稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:私の場合は、学部生の早い段階から大学院進学を決めていました。理由は、何となく自分に向いているのではないかという直感があったからです。私はあまり勉強ができる方ではなかったのですが、研究は勉強だけではなくスポーツのように体を動かす感覚で楽しめたというのが大きいかもしれません。大学院では、もちろん授業もありますが、ほとんどの時間を研究に費やします。研究や実験がお好きでしたら、うまくいかず辛いこともあるとは思いますが、とても有意義な時間になるのではないかと思います。大学院での研究内容が本当にやりたいことかどうかはやってみないとわからないのかもしれません。やってみて興味が湧かなければ別の研究室に移るという選択もありだと思います。私自身は、博士前期•後期と合計5年間研究しましたがとても楽しく過ごせましたし、研究を通じて人間的に成長できた実感があります。私は大学で働いていますが、院進するかどうかは、多くの人が悩んでいることだと思います。なかなか勇気のいる選択かとは思いますが、ご自分が信じた道が正解だと思います。

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:COVID-19のワクチンは、メッセンジャーRNAで構成されるものであり、リボース骨格を持つRNAがリン酸ジエステル結合で複数連結したような構造です。このCOVID-19ワクチンに特徴的な化学構造として5’-キャップ構造が挙げられます。これは、5’末端RNAに対して、N7-メチル化グアノシンが5’-5’トリリン酸結合を介して結合した構造です（https://www.kantei.go.jp/jp/singi/kenkouiryou/suisin/amed/dai5/pdf/mext_award.pdf）。このキャップ構造は、ウイルス由来RNAと自己のRNAとの区別をするために重要で、ウイルス由来RNAはこのキャップ構造を持ちません。したがって我々ヒトは、キャップ構造を持たない外来RNAを認識し排除しようとする機能を持ちます（免疫応答）。COVID-19ワクチンは酵素反応によって作られるのですが、一般的には、キャップ構造を持つものと持たないものが混ざりになってしまい、キャップ構造を持つものの純度は60 - 80%程度であることが知られています。したがって、残りの20〜40%のキャップ構造を持たないRNAがRIG-Ⅰ (Retention Acid Inducible Gene-Ⅰ)と呼ばれる自然免疫受容体に認識され、インターフェロン応答を引き起こし、熱や腕の腫れといった副反応につながります。また、COVID-19ワクチン製造の過程で、RNA転写合成時のループバック機構というものが働き、一部、二重鎖構造をもつRNAも生成することが報告されています。この二重鎖RNAもTLR3、RIG-I、MDA5などと呼ばれるいくつかの受容体に結合し、過剰免疫応答を引き起こします。これがCOVID-19ワクチンの副作用の要因であると考えられています。

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:CRISPR/Cas9の実験操作に関して、基本的には質問者様のご理解で間違いないと思います。導入するRNAに関してですが、化学合成によって作られます。RNAは核酸自動合成機と呼ばれる装置を用いることによって、任意の配列と長さのものを自在に作ることができます。私は大学で核酸化学の研究をしているのですが、Cas9のgRNAを含め、メッセンジャーRNA、トランスファーRNAなども核酸自動合成機を使って作っています。ただ、化学合成ですので、作れるRNAの長さには限界があります。実際にやってみると、100塩基〜200塩基程度のRNAであれば合成できる印象です。Cas9のgRNAは一般的に100塩基程度の一本鎖RNAですので、核酸自動合成機で十分合成できる長さであるといえます。 核酸自動合成機：https://www.ntsbio.com/dna-rna 核酸自動合成のメカニズム：https://www.chem-station.com/archives/reagents/2021/01/phosphoramidite.html gRNAをはじめとしたRNAは、いくつかの会社で合成サービスがあります。 例えば https://eurofinsgenomics.jp/jp/service/gsy/gene-synthesis-guide/

