2021 Fiscal Year Research-status Report
環境中の細菌・ウイルスを対象としたモニタリング技術の開発
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21K04074
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
桂 進司 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (10260598)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 俊介 東京電機大学, 理工学部, 助教 (50778967)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ウイルス検出 / 電気集塵 / 静電噴霧 / PCR増幅 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度には電気集塵技術を用いて空気中微生物試料を収集する技術及び試料のPCR増幅及び蛍光観察が可能になる透明電極温度制御システムの開発を行った。
空気中微生物試料を収集する技術においては、ウイルスのモデルとしてRNAゲノムを持つバクテリオファージMS2を用いた。超音波加湿装置を用いて空気中に散布させたMS2を電気集塵装置で回収し、RT-PCR (Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction）による検出を試みた。その結果、電気集塵を用いることにより空気中のMS2が効果的に回収され、回収試料がRT-PCR検出できることが明らかになった。
透明電極温度制御システムの開発では、まず、顕微鏡視野内で生化学反応を測定することが可能な透明電極であるITO（酸化インジウムスズ）基板を用いて、その温度と電圧の関係を調べた後、ブリッジ回路、計装アンプおよびマイクロコンピュータを用いて、ITO電極の抵抗値を測定することにより基板温度を決定するシステムを構築した。このITO基板は温度測定のみならず、直流電圧を印加することによりヒーターとしての機能を持たせることが可能なので、基板温度測定と測定温度に基づくPI-D温度制御を時分割形式により組み合わせてITO電極の温度制御を行った。この電極は透明であり、熱容量が小さいために速やかに目標温度温度に達することから、顕微鏡視野内におけるPCR増幅などの様々な生化学反応に応用できる。このことを示すために、電極の温度をPCRに適した温度サイクルに従うように制御し、プローブ型の1 stepエマルションRT-PCRをITO基板の温度制御により実行した結果、安定的に鋳型RNA分子が増幅されることを確認した。
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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
空気中微生物試料を収集する技術においては、空気中で浮遊しているファージ試料を回収するのに、電気集塵が有効であることが明らかになったので、初年度の目標を達成することができたと考えている。また、透明電極上でPCR増幅をリアルタイムで行うことが可能な温度制御システムの製作に成功したので、これも大きな成果だと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
回収試料を透明電極上でPCR増幅することに成功したので、電気集塵技術により回収した試料を透明電極上でRT-PCRまたはPCR増幅することを試みる。その後、回収、反応溶液供給、蛍光検出を統合したシステムの可能性について検討を進める。
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| Causes of Carryover |
電気集塵、静電噴霧などの実験において、迅速に研究を進めるため、簡易的な電源により実験を行ったため、若干の次年度使用額が発生した。2022年度は高精度の高電圧電源を作成することにより研究を進め、効率的な予算運用を行いたい。
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