2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of platform for ultra high-throughput screening of novel bioactive compound producers
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17H06158
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
竹山 春子 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60262234)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 正浩 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 次席研究員(研究院講師) (50620803)
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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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | 顕微ラマン分光法 / ラマンメタボローム / データベース / 生理活性物質 / シングルセル解析 / 難培養微生物 / ドロップレット・マイクロフルイディクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
創薬に資する生理活性物質の生産菌やその代謝遺伝子群の情報をハイスループットに取得することは、新たな創薬リード化合物の獲得や生産に繋がると期待される。本研究では、シングルセルレベルでの顕微ラマン分光法を用いた生理活性物質生産株のスクリーニング手法およびドロップレットを活用した微生物シングルセルのハイスループットゲノム解析技術を開発することにより、新規生理活性物質を生産する微生物の効率的な探索を可能にする新たなプラットフォームを構築した。
顕微ラマン分光解析では、微生物二次代謝産物のラマンスペクトラムデータベースの構築を行い、当初の目標を大きく超える1000種類近くの二次代謝産物及び類縁体のスペクトルを取得し、データベース化を行った。また、ラマン分光装置及び解析アルゴリズムの開発を進めることで、生体試料を対象としたラマン分光測定を可能とし、顕微ラマン分光法を用いた微生物シングルセルのラマンメタボロームという、新たな研究領域の展開につながった。
ドロップレットを用いたゲノム解析では、ゲル化した液滴内で1細胞由来のDNAを複製する手法（SAG-gel法）を開発した。これにより、シングルセルゲノム解析のハイスループット化が進み、１細胞あたりのコストを研究当初の百分の一程度に引き下げることができた。また、標的細胞特異的なゲノム解析手法や、１細胞ゲノム解析に特化した配列解析技術の開発を行い、多様な環境サンプルを対象に大規模な解析を実施した。
さらに、両手法を統合したプラットフォームの構築により、研究課題の目標である有用物質産生菌のスクリーニング系が達成され、環境微生物の新たな利活用の道が拓かれた。また、これらの技術の社会実装を目的として産学連携を活発化し、プロトタイプの社会導出にも成功した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Single-cell metabolite detection and genomics reveals uncultivated talented producer2022
Author(s)
Kogawa M., Miyaoka R., Hemmerling F., Ando M., Yura K., Ide K., Nishikawa Y., Hosokawa M., Ise Y., Cahn K. B. J., Takada K., Matsunaga S., Mori T., Piel J., Takeyama H.
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Journal Title
PNAS Nexus
Volume: 1
Pages: 1,13
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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