教育応援プロジェクト

近年、バイオテクノロジーは急速に発展し、それが社会に及ぼす影響は非常に大きなものとなっています。その中でも生き物の設計図である「DNA」(デオキシリボ核酸）はバイオテクノロジーを学ぶ上で最も基本的な物質であり、これを理解することはバイオテクノロジーを学ぶ上で非常に重要です。本実験教室ではDNAの基本的な性質や役割を学び、実験を通じてDNAを目で見て観察することで、生物におけるＤＮＡの重要性について理解することができます。

ポリメラーゼ連鎖反応（Polymerase chain reaction：PCR）は、PCR複製の原理を利用し、目的の遺伝子配列だけを簡単に増幅することができる技術です。この技術を用いることで、遺伝子組換えなどに必要な遺伝子クローニングも、簡単かつ短時間で行うことが可能になりました。本実験教室では、バイオテクノロジーにおいて最も重要な技術のひとつであるPCRのしくみやDNA複製の原理を、実際のPCR実験を通じて理解することができます。

制限酵素は、DNAの特定の塩基配列を認識して切断する性質を持っています。細菌はこの酵素を使って、ウイルスによる外来DNAを切断することで自分の身を守っています。現在のバイオテクノロジーは、この「制限酵素」とDNAの結合酵素である「リガーゼ」の発見によって大きく発展し、遺伝子組換えなどの技術が生まれました。本実験教室では、制限酵素によるDNA切断実験を通じてバイオテクノロジーのツールとしての制限酵素の利用だけでなく、その由来や性質を詳細に解説し、制限酵素を総合的に学ぶことができます。

DNA配列を自らの考えたとおりにデザインする技術（遺伝子工学）は、現在のバイオテクノロジーにとって不可欠な技術です。その中で「リガーゼ」はDNAを結合する「ノリ」として働く酵素です。本実験教室では、実験を通じて、リガーゼの働きと性質について学びます。このプログラムは、DNA切断実験と併せて学習することで、細胞内の酵素がDNAに作用する現象や、現在の遺伝子クローニング技術を総合的に学ぶことができます。

遺伝子組換え技術はバイオテクノロジーを支える重要な技術であり、食品や医薬品の開発など社会的にも大きな影響を与えている技術です。本実験教室では、ホタルの発光に関わる酵素であるルシフェラーゼ遺伝子を実際に組み込み、光る大腸菌をつくる実験を通じて「遺伝子組換え技術」の原理を理解することを目的としています。その上で、遺伝子組換え作物、生命倫理、環境への影響などについて若手研究者と共にディスカッション行い、有効性と危険性の両方について総合的に考えるきっかけを与えます。
※リバネスの遺伝子組換え実験は国により安全性が確認されている大腸菌を用いています。

生き物は同じ種であっても、DNAの塩基配列は個体によって少しずつ違っています。近年、この個体による塩基配列の違いを利用してDNA鑑定という手法が確立され、事件の犯人特定に役立っています。本実験教室では、制限酵素を用いたDNA鑑定実験を通じて、DNA配列が個々人で異なり、その違いを目で見て確認することのできる「DNA鑑定」の原理について学びます。さらに、これらの「遺伝子多型」を利用した「遺伝子診断」や「親子判定」などについての応用例を若手研究者の分かりやすい講義によって総合的に理解することができます。

私たちの体を作っているタンパク質。ヒトは約10万種類のタンパク質からできており、それらの研究はDNA研究の次のテーマとして注目されています。その中で目的のタンパク質だけを分離精製する技術はタンパク質研究の基本技術の一つです。本実験教室では様々なタンパク質が混在している溶液から目的の光るタンパク質だけを分離する実験を通じて、タンパク質の性質やそれを精製する原理について学びます。さらに、その先にあるタンパク質の構造やそれを用いた応用技術についても若手研究者が分かりやすく紹介します。

アトピー性皮膚炎、花粉症、食物など、現代人の3人に１人は何らかのアレルギーを持っているといわれ、私たちを悩ませています。本実験教室では、身近な食物から、目に見えないアレルギーの原因物質、「アレルゲン」を検出する実験を通して、あるタンパク質に特異的に結合する「抗体」について学習し、体内での免疫システム（抗原抗体反応）やアレルギーについて理解することができます。またその際に、タンパク質の構造や性質について理解を深めることが可能です。

酵素とは、生体内で起こるさまざまな化学反応を仲立ちする働きを持ったタンパク質です。他のタンパク質同様、生命の設計図である遺伝子の情報をもとに作られ、多くの生命現象に関与しています。本実験教室では、ホタルの発光現象を取り上げ、その中で仲立ちをする働きを持った酵素（ルシフェラーゼ）の働きを実験によって確かめます。さらに実験の条件を変化させて、酵素の働きや性質について考えていきます。また、生物発光をさまざまな分野に応用した最新の研究トピックスについても、若手研究者が紹介します。

環境ホルモンは内分泌攪乱化学物質とも呼ばれ、生体内に取り込まれると、生物が本来持っているホルモンによる体の調節機構に悪影響を及ぼす化学物質です。本実験教室では、環境ホルモンに曝露させたメダカを用いた実験を通じて、生体内で働くホルモンの性質や作用、環境ホルモンが加わった場合の影響などを理解することができます。また、若手研究者との対話を通じて様々な環境問題への意識を高め、関心を持たせることができます。

地球温暖化が現在深刻な環境問題でありますが原因は様々な温暖化ガスです。その一つが窒素酸化物であり、車の排気ガスを中心にほとんど人間が排出しています。本実験教室では、身近な環境のどのようなところで窒素酸化物が放出されているのか、先端の検出キットを用いて環境調査を行います。そして、それをまとめると同時に自分たちに何ができるのか、若手研究者と共にディスカッションを行い、環境問題について深く考えるきっかけを提供します。

自然の力を利用した環境に優しい 次世代のクリーンエネルギーとして「光合成型太陽電池」が注目されています。「光合成型太陽電池」とは、太陽光からのエネルギー吸収や、紫外線からの植物体の防御を担う「色素」の働きに注目したもので、これまでの太陽電池と比べて環境負荷の少ない電池だと言われています。本実験教室では、光合成型太陽電池を実際に作製し、植物の色素の働きや光合成のしくみを楽しく学びます。そして、これらの体験を通して地球環境やエネルギー問題等の幅広い分野への興味をひきだします。

千葉県で有機農業に取り組む若手農家「三つ豆ファーム」の協力を得て、先端科学実験教室と連動した、まったく新しい農業科学教室です。種イモの芽だしから定植、収穫、料理までの一連の流れを若手研究者、若手有機農家と共に楽しみながら本格的に体験できます。また、ジャガイモ生活期間中はインターネット上でジャガイモの生長写真や畑の景色、植物科学の先端トピックス、世界の食料問題・環境問題など、食や農に関する様々な話題を発信します。これらを通じて若手研究者と共にバイオ、環境、食について考えることができます。