Development of a strategic resource process for uncultured microbes based on single-cell genomic data

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01733
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Hosokawa Masahito 早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (60722981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西川 洋平 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 (90867277)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: シングルセル解析 / マイクロ流体デバイス / ゲノム / ファージ

Outline of Final Research Achievements

In this study, we advanced single-cell genomics to acquire genomes from uncultured microorganisms, achieving live-cell specific genome acquisition, complete genome acquisition, and extension to viral genomes. We also developed a single-cell transcriptome analysis technique to comprehensively capture gene expression in cell populations. Furthermore, we explored phage-derived molecules from genomic information and developed molecular tools to specifically detect and enrich target bacteria. By integrating these methods, we established a foundation for strategic microbial cultivation.

Free Research Field

生物機能・バイオプロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発された一連の手法は、微生物の包括的理解と新規有用微生物の発見を加速する画期的な技術である。未培養微生物のゲノム取得とその情報に基づく戦略的培養は、学術的に微生物叢の多様性解明に貢献するのみならず、産業的に新規機能開拓や有用物質生産に資する。特に、ウイルスや希少細菌の解析が可能となったことで、将来的には感染症対策や環境モニタリングへの応用も期待される。本研究は、微生物資源の活用に新たな道を拓く重要な成果である。