養殖環境からの薬剤耐性菌の出現防止に向けた海洋微生物バイオサーファクタントの活用

• Project/Area Number: 23K05366
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology
• Principal Investigator: 寺原 猛 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70547059)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: バイオサーファクタント / 海底堆積物 / 細菌 / 微生物 / バイオフィルム

Outline of Research at the Start

バイオフィルムは薬剤耐性菌との関わりが知られており、その対処が重要である。界面活性物質（サーファクタント）の利用はバイオフィルムの除去手段の一つである。また、微生物が産生するバイオサーファクタント（BS）は一般的に毒性が低く、生分解性が高いことが知られている。本研究では、海洋サンプルからのBS産生微生物の分離培養やBSの諸性状に関する検討・評価を行い、薬剤耐性菌の防止に向けてBSの活用に繋げることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

微生物の産生するバイオサーファクタント（BS）は一般的に毒性が低く、生分解性が高いことから、環境に調和した物質であるといえる。本研究では、海洋環境に存在する微生物に着目し、海洋試料からBS産生微生物の分離・培養を行い、分離したBS産生株の諸性状や産生されたBSの特性を解析し、それらの活用を目的とした。
2年目は、BS産生微生物の分離・培養ならびに同定を引き続き実施するとともに、分離したBS産生株の諸性状やBSの特性についても解析した。初年度と同様に、東京湾や岩手県大槌湾にて海底堆積物を採取し、NaCl濃度3％としたBushnell-Haas培地に唯一の炭素源として疎水性のオリーブ油、スクアレン、およびグリセロールなどを加えた培地を作製し、それらの培地を用いてBS産生株の分離・培養を行った。分離したBS産生株を16S rRNA遺伝子の塩基配列データによるBLAST検索により同定した結果、BS産生株の多くはGammaproteobacteria綱に属することが示された。BS産生株の中でいくつかの菌株（Halopseudomonas属（Pseudomonas属より2021年に再分類された属）やPhotobacterium属）について、BS産生と培地中のNaCl濃度の関連性を調べた結果、BS産生はNaCl濃度により影響を受けることがわかった。また、培養上清より粗抽出したBSをFTIRにて解析した結果、Halopseudomonas属の菌株のBSはいずれもglycolipid型であったが、FTIRスペクトルのピークの一部に差異が認められたため、各菌株の産生したBSは同一物質ではないことが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画に沿って、東京湾と岩手県大槌湾にて海底堆積物を定期的に採取し、初年度と同様にバイオサーファクタント（BS）産生微生物の分離・培養および同定を行うことができた。BS産生の海洋微生物の分離に適した培地については引き続き検討し、取りまとめることが必要であるが、分離したBS産生株を16S rRNA遺伝子の塩基配列データにより同定したところ、BS産生株の多くはGammaproteobacteria綱に属する細菌であることを明らかとした。また、培養上清に良好なBS産生を認めた菌株の中で、Halopseudomonas属やPhotobacterium属の細菌の諸性状を解析したところ、培地中のNaCl濃度がBS産生に影響を与えることがわかった。さらに、Halopseudomonas属の菌株の産生したBSを粗抽出し、FTIR解析を行ったところ、glycolipid型のBSであるものの同一物質ではないことが示唆された。BS産生株の諸性状やBSの特性について更なる解析が必要であるが、以上のことから、概ね順調であると考える。

Strategy for Future Research Activity

バイオサーファクタント（BS）を産生する海洋微生物について、疎水性の炭素源を用いた培地により分離し、16S rRNA遺伝子の塩基配列に基づいた同定により、BS産生株は種々の細菌であることが示された。BS産生の海洋微生物の分離・培養について最終的に取りまとめるためにも、東京湾と岩手県大槌湾にて海底堆積物を採取し、それらを微生物の分離源として用い、BS産生株の分離・培養ならびに同定を継続して実施する予定である。また、研究計画に沿って、培養上清に良好なBS産生を認めた菌株について、まだ解析できていないBS産生株の諸性状をさらに解析するとともに、産生したBSを抽出し、その構造や活性などの特性について評価を行い、取りまとめに繋げていきたい。