Team:Chiba/BS2

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5月のブレインストーミングのログです。

更新＆訂正、よろしくお願いします。

《4/5/6/7月》

1 【第12回ブレインストーミング】5/10(土)
2 【第13回ブレインストーミング】5/12（月）
3 【第14回ブレインストーミング】5/15(木)
4 【第1回テーマ絞り込み会議】5/16（金）
5 【第2回テーマ絞り込み会議】5/19（月）
6 【第15回ブレインストーミング】5/22（木）
7 【第16回ブレインストーミング】5/24（土）
8 【第17回ブレインストーミング】5/26（月）
9 【第18回ブレインストーミング】5/28（木）

【第12回ブレインストーミング】5/10(土)

記録者：久保喬義

凡例

①原案

②出された意見、質問→回答

③現時点での課題、問題点

杉山案（パターン形成）

①・光が当たったとき波長（赤と青の二種類）に応じて大腸菌に異なるパターン（表情）を表現させる

　・各色に反応する大腸菌をそれぞれ用意（二タイプの大腸菌）

②・二つの光が同時に当たったときはどうするか→第三のパターンを形成させる

　・フォトマスクは使うのか→フォトマスクの代わりに格子状の仕切でパターンを作る

　・一種類の大腸菌で両方の色に反応させるようにしてはどうか→分けた方がいい

③・全体的にまだ調査が必要

　・青の波長に反応するセンサーは新造する必要あり

川崎案（写真のフィルム）

①・光が当たったときに写真のフィルムとして機能するバクテリア

　・単一の波長に反応するバクテリアを三種類（R,G,B）作りそれぞれを層にして重ねる（写真のフィルムの三層構造）

②一層にしないと酸素の供給で問題が出るのでは　→　一層に変更

③・三原色に反応する機構や発色の仕組みの調査、考案

　・センサー部分（青と緑の波長に反応）の新造

　・in put のシステムの具体化

　・過去の事例の調査

福冨案（"ランダム"の利用）

①・乱雑さを作り出す機構を利用して大腸菌の行動に幅を持たせる（入力の変化に応じた出力の変化）

　・トグルスイッチとランダム発生機構を組み合わせる

　・in put は環境の変化

　・可逆的な変化をより簡単に引き起こさせるのが目的

②ランダムの仕組みは? →　翻訳の方向の決まり方に関する部分を利用（次回詳しく説明か?）

③・プロの研究者が既にやっている可能性あり（新規性の問題?）

　・もっと簡単な仕組みで乱雑さを発生させられる可能性あり

【第13回ブレインストーミング】5/12（月）

記録者：井山佳美・杉山まい

【前半記録・井山佳美】

「Random Generator」：小林

光や化学物質等の１つの刺激で、２つのプロモーターを動かしてそれぞれお互いのプロモーターを制御するタンパク質を出現させる。

刺激が加わってから、２つのうちのどちらが早く相手のスイッチをoffにするのかという確率を１：１に設定し、どちらが制御させるかがランダムになっている。

確率が五分五分になっていなければならないので、

　分子量、転写領域測定速度、転写開始速度、翻訳開始速度、folding速度

などの様々な要素を調節する必要がある。そのため、このステップを減らすために２つのプロモーターからだされるタンパク質を同じタンパク質としたい。ただし、自己と非自己のタンパク質を認識するようにする。　

疑問：自己と非自己のタンパク質を認識できるようにするためにはどのようにすればいいのか

「じゃんけん」：福冨

光や化学物質等の１つの刺激で、２つのプロモーターを動かしてそれぞれお互いのプロモーターを制御するタンパク質を出現させる。

刺激が加わってから、２つのうちのどちらが早く相手のスイッチをoffにするのかという確率を１：１に設定し、どちらが制御させるかがランダムになっている。

ここでoutputされるのは２種類のカギであり、CⅠを出現させる２つの別々の回路（PlacとPtet）に配列されている鍵穴にそれぞれ対応するようになっている。

このCⅠを出現させる回路にはlacI(IPTGで制御解除)とtetR(aTcで制御解除)が組み込まれており、CⅠのoutputが制御されている。

（CⅠがなければ、大腸菌はファージに殺されてしまう。）

そこでA(-IPTG,-aTc)B(+IPTG,-aTc)C(-IPTG,+aTc)の三種類のシャーレを用意して、刺激を与えた大腸菌を中に入れてから、ファージを加える。

