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Detection of ultra-small bacteria using submicropore devices

Research Project

Project/Area Number 21K19394
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Nakai Ryosuke  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90637802)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 横田 一道  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (50633179)
山本 京祐  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (70636472)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords微生物 / 細菌 / デバイス / 検出 / 定量
Outline of Research at the Start

本研究では、常識的でないほどに小さな細胞サイズをもつ超微小細菌の実体を捉えるための技術開発に挑戦する。独自のナノ・マイクロスケールの細孔ポアを有するデバイス(ポアデバイス)を作製し、申請者らが保有する超微小細菌ライブラリを用いて分析条件の検討と最適化を行う。そして微小細胞がポアを通過する際に生じるイオン電流値の変化にもとづき、生化学的な標識に依らず、標的細胞をサイズごとに検出・定量する系を創出する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to establish a novel detection method for ultra-small bacteria - microorganisms small enough to pass through sterilization-grade filters and difficult to observe under a microscope - by utilizing submicropore devices. Using the model strain Aurantimicrobium minutum KNC, we employed finite element simulations to verify changes in electric current as the cells passed through the pores. Additionally, experimental measurements with a 900 nm pore device confirmed the effectiveness of this method, and a baseline for practical measurement protocol was established.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、ろ過滅菌グレードの精密ろ過フィルター(いわゆる除菌フィルター)を通過するほどに微小な細菌がさまざまな場所に存在することが判明しており、飲料製造プロセスや食品中における微小細菌群集の解析結果も報告されている。しかしながら、超微小細菌の大半は一般的な顕微鏡観察で検出することが困難である。そのため、本研究の推進において新たな検出手法を検討して提案したことに学術的・社会的意義があると考えられる。

Report

(5 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)
  • Research Data

    (1 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Roseiterribacter gracilis gen. nov., sp. nov., a novel filterable alphaproteobacterium isolated from soil using a gel-filled microwell array device2024

    • Author(s)
      Nakai Ryosuke、Kusada Hiroyuki、Sassa Fumihiro、Makino Ayaka、Morigasaki Susumu、Hayashi Hisayoshi、Takaya Naoki、Tamaki Hideyuki
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 19 Issue: 6 Pages: e0304366-e0304366

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0304366

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 辺境での微生物探索、そして微生物研究の社会実装に向けて2024

    • Author(s)
      中井 亮佑
    • Journal Title

      日本学術振興会育志賞受賞者寄稿文集

      Volume: - Pages: 15-15

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
  • [Journal Article] The fatal case of “Pigmentibacter” bacteremia following aspiration pneumonia in elderly patient2024

    • Author(s)
      Shigeru Azuma*, Hitoshi Kawasuji*, Ryosuke Nakai* (*equal contribution), Hiroshi Yamada, Yoshihiro Yoshida, Hiroyuki Kawahara, Mai Suzuki, Shunsuke Mori, Masayoshi Hirata, Kazushige Sugie, Hideki Niimi, Yoshitomo Morinaga, Yoshihiro Yamamoto
    • Journal Title

      Journal of Infection and Chemotherapy

      Volume: In Press, Corrected Proof Issue: 8 Pages: 806-811

    • DOI

      10.1016/j.jiac.2024.01.019

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Complete Genome Sequence of Polynucleobacter sp. Strain TUM22923, Isolated from Antarctic Lake Sediment2023

    • Author(s)
      Sho Shimada*, Ryosuke Nakai* (*equal contribution), Kotaro Aoki, Shota Miura, Kohji Komori, Sakae Kudoh, Satoshi Imura, Yoshikazu Ishii, Kazuhiro Tateda
    • Journal Title

      Microbiology Resource Announcements

      Volume: 12 Issue: 7

    • DOI

      10.1128/mra.00146-23

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization of Terrihabitans soli gen. nov., sp. nov., a Novel 0.2 μm-Filterable Soil Bacterium Belonging to a Widely Distributed Lineage of Hyphomicrobiales (Rhizobiales)2021

