散される忌避剤を生産する大腸菌を培養することによって、鹿による作物の被害を制御できると考えています。(iGEM libraryより)
- Gold Medal
- Best Agriculture Project, Nomination
- Best Wiki, Nomination
- Best Hardware, Nomination
Tsukuba
日本は海に囲まれており、その貿易の大部分は海上輸送に依存しています。この海上輸送において、海洋生物の付着による問題が生じています。海洋生物の付着は、船体への付着によって船舶の重量が増加し、水流への抵抗も増加します。これは直接的に燃料消費の増加につながり、それがまた地球温暖化、大気汚染、経済的問題を引き起こします。 一方で、これまでに付着生物の付着を防ぐために使用されてきた化学物質は、海洋生態系に悪影響を及ぼします。 ところで、いくつかの海洋生物は付着生物の付着を抑制する物質を生産していることが知られています。これらの物質は自然に生じるため、環境に優しいと考えられています。したがって、私たちiGEM筑波は、合成生物学を用いてこれらの物質を大量生産することで、付着生物によって引き起こされる複雑な環境問題を解決することを目指しています。(iGEM libraryより)
- Silver Medal
TokyoTech
私たちの目標は、SDGs、特に目標3と10の達成に貢献することです。毎年9600万人に影響を与えるデング熱の増加に対処するため、私たちはiGEM TokyoTechで低コストで、高感度、高スループットのテスト方法を開発しました。私たちのシステムは、蛍光細胞と強化されたPCRアッセイを結びつけて過去および現在の感染を特定します。私たちはこのデータを一般公開し、政府と共有することを目指しており、すべての人々の健康の推進と健康格差の解消に向けて働いています。(iGEM libraryより)
- Silver Medal
UTokyo
時間は極めて重要です。合成生物学は、環境問題から臨床、産業までのさまざまな問題に対処するために、顕著な進歩を遂げてきました。しかし、実用的な応用は、生物分子信号伝達の遅さのためにしばしば困難でました。進行中のグローバルな課題に対応するために生物システムを効果的に活用するためには、迅速な反応が必須です。“SWIFT"は、社会の進化するニーズを満たすための必要なスピードと拡張性を提供する遺伝子回路設計への画期的なアプローチを提示します。これは、MESA（検出および信号伝達）のためのモジュール、迅速で充分な信号のためのプロテアーゼ増幅、タンパク質の素早い出力のための誘導分泌から成り立っています。まずは、CRS（サイトカインリリース症候群）に対処することを目指しています。SWIFT for CRSは、血中のサイトカインの増加を検出し、即時にその阻害物質を分泌します。さらに、我々はCRSを超えたいくつかの実装を考慮し、設計しました。SWIFTを使えば、溶解性リガンドを検出し、所望のタンパク質を素早く生産することが可能になります。(iGEM libraryより)
- Gold Medal
- Best Integrated Human Practices, Nomination
- Best Part Collection, Nomination
Qdai
(iGEM libraryより)
- Bronze Medal
さいごに
今年は C102 コミックマッケートに iGEM Japan Community として参加し同人誌を頒布したり，Meetup の開催など，昨年度に比べて “Community” 感が強くなったと感じています．この勢いのまま，より多くの人を巻き込んで持続的な Community にすることが大切だと思っているので，これからもよろしくお願いします．
Advent Calendar なので 12/25 までは毎日記事が追加されていきます．ぜひ読んでみて，興味を持ったライターやチームと積極的に交流していきましょう!