制御解除ができないAではどちらにせよ大腸菌は死んでしまうが、BとCに関しては大腸菌の生死が以下のようになっており、どちら側のカギが生成させるかに左右される。

　　　　　　　　Plac側　　Ptet側

　　　　A　　　　×　　　　　×

　　　　B　　　　○　　　　　×

　　　　C　　　　×　　　　　○

「迷路を泳ぐ大腸菌」：冨永

AとBそれぞれに向かって泳ぐ回路を作成し、トグルスイッチによりその動作を交互に行わせる。

細胞間を移動することができるトランスポーターのようなものをつくれないか。

AとBをどのように配置するかが問題。濃度勾配を作るのが難しく拡散してしまう恐れがある。

「大腸菌攪拌機」：香取

膜タンパクを利用して大腸菌をバーに結合させて、様々な無機に回転させる。この回転を液体の攪拌機として利用したい。

高温に反応する菌と、低温に反応する菌を作ることで、回転する温度帯の幅を広げる。

【後半記録・杉山まい】

「積分値」：井山

光を感知する大腸菌と感知した大腸菌がoutputとしてHSLを出す。

出されたHSLをinputとする大腸菌が色素を出してどれだけの光を感知したかを調べる。

利用法：input=アレルギーの原因物質として喘息などの予防

疑問：積分値を出す大腸菌は色素を出すのだが、どのような色素を利用していくのか？　

　　　　（分解性の色素だと積分値としてたまらないのでNG）

　　　　　　ex:リコペン　　

「二面相大腸菌」：杉山

青の光を感知する大腸菌（①）、赤の光を感知する大腸菌（②）を顔の形に配置し、

光を当て二種類の顔を作り出す。

①、②それぞれ感知しない光のときは色素を出さない。

そのために分解性のある色素を使用していく。

青の光を感知する大腸菌は創り出す必要がある。

疑問：分解性の色素とは？

　　　　例えばカロテノイドのとき、分解の速さは？

　　　　光の受け方の仕組み（cf光合成細菌）

【第14回ブレインストーミング】5/15(木)

記録者：杉山まい・井山佳美

【前半記録者・杉山まい】

「花粉除去」：杉山案

スギ花粉を複数の大腸菌が取り囲み、取り囲んだことを確認するため、発光する。

スギ花粉は外皮の蛋白質、中身の炭水化物、アミノ酸、蛋白質などからできている。

花粉症になる原因は、湿度が加わるとスギ花粉の外皮蛋白質が拡散し、

アレルギーの原因である、内部の糖蛋白質が漏出するためである。

・どのように囲むか？

→膜タンパクでつつみこむ

→FLIC（cf.chiba07まりも）：鞭毛を構成するタンパク質（FliC）を用いて糖タンパク質へ吸着させる。

・発光の順番

→ある程度近づくことによって大腸菌に発光する蛋白質をつくらせ、

　周りを囲むのが完了したあたりで発光する。

・調査事項

→アレルギーの原因である糖タンパク質のについて

→花粉センサーについて（cf.chiba06)

→用途

「ランダムスイッチ」：福富案

今までのスイッチはトグルスイッチのように「2つの状態のうちどちらかをとる」という遺伝子回路が多く存在している。

トグルスイッチ（GFP,RFP発光）にHin,Hixシステムを利用して、ランダム（５０：５０）だったものを７０：３０のように発現の割合を変化させていく。

実験方法としては、IPTG,aTcが入っている、または入っていないシャーレの中に大腸菌を入れ、

発現の割合を変えて色を観察する。

・ランダム化機構

―←（Lacl)-○-Hix-→(プロモーター)-Hix-○―→（tetR)　

