人工DNAで、血液中の超微量がん細胞を釣り上げる！

人工DNAでがんを早期診断

がんは日本人の2人に1人がかかるとされています。日本人の死因の第1位ですが、それでも早期に発見すれば治る可能性は高くなります。人工DNAを使って血液中のがん細胞を検出し、がんの早期診断をめざす研究が医工連携で行われています。

数十億個の細胞の中から検出

体にがんができると、そこから遊離したCTC（循環がん細胞）と呼ばれるがん細胞が血液に乗って体内を循環します。CTCを含むがん細胞の表面にはEpCAM（エピカム）というタンパク質が多く存在しています。このEpCAMに特異的に結合するDNA分子「アプタマー」を化学合成し、特殊なフィルターの表面にたくさん植え付けて、フィルターに流した血液中のCTCを捕まえるのが検知の仕組みです。血液1ml中に赤血球や白血球などの血液細胞が数十億個あるのに対してCTCはわずか数個ですが、高精度に検出することが可能です。がんがまだ小さくCT検査などで発見できない段階でもCTCの検出は可能なので、低侵襲ながんの早期診断技術として実用化が期待されています。

試験管内で進化を高速に再現

この技術で鍵となる、特定の分子に結合するDNAアプタマーは、分子構造を意図して設計するのではなく、進化分子工学と呼ばれる手法で取得します。まず、DNA合成装置でATGCの4つの塩基からランダムにDNAを合成します。n個の塩基対のDNAであれば、4のn乗の多様性をもつDNAの集合ができます。これを、ターゲット分子を固定した分離装置（カラム）に通せば、ターゲット分子に結合するDNAだけが得られます。増幅（PCR）して分離するという操作を繰り返すことで、ターゲットにより強く結合するDNAを取得できます。つまり、多様化と選択という進化のプロセスを繰り返し、試験管の中で人工的かつ高速に分子を進化させ望みのターゲットに結合する分子を得る手法なのです。
この手法をベースにして、がんの種類や成熟度を見分けるための研究や新しいDNAアプタマーの取得も取り組まれています。

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熊本大学工学部材料・応用化学科教授井原敏博先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

生命化学

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メッセージ

誰かに恋心を抱いて胸がときめくのも、悲しくて涙が出るのも、突き詰めれば化学物質の相互作用です。つまり、化学は生命現象の解明に大きく貢献できる学問なのです。化学に興味があって生命現象にアプローチしたいと思っているなら、ぜひ生命化学の分野で一緒に研究しましょう。その際、研究（学問、勉強）においては、まず疑ってみることが大切です。すぐ役に立つ情報はすぐ役に立たなくなるもの。人の作ったものをうのみにせずに、自分の頭でよく考えて抽象化し、ゼロから構築する習慣を身につけてください。

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