環境中の細菌・ウイルスを対象としたモニタリング技術の開発
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21K04074
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
桂 進司 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (10260598)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 俊介 東京電機大学, 理工学部, 助教 (50778967)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ウイルス検出 / 電気集塵 / 静電噴霧 / PCR増幅 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、日常的に環境中の病原菌のモニタリングを行うために、電気集塵技術とマイクロ流体デバイスを利用した高感度・高選択性の微生物・ウイルスの検出を可能にするシステムを構築する。
このシステムでは①電気集塵と静電噴霧を組み合わせることにより微生物・ウイルスなどの試料を油中水溶液滴として回収し、②回収した水溶液滴を対象にエマルションPCRを行い、遺伝子を増幅する。その際、③液滴形成溶液に分子ビーコンを加えておくことにより高感度化、高選択性化を試みる。さらに、④誘電泳動型蛍光解析装置により油中水溶液滴の蛍光量を測定することにより、病原体量を簡便に評価する方法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
感染症に関する安心・安全な社会を実現するためには、感染症の発生を可能な限り早く検出する常時モニタリング可能なシステムの構築が重要となる。この目的の実現のために、大気中に存在する細菌やウイルスの濃縮・回収技術として電気集塵技術および静電噴霧技術を応用し、回収した細菌やウイルスのPCRによる検出を組合わせた連続したシステムの開発を進めている。
今年度は、電気集塵による浮遊微生物の回収技術および静電噴霧を用いて反応溶液を供給する技術の開発を行った。プラスミドDNA(pUC19-18SrDNA）を含む溶液を噴霧した空気を検出対象の空気試料と考え、電気集塵用チャンバーに導入した。その下流に設置した静電噴霧チャンバーにおいて、PCR増幅試薬・酵素と検出用蛍光色素SYBR Greenを含んだ噴霧溶液MyGo Green Mixを静電噴霧装置で噴霧し、静電気力により油相中に水溶液滴として試料を回収した。これを用いてエマルションPCRを行い、そのDNA増幅を蛍光顕微鏡により観察したところ、遺伝子増幅を確認できた。このことは、電気集塵と組み合わせることにより、空気中のDNA試料を静電噴霧により供給した液滴に試料を回収できること、また、静電噴霧により供給した液滴中でPCR増幅が可能であることを示している。また、DNA増幅試料の蛍光強度を改善するために、蛍光色素であるYOYO-1をfinal 10 nMになるように噴霧試薬に添加することで、蛍光顕微鏡観察時により強い蛍光を確認することが可能になった。あわせて、高感度にDNAを検出するための手法として、融合蛍光タンパク質を用いるDNA標識法についても開発を進めてきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究により、本研究テーマの中心的な課題である空気中からDNA試料を回収し、静電噴霧と組み合わせることによりPCR増幅による検出が可能であることはほぼ実証できたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果において静電噴霧により生成した液滴によりDNA試料を回収可能であり、引き続くPCR増幅が可能であることを示したが、液滴径の均一性が十分でないこと、回収液滴数が少ないことの問題がある。液滴径のバラツキは高電圧印加により生じるテーラーコーンの不安定性によるものであると考えられるので、印加電圧を減らしながら、吐出針先端を超音波振動させることにより液滴径の均一性を向上させ、同時に生成液滴数を増やすことを試みる。
また、油中に回収した水溶液滴を誘電泳動により操作することにより、蛍光検出領域に誘導する手法の開発も併せて進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
