| Project/Area Number |
23K17999
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
野田 尚宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (70415727)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松倉 智子 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 (00586951)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | water-in-oil droplet / ドロップレット / 微生物培養 / ハイスループットスクリーニング / 蛍光プローブ / 微生物 / ハイスループット |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では遺伝子情報からその存在が確認された微生物を狙った新しい単離技術の開発を目指す。すなわち、次世代シークエンサーなどの解析で得られた遺伝子配列情報の結果から、その存在は明らかであるものの未だ単離・培養に成功していない微生物の特定の遺伝子情報に基づいてその遺伝子配列を持つ微生物を選択的に「生きたまま」単離する技術の開発を目的とする。この目的達成のために独自に開発した蛍光核酸プローブを用いた新しい技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では遺伝子情報からその存在が確認された微生物を狙った新しい単離技術の開発を目指す。すなわち、次世代シークエンサーなどの解析で得られた遺伝子配列情報の結果から、その存在は明らかであるものの未だ単離・培養に成功していない微生物の特定の遺伝子情報に基づいて、その遺伝子配列を持つ微生物を選択的に単離する技術の開発を目的とする。この目的達成のためにwater-in-oil (w/o)ドロップレット培養技術とw/oドロップレット内で標的微生物を検出するために、独自に考案した蛍光核酸プローブを用いた新しい技術を開発する。w/oドロップレットとはオイルの中に浮かんだ微小水滴を指す。この微小水滴は体積が約1ナノリットルの微小培養器として機能する。専用の装置を使うことで容易に100万個以上のw/oドロップレットを作製し、微生物培養に利用することができる。2023年度においてはw/oドロップレット内に標的モデル微生物が持つ特徴的な配列からなる合成核酸を用いて、それに特異的に結合する蛍光核酸プローブを設計・合成した。
さらに、標的モデル微生物が持つ特徴的な配列からなる合成核酸をw/oドロップレットに封入した。この標的モデル核酸を封入したドロップレットと封入していないドロップレットを準備しつつ、それらに蛍光核酸プローブを同時に封入した。これらのドロップレットの蛍光特性の違いについて評価を行った。その結果、標的核酸を封入したドロップレットについては標的核酸の入っていないドロップレットに比べて蛍光特性の違いが観察された。これらのモデル核酸を用いた一連の実験について条件を変えつつ、蛍光特性の変化を評価した。
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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
本研究では環境中の微生物をw/oドロップレット内で培養し、さらに培養できた微生物のうち特定の系統の微生物を分取する技術の確立を目指している。次世代シークエンサーなどの解析で得られた遺伝子配列情報の結果から、その存在が確認された微生物を標的とした新しい単離技術の開発を目指す。すなわち、その存在は明らかであるものの未だ単離・培養に成功していない微生物の特定の遺伝子配列情報に基づいてその遺伝子配列を持つ微生物を選択的に単離する技術の開発を目的とする。この目的達成のためにw/oドロップレット培養技術と蛍光核酸プローブの二つの技術を組み合わせた新しい技術を開発することを目指している。技術開発の達成のために、まずは標的微生物の持つ特徴的な核酸配列とそれに対する蛍光核酸プローブ設計し、それらを用いてモデル実験系においてPOCの実現を目指す。それらが成功したのちに、実際の微生物と蛍光核酸プローブを用いて、当初想定した技術の実現可否について検証を行う。2023年度においてはモデル核酸とそれに対する蛍光核酸プローブを用いて実験を行い、順調な成果を得たことから進捗状況は概ね順調であるという判断を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度においてはw/oドロップレット内に標的微生物が持つ配列をモデルとした合成核酸とそれに対する蛍光核酸プローブを用いて実験を行った。w/oドロップレット内で標的となる核酸配列と蛍光核酸プローブが共存することにより、特徴的な蛍光シグナルをそのドロップレットから検出できることを証明した。2024年度においてはこれらの蛍光シグナルの検出について再現性の確認や蛍光値のバラツキなどを評価するとともに、ドロップレットが置かれた様々な条件（温度や経過日数）を変化させることによって、蛍光シグナルがどのように変化するのか、もしくはしないのかといったことを評価する。さらに、実際の微生物を用いた実験を行い、標的微生物と蛍光核酸プローブをドロップレット内に封入することで特徴的な蛍光シグナルを検出できるかどうかについて検証を行う予定である。モデル核酸を用いた実験系および標的となる微生物を用いた実験系においてドロップレットを識別するために十分な蛍光シグナルが得られないような結果が得られた場合には蛍光核酸プローブの再設計や、検出システムの再考などを行う。
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