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:DNAは、アデニン、チミン、グアニン、シトシンの4塩基から形成され、Watson-click塩基対と呼ばれるアデニン-チミン対、グアニン-シトシン対を組み二重鎖らせん構造を形成しています。このような構造を有しているため、DNAは複製・転写（RNA合成）機能をもち、遺伝情報としての働きを担うことができます。しかしながら、DNAの配列には遺伝情報が刻み込まれている領域は、約30億塩基対あるヒトゲノムの場合にはわずか2%程度と言われています。残りの部分はジャンク配列とも呼ばれる反復配列で形成されています。質問者様の言う「本体」以外の部分はこのジャンク配列（反復配列）に相当するのではないかと思います。最近まで、「「本体」以外の部分」は何の意味もないものだと考えられてきましたが、実は重要な機能を持っていることが明らかになってきました。まだ完全に解明されたわけではないですが、一つの例として挙げるとすると、このジャンク配列からはノンコーディングRNAと呼ばれるタンパク質をコードしないRNAが発現することが明らかになりました。ノンコーディングRNAは、特定の遺伝子配列に結合することでタンパク質発現を阻害したり促進したりする機能を持つことが発見されています。

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:結論から申し上げますと、三重らせん構造のDNAも四重らせん構造のDNAも自然界に存在します。質問者様のご理解の通り、DNAは一般的に二重らせん構造です。これは、二本のDNA鎖が互いに相補的なWatson-Crick塩基対を形成するためです。一方で、DNAはWatson-Crick塩基対以外にもHoogsteen型塩基対も形成することができます。これは、二重らせんDNAに対してもう一本のDNA鎖が二重らせんの溝に入りこむ形で結合することで形成されます。この三重らせん構造の形成は、特定の遺伝子発現を不活性化する機能があります。また、四重らせん構造は、グアニン四重鎖と呼ばれるDNA配列中のグアニン塩基に富んだ領域でよく見られます。これはテロメアDNAに存在する構造であり、四つのグアニン塩基がHoogsteen型塩基対を形成することにより形成される特殊な構造です。また、グアニンに相補的なシトシン塩基もi-モチーフと呼ばれる四重鎖構造を形成します。私の知る限り、5重らせんDNAは、今のところ発見されていないのではないかと思います。ただ、人工的に5重らせんDNAを作る研究もされており、もしかしたら自然界に存在するのかもしれません（文献：J. C. Chaput et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96, 10614–10619）。

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:DNAはデオキシリボースと呼ばれる糖骨格がリン酸ジエステル結合で連結した構造を持っています。一方で、RNAはリボースと呼ばれる糖骨格がリン酸ジエステル結合で連結した構造を持っています。デオキシリボースとリボースの違いは、2’-水酸基があるかないかです（糖骨格の核酸塩基が結合する部位を1’位、その右隣を2’位と呼びます）。この僅かな違いがDNAやRNAの安定性に寄与しています。2’-水酸基が存在するリボース骨格においては、2’-水酸基が隣接するリン酸ジエステル結合へ求核攻撃を起こす可能性があります。2’水酸基がリン酸ジエステル結合への求核攻撃が起こると2’-3’環状リン酸結合が形成されるとともに、3’末端側のリボースが脱離します。つまり、2’水酸基が存在すると鎖切断が起こるということです。2’-水酸基がリン酸ジエステル結合への求核攻撃が起こるとき、有機化学でよく知られるBoldwin則に従い、五員環の中間体を経由するため、非常に反応性が高いと考えられます。一方、デオキシリボース骨格で構成されるDNAは、リボース骨格で構成されるRNAに見られるような鎖切断が起こらないので安定といえます。

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:大学で有機合成に取り組んでいる研究者です。 有機反応機構は、電子の流れを、矢印を用いることで示し、化学結合の切断•形成を表すことで化学反応を理解する手法と言えます。この有機化学反応を理解するために矢印を用いた電子の授受により表せること（有機電子論（1932年））を提唱したのはR. Robinsonです。しかしながら、この有機反応機構は、有機反応を体系化し理解するための手法であり基本的には仮説にすぎません。実際には、提案した反応機構が矛盾なく説明できるかどうかを、様々な実験を行い実験結果と照合わせて確かめる作業が必要です。有機反応には様々な種類があることから、一つの実験で反応機構を解明することはできません。複数の実験手法を駆使し、その反応機構を明らかにする研究が行われます。具体的な実験手法の例としては、反応速度論解析、結晶構造解析、遷移状態解析（量子化学計算）、同位体標識法、時間分解分光法、などが挙げられます。これらに関し詳しく知りたい場合は以下が参考になると思います。   •        反応速度論解析、結晶構造解析、遷移状態解析（量子化学計算）などについて https://www.chem-station.com/blog/2015/03/mechanisticstudies.html https://www.sumitomo-chem.co.jp/rd/report/files/docs/2013J_5.pdf   •        同位体標識法について https://www.jstage.jst.go.jp/article/yukigoseikyokaishi1943/18/3/18_3_146/_pdf   •        時間分解分光法について http://apchem2.kanagawa-u.ac.jp/iwakuralab/research.html   その他一般的なことについて •        P. Sykes 著、久保田　尚志 訳、有機反応機構〔第5版〕（1984/01/25）、東京化学同人 •        島村、稲本、実験化学講座13トレーサー技術p145（1957）、丸善 •        島村、稲本、有機化学ハンドブック（新版）p456（1959）、技報堂

