| 研究課題/領域番号 |
21K04328
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 長岡工業高等専門学校 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 環境微生物 / aptamer / シングルセル / 深層学習 / 細菌定量 / real-time PCR / シングルセル解析 / アプタマー / 遺伝子工学的手法 / 排水処理工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
排水処理工学の分野においても様々な水質センサーが開発され、瞬時にシステム内の水質 状況が把握できるようになってきた。こうした背景の中、システムの AI 化や IoT 化の流れは 加速しており、微生物情報を迅速に得るための微生物センサーの開発も望まれる。しかし、 微生物解析手法の多くは核酸抽出を必要とする遺伝子工学的手法であり、結果を得るのに最 低でも一日はかかることから有用な微生物センサーは今のところない。本研究では、この 「核酸抽出の壁」を越えるべく、細胞壁の外側で微生物同定が可能な DNA アプタマーとこれまでの既存の遺伝子工学的手法を組み合わせた新規の微生物解析手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、環境中の微生物をDNA抽出を必要とせずに検出できる技術の開発を目的として、段階希釈法で調製した細菌サンプルに結合したアプタマーの数をリアルタイムPCRで測定し、細菌の存在数を変化させた結果を検討した。実験の結果、初期の細菌量とアプタマー量には相関があり、細菌数を定量できる可能性が示された。また、すべてのサンプルにおいて、従来の遺伝子をターゲットとした場合の増幅曲線と比較して、増幅の立ち上がりが速く、従来の遺伝子定量法よりも高感度で検出できる可能性が示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
特定の微生物を定量する方法としてreal-time PCR法があるが, real-time PCR法は， DNAの数を計測できる技術であり，標的とする微生物のDNAを抽出後，標的遺伝子をPCR法で増幅させ，その増幅の速度からもとの試料中の微生物数を算出する手法である．しかしながら，DNAの抽出に専門的な知識や，コンタミネーションを防ぐクリーンな実験室の施設を必要とすることから，屋外等の現場レベルでの作業が困難という問題点がある．本研究はDNA抽出不要の微生物定量技術を提案するものであり、これら課題を解決できる可能性がある。
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