研究者らは、海洋微生物を遺伝子改変して、塩水中のプラスチックを分解する能力を持たせました。具体的には、この改変された生物は、水のボトルから衣類までさまざまなものに使用され、海洋の微小プラスチック汚染の大きな原因となっているポリエチレンテレフタレート（PET）を分解することができます。ノースカロライナ州立大学の化学およびバイオモレキュラ工学の助教授であるネイサン・クルック博士（Nathan Crook）は、この研究に関する論文の対応著者として、「これは興奮するニュースです。私たちは海洋環境におけるプラスチック汚染に対処する必要があります」「海からプラスチックを取り出して埋め立てるという選択肢もありますが、それ自体が別の課題を持っています。これらのプラスチックを再利用可能な製品に分解する方が良いでしょう。それを実現するためには、プラスチックを安価に分解する方法が必要です。私たちのこの研究は、その方向への大きな一歩です。」と述べています。
この課題に取り組むため、研究者らは2種類の細菌と共同で作業しました。最初の細菌、ビブリオ・ナトリエゲンス（Vibrio natriegens）は、塩水中で繁殖し、非常に迅速に増殖することで注目されています。2番目の細菌、イデオネラ・サカイエンシス（Ideonella sakaiensis）は、PETを分解し摂取するための酵素を生成する能力で知られています。
研究者らは、プラスチックを分解する酵素を生成するためのI. サカイエンシスのDNAを取り出し、それをプラスミドに組み込みました。プラスミドは、細胞の染色体とは独立して細胞内で複製することができる遺伝子配列です。つまり、外部の細胞にプラスミドを持ち込むと、その細胞はプラスミドのDNAの指示に従って動作します。そして、研究者らはまさにそれを実現しました。
I. サカイエンシスの遺伝子を含むプラスミドをV. ナトリエゲンス細菌に導入することで、研究者らはV. ナトリエゲンスがその細胞の表面で所望の酵素を生成するようにすることができました。その後、彼らはV. ナトリエゲンスが室温の塩水環境でPETを分解することができることを実証しました。
クルック博士は、「これは科学的に興奮することです。V. ナトリエゲンスが細胞の表面で外部の酵素を発現することに成功したのは、これが初めてです」と述べています。
「実用的な観点から言えば、これは私たちが知っている中で、塩水中のPET微小プラスチックを分解する能力を持つ初めての遺伝子改変された生物です」と、論文の第一著者でありNC州立大学の博士課程の学生であるティエンユ・リー氏（Tianyu Li）は述べています。「それは重要です。なぜなら、海洋からプラスチックを取り除き、プラスチックを分解する関連のプロセスを開始する前に高濃度の塩を洗い流すことは経済的に実現可能ではないからです。」
しかし、クルック博士は、「これは重要な第一歩である一方で、まだ3つの大きな課題が残っています」と指摘しています。「まず、I. サカイエンシスのDNAを直接V. ナトリエゲンスのゲノムに組み込むことを目指しています。これにより、改変された生物のプラスチック分解酵素の生成がより安定した特徴となります。次に、V. ナトリエゲンスがPETを分解する際に生成する副産物を摂取する能力を持つようにさらに改変する必要があります。最後に、V. ナトリエゲンスがPETから化学産業の有用な原料となる分子を生成するように改変する必要があります。」
「正直に言うと、その3つの課題の中で3番目が最も簡単です」とクルック博士は言います。「塩水中でのPETの分解が最も難しい部分でした。」
クルック博士はまた、「私たちは業界のグループとの対話にもオープンです。細菌が生成することができる分子の範囲と、潜在的に非常に大規模な生産の規模を考えると、業界はどの分子に市場を提供できるのかをもっと知りたいと思っています」と述べています。
この論文「Breakdown of PET Microplastics Under Saltwater Conditions Using Engineered Vibrio Natriegens（塩水条件下でのエンジニアリングされたVibrio Natriegensを使用したPET微小プラスチックの分解）」は、2023年9月14日にAIChE Journalで公開されたオープンアクセスの記事として掲載されました。この論文は、ノースカロライナ州立大学の化学およびバイオモレキュラ工学の准教授であるステファノ・メネガッティ博士（Stefano Menegatti）と共著で書かれています。
[News release] [AIChE Journal article]