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:自然科学、特にDNAやRNAなどの遺伝子発現に関与する生体分子に関する研究を行なっている研究者です。遺伝子制御に関してご興味があるとのことでしたので以下の書籍を紹介させていただきます。私が学生時代に勉強してきた中で、非常にわかりやすいと感じたものです。 •        生物有機化学–ケミカルバイオロジーへの展開－（著者：宍戸昌彦、大槻高史、出版社： 裳華房） •        生命化学（著者：杉本直己、出版社： 丸善）   また、化学全般に関わる新しい研究成果や話題のトピックについて紹介されている雑誌では以下のものが有名です。遺伝子制御に関するトピックもいくつかあると思います。 •        現代化学（東京化学同人） •        月刊化学（化学同人） •        実験医学（羊土社）

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:最大のデメリットとしては、反応が不均一な固液反応になるため一般的な有機反応のような均一な液相反応と比較して反応性が低くなることだと思います。私は、固相支持体を用いてデオキシリボ核酸（DNA）やリボ核酸（RNA）の有機合成を行なっています。ペプチドの固相支持体を用いた合成もやったことがあります。その経験から、均一な液相反応では原料と反応試薬は1:1〜1:2程度で進行する反応においても固相支持体を用いた反応の場合、反応試薬類が10当量程度必要になることが多い印象です。また、効率よく反応を進行させるためには、固相支持体の効果的な溶液内拡散が重要ですが、攪拌子などであまり激しく攪拌しすぎると固相支持体が削れてしまうこと、反応溶媒種に対する固相支持体成分の親和性（分散性など）、合成したい分子のサイズに応じて固相支持体のサイズ制御が反応収率に大きく影響することなど、液相反応とは異なった検討事項が挙げられます。

稲垣雅仁（Masahito Inagaki）| 理学博士（Ph.D., Science）:私はワクチンの専門家ではありませんが、COVID-19ワクチンに代表的なメッセンジャーRNA（mRNA）ワクチンの開発研究に取り組んでいます。明確な回答になっているかどうかわかりませんが、以下回答させていただきます。 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ヒトはウイルスや細菌などに一度感染すると、その病原菌に対する耐性を獲得し、二度目の感染が起きにくくなる、もしくは仮に感染しても症状が軽くなります。これを免疫と呼びます。ワクチンは、弱毒化または不活化した病原体の成分（抗原）を投与し、擬似的に免疫を獲得させるもの（抗体産生）だと言えます。この現象は、体に備わっている抗原を認識するための免疫細胞が効率よく輸送されるために、毛細血管を拡張し、血液が集まることで患部のはれや発熱を招きます。発熱は病原体の増殖を抑制するための生体の防御機構の一つです。ワクチンは、弱毒化または不活化された病原体の一部とは言っても、この免疫反応を起こさなくてはならないため、上記のような副反応を完全に無くすことはできません。また、副反応はワクチンの薬効成分由来ではなく、ワクチンを投与する際のキャリアー成分に由来する場合もあります。COVID-19のmRNAワクチンの副作用はその代表例であり、mRNAワクチンを細胞内に送達するために必要なmRNAワクチンを内包する脂質ナノ粒子が過剰免疫応答を起こすことも報告されております。ワクチンの副作用と言ってもワクチンの種類によっても発現機構が複数あり、未解明の部分も多く重要な研究課題です。