シングルセルゲノムデータに基づく未培養微生物の戦略的資源化プロセスの開発
| Project/Area Number |
21H01733
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
細川 正人 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (60722981)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 洋平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90867277)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | シングルセル解析 / マイクロ流体デバイス / ゲノム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、1細胞ゲノミクスとマイクロ流体技術を活用して、環境試料に存在する微生物の素性を明らかにし、最適な培養法を設計する「ゲノムデータに基づく戦略的微生物培養プロセス」を提唱する。対象試料中の微生物種の推定と培養法の最適化には、未培養微生物の全ゲノム情報の網羅的取得が求められる。そこで、代表者が開発した網羅的なシングルセルゲノム解析技術(SAG-gel)を基盤技術として用い、未培養の環境微生物ゲノム情報をもとにした培養条件最適化を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1細胞ゲノミクスとマイクロ流体技術を活用して、環境試料に存在する微生物の素性を明らかにし、最適な培養法を設計する「ゲノムデータに基づく 戦略的微生物培養プロセス」を開発することを目的とした。「新規・有用種の存在・特性を事前に検知し、培養条件を事前に最適化して対象物を釣り上げる」という合理的なアプローチを微生物培養に採用することを検討した。対象試料中の微生物種の推定と培養法の最適化には、未培養微生物の全ゲノム情報の網羅的取得が求められる。そこで、代表者が開発した網羅的なシングルセルゲノム解析技術(SAG-gel)を基盤技術として用いた(Chijiiwa et al. Microbiome 2020)。
シングルセルゲノム解析により得た未培養細菌ゲノムデータからファージ由来遺伝子を探索し、ファージ由来の細菌細胞壁結合分子を選抜し、これを細胞標識や分離に活用する技術開発を進めた(Hosokawa et al. J. Biosci. Bioeng. 2023)。実際に、本手法で口腔内細菌から連鎖球菌を単離し培養できることまでを確認した。この方法を応用し、ヒト腸内細菌ゲノムからファージ分子を探索し細胞壁結合分子を多数人工的に作り出し、その結合の特異性などを評価した。今後、これらの知見を活用することで、従来濃縮や単離が難しかった微生物を対象とした分離・培養の実行が期待できる。また、細菌に対応したシングルセルトランスクリプトーム解析技術の改良を進め、従来よりも高感度に遺伝子発現を検出する方法を確立した(Nishimura et al. J. Biosci. Bioeng. 2023)。本技術は、多様な細菌集団中において細胞単位の遺伝子発現状態を解明することに今後活用可能であり、また、各種単離培養条件における微生物の活性状況評価などにも役立つと期待される。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(49 results)
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[Journal Article] 細菌叢のシングルセル解析2022
Author(s)
細川 正人
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Journal Title
Seibutsu-kogaku Kaishi
Volume: 100
Issue: 6
Pages: 298-301
DOI
ISSN
0919-3758, 2435-8630
Year and Date
2022-06-25
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