これから大学へ進学するというみなさんにとっては、大学の研究室やゼミでの「研究指導」がどういうものなのか、気になるかもしれません。
そこで今回、農学部地域総合農学科の菊田真吾准教授の研究室にお邪魔しました。昨年度菊田研究室で卒業研究に取り組み、現在は大学院農学研究科に所属する竹中彩さんは、卒論をもとにした論文が国際的な学術雑誌に掲載されるという貴重な経験をしました。そのいきさつや研究室の雰囲気、さらには菊田准教授が竹中さんに贈ったという記念の「論文マグ」の話などを取材しました。
生きたアブラムシにタンパク質を投入する
菊田研究室が扱うのは「昆虫制御学」。学生は虫好きが多く、ラボのあちこちに虫かごや虫の模型が置かれている。ところが竹中さん自身は、「室内でナナフシに遭遇したときは『もう無理』と思って逃げ出しました」と話すとおり、昆虫は得意ではない。遺伝子編集に興味があって、もともとは植物を扱うつもりだったが、菊田准教授が講義で「自分はせっかちだから植物の生長を待てないタイプ」と話しているのを聞いて、「私も飽き性だから」と、ターゲットを昆虫に替えた。
竹中さんの卒業研究は、生きた状態の「エンドウヒゲナガアブラムシ」の体内の細胞に、タンパク質を投入する手法を確立するというもの。ゲノム編集には、CRISPR-Cas9（クリスパー?キャスナイン）という遺伝子改変ツールがおもに使われるが、それはガイドRNAとCas9という酵素で構成されている。それを昆虫の細胞膜の先の細胞核へ到達させる場合、通常は卵に注射する。ところが一部のアブラムシは卵を体外に出さず、体の中で胎児が出てくる形で繁殖する。そこで生体の外側から体内の卵や細胞を狙ってタンパク質を投入する技術が必要になるのだ。
使用するのは、細胞膜を透過できる、その名も「Cell-Penetrating Peptide」略して「CPP」と呼ばれる短いペプチドだ。先行研究では。生体から取り出して培養した細胞での実験例があるが、生きている虫で成功した事例はまだ報告されていなかった。
現在は大学院農学研究科に所属している竹中彩さん
卒業論文のテーマを設定するにあたり、特に理系の場合は、教員からテーマを指定されたり、いくつかの選択肢が示されて選ぶというのが一般的だ。CPPを使った生体へのタンパク質導入の手法確立というテーマも菊田准教授がリストに挙げたものだったが、菊田准教授自身は「うまくいくとは思っていなかった」と本音を語る。
成果が出るかどうかわからないテーマで卒業研究に挑むのは、学生にとってもリスクがある。しかし竹中さんは、しばらく迷った末にこのテーマを選んだ。「成果が必ず出ると言われているものにするか、自分の興味関心があるテーマにするかで、私は興味関心の方を優先したんです。だから最悪、成果が出なくても仕方ないかなと思ってました」（竹中さん）。
早かった成功と待ち受けていた試練
ところが驚いたことに、3年次の終わりの3月から実験を始め、約2か月後の5月には、見事、生体へのタンパク質導入に成功した。蛍光のタンパク質を投入し、24時間後に遺伝子実験施設の顕微鏡を使って確認するのだが、最初は「他にも光る要素があるので、本当に入っているのかわからなかった」と竹中さん。画像を撮影し、菊田准教授のもとへ行って見せると、「これ、入ってるよ！」。
アブラムシのお尻から投入した蛍光タンパク質が緑色に光って見えている
この最初の成果を出すまでに、「だいたい100回ぐらい試した」という竹中さん。まずアブラムシが動き回ってしまっては注射できないので、どうやって固定させるかを考えないといけない。両面テープを使った際は、剥がした際に死んでしまった。最終的にたどり着いたのが、「研究室にたくさん転がっていた」という寒天培地を使うこと。寒天培地にアブラムシを突っ込んで固定し、注射したらピンセットで取り出して、シャーレに移す。
また、生体のどの部分からどんな角度で注射するのかも試行錯誤。胸からだとうまくいかず、お尻に刺すのがベストだった。竹中さんはあっけらかんと「運が良かったんです」と話すが、実際には夜中まで粘って実験に勤しんだ日もあった。努力の賜物なのだ。
しかし、最初の成功が思いのほか早かったのとは裏腹に、厳しい試練はそのあとに待ち受けていた。手法の再現性を確かめるための追試に取り組んだものの、処置後すぐにアブラム