2021 Fiscal Year Annual Research Report
X線μCTを用いたバイオフィルム中での特定微生物の分布の3次元可視化技術の開発
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21J21027
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
浦崎 幹八郎 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 環境微生物 / バイオフィルム / 廃水処理汚泥 / X線検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の研究実施計画の1点目は、対象とするバイオフィルムの微生物群集の調査であった。廃水処理において活用されている代表的なバイオフィルムであるグラニュール汚泥に対して、調査を行った。グラニュール汚泥に対して、既存の手法である切片作成・FISH（fluorescence in situ hybridization）法などを用いて、活性の高い微生物の存在深さや試薬の浸透程度を調査した。続いて、同じく2点目であった、特定微生物(群)に対する元素標識手法の開発を実施した。2021年度は、金元素の特異的標識プロトコル、および非特異的全菌染色プロトコルを確立した。加えて、金元素以外の重元素を2種類選定し、微生物菌体への標識手法の確立に取り組んだ。3種全ての元素に対して、特異的な標識を目的として、16S rRNAを標的としたDNAプローブおよび酵素反応であるTSA反応（tyramide signal amplification）を用いたプロトコルを考案した。金元素の標識に関しては、標識した微生物菌体サンプルを、走査型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型X線分光法（SEM-EDX）を用いて観察・元素分析したところ、金元素の顕著なシグナルを確認できた。このため、金元素標識サンプルを、高分解能X線CTでの撮影に供し、撮影画像の解析を行なっているところである。金元素以外の2種類の元素に関しては、それら元素を標識した微生物サンプルをSEM-EDXを用いて元素分析を実施したところ、十分なS/N比を得ることができなかったため、今後異なる高感度反応を用いた標識プロトコルの開発に取り組む予定である。
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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
金元素の特異的標識プロトコル、および非特異的全菌染色プロトコルを確立し、X線を用いた検出により菌体に標識された金元素の存在を確認できている上、X線CTによるサンプル撮影の段階に至っており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
酵素反応以外の高感度反応をプロトコルに用いることで、2種類の重元素の標識手法を開発する予定である。また、今年度確立するプロトコルでは、標識に用いる試薬に蛍光物質を併せて付加することで、通常の蛍光顕微鏡・レーザー顕微鏡などでの簡易的観察を可能にするプロトコルとする。
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