のような遺伝子回路をつくり、Hix間のプロモーター

の向きを反転させ、発現を変化させる。

・発展

→トグルスイッチと積分大腸菌（井山案）を合わせて、感知大腸菌、積分大腸菌の割合を変化させていく。

（ex,感知する光が多いとき感知菌を増やし、光が少なければ菌をへらす）

→まりも

（GFP,RFPをAHL sender,receiverとしAHLを感知し菌同士がくっつきあいマリモ化していく）

→濃度変化読み取り

（濃度の違った領域を大腸菌に進んでもらい濃度によって色が変わる）

・用途・・・何に使えるかわからず。　

【後半記録・井山佳美】

「写真大腸菌」：川崎案

光の三原色に発光する大腸菌を３層に敷き詰めて、写真を作りたい。

色素も考えたが、下層フィルムまで光が届かなくなる可能性があるため、蛍光タンパク質を使う。

これができれば2千万画素数のスーパーハイビジョン写真が作れる。

問題としては、どのようなフィルムが向いているのか、またフィルムで仕切っても大腸菌の具合は大丈夫なのかがまだわかっていない。

【第1回テーマ絞り込み会議】5/16（金）

記録者：杉山まい・川崎浩平

【前半記録・杉山まい】

「積分値」：井山案

積分値＝単位時間当たりで計測（値をためたまま、次回には影響が出ないように）

感知菌、積分値菌の調節も必要だが、

そもそも大腸菌で「積分値」を計らせるということは今までなかったので、ここが新しい。

☆new積分値計算方法

pseudotaxis　cheWを使用していく。

cheW：大腸菌がまっすぐ進むために必要なパーツ。なければその場でとどまっているだけ。

シャーレ上にcheWを右に行けば行くほど濃度を濃くして大腸菌を進ませる。その進んだ距離を積分値として出す。

「二面相大腸菌」：杉山案

異なる光を当てて顔を浮かばせるのではなく、

霧吹きなどで化学物質を吹きかけて顔を浮かび上がらせる。

異なる顔にすることでアニメーション性が生まれる。

「Random Generator」＆「ランダムトグルスイッチ」：小林、福富案

・ランダムにすることに関して　全ての最近が同じ割合で反応を進めるとまずい。　プラスミドだと割合を決めるものが多く、ゲノムではどうか？

【後半記録・川崎浩平】

写真大腸菌

疑問点

・3層にする意味は？一層にして赤青緑の波長に反応する大腸菌混ぜればいいのではないか。

→

・写真という枠を取っ払って3層のそれぞれに違った機能を持たせそれぞれの間でコミュニケーションさせてみる？←信号を伝える仕組み、具体的に何をさせるかまでは至らず。

杉山案（二面相大腸菌）との合体もあり得る

〈必要なこと〉

・写真にするならば青に反応する大腸菌の作製、すでに出来ているならば使用可能か

・3層にするならばそれぞれの層の大腸菌が混ざらないように仕切るフィルムのようなもの、3層構造を上手く利用したシステム

【第2回テーマ絞り込み会議】5/19（月）

記録者：杉山まい・井山佳美

A(画像）、B（積分）、C（ランダム）、D（大腸菌ブレンダー）、E（メタルイータ）

今までの企画をまとめて 5つのテーマにした上で、それぞれの最高到達点のレベルについて話合いました。

【最高到達点のレベル：以下の様なことが多いほど良い】

○友人へアピールできる志の高いゴール

○世界のiGEMersに埋もれない斬新さ

○生物/細胞工学におけるインパクト

○いぶし銀のこだわり

A（画像）

〔光にこだわる〕　～光に特化しても良いのではないか～

・赤色の精度を上げる（斬新さはないが、使い勝手のいい赤色を作ることにいぶし銀を感じる）

・青色センサーをつくる（以前に作ろうとした事例があるが、まだ完成していないためインパクトはある）

〔画像にこだわる〕　～やはり画像で～

・超高画質の画像

・３D（溶液内に立体的な絵を描く）

・movie

・液面に絵を描く

B（積分）

・感知菌だけでなく、積分菌の表現方法も多様化させる。

　（感知するモノに合わせて、色・移動・蓄積などの積分表現を使う。）

C（ランダム）

