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環境微生物を生菌状態でモニタリングできる次世代シングルセル解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04414
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22060:土木環境システム関連
研究機関長岡工業高等専門学校 (2021)
阿南工業高等専門学校 (2019-2020)
長岡技術科学大学 (2018)

研究代表者

川上 周司  長岡工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (00610461)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードシングルセル解析 / 遺伝子工学的手法 / シングルセル / アプタマー / cell-SELEX / 環境微生物 / SELEX / 未培養微生物 / DNAアプタマー / 微生物解析技術
研究成果の概要

本研究によりアプタマーを用いて生菌状態の微生物をモニタリングできる技術の開発に成功した。アプタマーは系統学的に狭い範囲での検出も可能であり、また広い範囲での検出も可能である。このような性質を持つアプタマーを用いれば標的の微生物を任意に決定でき、その微生物をDNA抽出を伴わない方法で追跡することが可能になると思われる。本研究ではreal-time PCR法への応用を検討したが、これらをフローサイトメトリーへ応用することで未培養微生物の分離培養にもつなげることができると思われる。今後の研究の進展が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アプタマーによる生菌検出技術が開発されることで、複数種の微生物同士による競合、共生の様子など、時間を追って変遷していく微生物の生態をモニタリングですることが可能になる。また、環境中の任意の微生物を生菌状態でラベル化できれば、マニュピレーター等で回収すれば分離培養につなげることも可能となる。この様なコンセプトで利用できるシングルセル解析技術は今のところなく、本研究はシングルセル解析を次のステージに押し上げる極めて重要な技術になると思われる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Single Cell Imaging and Sequencing-Based Detection of Microorganisms Using Highly Sensitive Fluorescence In Situ Hybridization (FISH)2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Yamaguchi & Shuji Kawakami
    • 雑誌名

      Marine Ecology: Current and Future Developments

      巻: 2 ページ: 161-176

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel approach for toluene gas treatment using a down-flow hanging sponge (DHS) reactor2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yamaguchi, S. Nakamura, M. Hatamoto, E. Tamura, D. Taniwaka, S. Kawakami, A. Nakamura, K. Kato, A. Nagano and T. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 102 号: 13 ページ: 5625-5634

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8933-5

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 生物学的廃水処理内の硝化菌を標的とする機能性核酸分子の選別と機能性評価2021

    • 著者名/発表者名
      岡﨑祐輝, 川上周司, 大門裕之, 山田剛史
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 生物学的廃水処理プロセス内の硝化菌を特異的に識別する機能性核酸分子の選別2020

    • 著者名/発表者名
      岡﨑祐輝, 川上周司, 大門裕之, 山田剛史
    • 学会等名
      令和2年度公益社団法人日本水環境学会中部支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 分離株のない細菌種からDNAアプタマーを合成する新規SELEX法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      川上周司, 北野晴哉, 山口剛士, 渡利高大, 幡本将史, 山口隆司, 山田剛史
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化反応が発生する条件における中間代謝物の調査2020

    • 著者名/発表者名
      野間拓也, 幡本将史, 渡利高大, 山口隆司, 荒木信夫, 川上周司, 青木仁孝
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 嫌気的硫黄酸化反応進行時のUASBリアクター内における微生物菌叢解析2020

    • 著者名/発表者名
      小林直央, 幡本将史, 牧慎也, 渡利高大, 山口隆司, 川上周司, 荒木信夫, 押木守
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 微細藻類-細菌共生系プロセスとバッフルドリアクターによる新規窒素除去システムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      福島巧己, 渡利高大, 幡本将史, 牧慎也, 山口隆司, 押木守, 川上周司
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] DHS-緩速ろ過システムによる開発途上国向けの生活用水浄化プロセスの開発2020

    • 著者名/発表者名
      渡利高大, 石川千遥, Nguyen Thu Huong, 川上周司, 山口隆司
    • 学会等名
      第54回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Miseqを用いた合併浄化槽の細菌群集構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      川上周司, 石川千遥, 西岡卓馬, 幸泉有里
    • 学会等名
      第33回全国浄化槽技術研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] タイ国都市スラムにおける飲料水中のトリハロメタン含有量の実態調査2019

    • 著者名/発表者名
      石川千遥, 川上周司
    • 学会等名
      令和元年度土木学会四国支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] UASBリアクターにおける硫黄酸化遺伝子に着目した微生物解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林直央, 川上周司, 幡本将史, 牧慎也, 渡利高大, 惣中英章, 山口隆司, 荒木信夫, 押木守
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Selection of DNA Aptamers Targeting Environmental Bacteria Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Sofia Imana, S. Kawakami, T. Yamaguchi, T. Yamada, T. Watari, S. Maki, M. Hatamoto, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能性核酸分子によるアンモニア酸化細菌のオンサイト検出技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      萩原達也,川上周司, 大門裕之,山田剛史
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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