東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 化学生命科学研究所の瀧ノ上正浩教授、同大学 生命理工学院 生命理工学系の吉田直樹大学院生（研究当時）、東京大学 大学院総合文化研究科の庄野真由博士研究員、同志社大学 生命医科学部の吉川研一客員教授らの研究グループは、細胞内のような「混み合った」環境を模倣することで、人工的に合成したDNAナノ構造を凝縮させたDNA液滴を安定化させ、複数の液滴が規則正しく並ぶ自己組織化パターンをつくり出すことに成功しました。
生きた細胞の中は、タンパク質やRNAなどの生体高分子で混み合っており、この高分子混雑（高分子クラウディング）の環境が、細胞内の生体分子凝縮体（生体分子コアセルベート）の性質に大きな影響を与えると考えられています。しかし、高分子混雑環境が生体分子凝縮体にどのように影響するかについては十分に分かっていませんでした。
研究グループは、設計どおりに結合する人工DNA構造体であるDNAナノスターを材料に用いDNA液滴を作製し、細胞内の混み合いを模倣する高分子であるポリエチレングリコール（PEG）を加えた際の安定性を評価しました。その結果、PEGを加えるとDNA液滴が溶けずに存在できる温度が最大で約15℃上昇することを発見しました。特に、平均分子量7.5 kDa（キロダルトン）のサイズのPEGが最も強くDNA液滴の形成を促進しました。一方、分子サイズの小さいPEGは、DNA液滴の不安定化に寄与することも分かりました。さらに、PEGを加えた混雑環境の中では、複数種類のDNA液滴が融合せずに規則的なネットワーク状のパターンを自発的につくることが明らかになりました。このパターンは、液滴の種類数やPEGの濃度などを変えることで、自在に制御できることも示されました。
本成果は、細胞内のような高分子混雑環境が、細胞内の複雑な生体分子凝縮体の性質を決める重要な要因であるだけでなく、人工的なDNA液滴の性質を思いどおりに設計するための新しい設計条件として利用できることを示すものです。人工細胞組織や分子コンピュータ[用語7]ネットワークのように、目的の機能に応じて自在に組み上げられる知的な微小システムの構築に向けた、新たな設計指針を与えます。 本成果は、2026年7月27日付（現地時間）の米国化学会（American Chemical Society）刊行の科学雑誌「JACS Au」誌のオンライン版に掲載されました。