・わざとランダムにする用途→ゲーム又は賭け事？

AとCのコラボ

クイズ形式にして、答えの画像を載せる。また、答えの画像にモザイクをかけるためランダムをつかって色をばらばらにする。

答えの画像のみを出すときは、ランダム大腸菌に何かinputをして色を消す。

AとBのコラボ

積分値の値によって、異なる発色をさせる。

（例：totalα→赤発色、totalβ→青発色、〔α＜β〕）

この発色をさせる際に画像を組み込めればおもしろいのではないか。

【第15回ブレインストーミング】5/22（木）

記録者：杉山まい

【第16回ブレインストーミング】5/24（土）

記録者：杉山まい土曜日は、前行ってたとうり、

テーマの起承結を作ってみよう

という感じです。（転は結がおこってからだそうです）

画像（杉山）起：人類は生きてきた証を絵として残してきた。それは静止画から動画へと進み、現在ではより美しい画像を求めている。

承：過去のiGEMでは光を当てれば、絵が浮かび上がってくる大腸菌が作られた（表現いまいち）

結：従来のiGEMでは一度絵が浮かび上がればそれで終了で、新たな絵を描くためには別のプレートが必要だった。そこで、分解性の色素を出すことで何度も書くことのできる大腸菌を作ろう。

このように、作りました。多少言ったことが違っているかもしれんのですが・・・

上のストーリーについて・具体的には？　→色に重き・・・何色？何の絵にするのか？　→動きに重き・・・顔の作りかた？2つの顔はどんなときに区別？　動きの種類（なにも顔じゃなくても良いんじゃね?ってことで）・福笑い→顔が違う場所に移動？（香取案、詳しくは香取君にお問い合わせください）・植物が芽を出して育つ様子を描く（原理は忘れました。詳しくは香取君まで）

福冨さんの案（画像×ランダム）、小林さんの案（じゃんけん）についてやりました。

【第17回ブレインストーミング】5/26（月）

記録者：杉山まい

「モザイク×画像」香取案

起：近年、パソコンが使われるようになってきた＝顔が見えない

承：過去のiGEMは顔が見える＝ひねりがない

結：最初は見えないが、何かのアクションで見えるようにする

三層イラスト

上：モザイク

中：絵A

下：絵B　　　絵A＋絵B＝絵C（二つの絵を重ねることによって新しい絵ができる）

inputして・・・　①モザイク分解→絵C見える

　　　　　　　　　②モザイク、A分解→絵B見える

　　　　　　　　　③モザイク、B分解→絵A見える

　　　　　　　　　④全部分解→はずれ？

という４つのoutputが存在（ユニークさ）

＊inputしてからoutputがどれになるかはランダム

　　　→絵の一部だけ残ってしまうのでは？

＊分解酵素は？

「ランダムさ」冨永案

起：今まではプログラム通りなものがアトムのような人工（thinking）ロボット

承：過去iGEMは選択を重視していない

結：道を考えて選ぶ

分かれ道があり、A,Bが濃度別に流れている。

トグルスイッチｘHin/Hixによってどちらの濃度勾配が濃いほうに行くのか決める

→前の分岐点の結果を考えて進む

＊見せ方は？

＊最終的には？

【第18回ブレインストーミング】5/28（木）

記録者：久保喬義

マーブル（福富案）

要件

・３種類のバクテリアと２種類のシグナル用分子を用いたマーブル模様の作成

<構成要素>

バクテリアα

　　・シグナルAを受け取ると緑になり、さらにシグナルAを出す

　　・シグナルBを受け取ると赤になる、さらにシグナルBを出す

　　・緑の状態でBを受け取ると黄色になる

　　・赤の状態でAを受け取ると青になる

バクテリアβ

　　・シグナルAを出す

バクテリアγ

　・シグナルBを出す

シグナルA

シグナルB

<仕組み>

①　バクテリアαは培地上に均一に分布している

②　βとγの混合液は薄めて個体密度が低くなるようにする

③　②の混合液を①の培地に撒く

④　αがシグナルAやBを受け取って発色する

⑤　AやBが不均一に分布していれば発色の仕方も不均一になってマーブルになる?