ノースウェスタン大学の研究者らは、多様な科学分野を統合し、持続可能な技術を推進することを目指して、分子レベルから社会レベルまでをカバーする画期的な合成生物学カリキュラムを提案しています。
合成生物学が医療から環境問題解決まで変革をもたらすと期待される時代に、ノースウェスタン大学の研究者たちは、この科目の教え方を再定義しようと努めている。彼らの革新的なアプローチは、最近 公表 Nature Communications 誌に掲載されたこの論文は、分子レベルから社会レベルまで教育を網羅することで、断片化された分野に一貫性をもたらすことを目指しています。
合成生物学は、1970 年代に遺伝子工学の基本原理から生まれ、1990 年代に CRISPR 技術によって勢いを増した分野であり、生物学と工学を組み合わせて生物系を作成または修正します。その可能性にもかかわらず、この分野は、化学工学、分子生物学、倫理学などの分野にわたるさまざまなアプローチと文献のために、教えるのが困難でした。
この研究の主著者で、ノースウェスタン大学マコーミック工学部の化学・生物工学教授であるジュリアス・ラックス氏は、合成生物学を総合的に教えることの難しさを強調した。
「合成生物学のコースの初期のバージョンには概念的な基礎が欠けていた」と彼は述べた。 ニュースリリース「教育の観点から見ると、所属する学部によって、ある種の寄せ集めが見られます。私たちは、どうすればこれらすべての分野を融合し、共通の枠組みを開発し、共通言語を作成することができるかを考え出すという課題に取り組みました。」
ノースウェスタン大学のチームが提案した新しいカリキュラムの枠組みは、この問題に正面から取り組んでいます。合成生物学の教育を分子、回路/ネットワーク、細胞、生物コミュニティ、社会の階層にまとめることで、この枠組みは、学生が生物組織のさまざまなレベル間の相互作用を理解できるように促します。この相互に関連した視点は、個別の科学的問題だけでなく、包括的で持続可能な技術の開発に長けた卒業生を生み出すことを約束します。
ノースウェスタン大学の化学生物工学の助教授であり、この論文の筆頭著者であるアシュティ・カリム氏は、このユニークなアプローチが学生たちの視野を広げる点を指摘した。
「私たちの学生や研究室で見られた最大の問題の一つは、彼らが非常に特定の問題に集中しがちだということです」とカリム氏はニュースリリースで述べた。「例えば、CRISPR の仕組みを調べているなら、DNA を編集する局所的なタンパク質機構を研究しているかもしれません。しかし、CRISPR をベースにした技術を作ろうとしているなら、分子レベルの仕組み以外にも重要な側面が数多くあります。」
この革新的な方法は、DNAから組織、そして生物全体までの連続性について議論した入門生物学の授業での基本的な会話から生まれました。研究者たちは、各レベルで倫理と社会的影響を統合した同様の階層的アプローチを通じて合成生物学を教えることに可能性を見出しました。
ノースウェスタン大学の学生はすでにこのカリキュラムを試験的に導入し、素晴らしい成果を上げています。この新しいアプローチにより、学生は熱力学や運動学などの中核原理をさまざまなスケールに自然にマッピングし、より深い理解を育むことができました。
「初めてコースを教えたときでも、学生たちはその概念を『理解』した」とラックス氏とカリム氏は言う。
より広い目標は、このカリキュラムが広く採用され、教育機関や講師がそれぞれのニーズに合わせてカスタマイズできる柔軟性を提供することです。この適応性の高いフレームワークに不可欠なのは、エンジニアリングの選択とさまざまな規模での影響を強調し、合成生物学における世界的な課題と倫理的配慮の徹底的な分析を促進するケーススタディです。
この画期的な枠組みは、Nature Communications 誌に掲載され、合成生物学の教育と学習を再定義し、複雑な生物学的革新とその社会的影響に対処できる能力を備えた新世代の科学者を育成する可能性があります。