    • Author(s)
      Nakai Ryosuke、Naganuma Takeshi、Tazato Nozomi、Kunihiro Tadao、Morohoshi Sho、Koide Tomomi、Kusada Hiroyuki、Tamaki Hideyuki、Narihiro Takashi
    • Journal Title

      Diversity

      Volume: 13 Issue: 9 Pages: 422-422

    • DOI

      10.3390/d13090422

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 精密ろ過膜を通り抜ける極小細菌の検出と評価2024

    • Author(s)
      中井 亮佑、横田 一道、山本 京祐、黒田 恭平、梶本 和昭、成廣 隆
    • Organizer
      第22回LS-BT合同研究発表会
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  • [Presentation] 精密ろ過膜を通り抜ける極小未知微生物を見る・知る・探る2024

    • Author(s)
      中井 亮佑
    • Organizer
      大隅基礎科学創成財団 微生物コンソーシアム
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    • Invited
  • [Presentation] とっても小さい微生物ダークマターは何者か?2023

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      中井 亮佑
    • Organizer
      第75回日本生物工学会100周年記念大会 ランチョンセミナー
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  • [Presentation] 精密ろ過フィルターを通り抜ける極小細菌を見る・知る・探る2023

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      中井 亮佑
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      日本防菌防黴学会第50回年次大会 シンポジウム2 培養困難な微生物の最新研究
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  • [Presentation] 精密ろ過膜を通り抜ける極小微生物の分離・解析技術 -極小微生物から新機能や付加価値・有用酵素を発掘!-2022

    • Author(s)
      中井亮佑、山本京祐、成廣隆
    • Organizer
      第20回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
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  • [Presentation] Silvanigrella 感染症の一例2022

    • Author(s)
      東滋、鈴木一如、鈴木舞、森俊介、平田昌義、山本善裕、森永芳智、中井 亮佑
    • Organizer
      第248回日本内科学会北陸地方会
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  • [Presentation] 培養アプローチで迫る未知・未培養微生物たちの実体2021

    • Author(s)
      中井亮佑、草田裕之、玉木秀幸
    • Organizer
      科研費・新学術領域 ポストコッホ生態 シンポジウム「もっと知りたい!ポストコッホ技術」
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    • Invited
  • [Presentation] 今こそ注目!すごい微生物たちの世界2021

    • Author(s)
      中井亮佑
    • Organizer
      Anti-disciplinary Science Group in Keio・The 59th Scienc-ome
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    • Invited

All 2026

  • ろ過性細菌の遺伝子配列データ2026

    • Funder
      • Funder Name
        Japan Society For The Promotion Of Science
      • e-Rad_funder
        1025
      • Identifier of Crossref Funder Registry

        https://doi.org/10.13039/501100001691

      • Japan Grant Number
        JP21K19394
      • Project Name
        独自のポアデバイスを用いて超微小細菌の実体と動態を捉える
    • Title
      ろ過性細菌の遺伝子配列データ
    • Issued Date
      2026-04-06
    • Abstract
      NovaSeqを用いて取得したろ過性細菌のゲノム配列
    • Research Field
      ライフサイエンス
    • Data Type
      genomic data
    • Data Utilization and Provision Policy
      無償、クレジットを表示すること
    • Access Rights Type
      open access
    • Repository Information
      Sequence Read Archive (SRA)
    • URI

      https://ddbj.nig.ac.jp/search/entry/sra-submission/DRA011827

    • Contributor
      • Contributor Type
        Data Manager
      • Contributor Name
        生物プロセス研究部門
      • Contributor Type
        Hosting Institution
      • Contributor Name
        国立研究開発法人 産業技術総合研究所
      • Contributor Type
        Contact Of Data Manager
      • Contributor Name
        nakai-ryosuke*aist.go.jp (メールアドレスは「@」を「*」に置換しています。)
    • Data No.

      JP21K19394-2024-0001

    • Related Report
      2024 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-07-13   Modified: 2026-04-14  

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