| 研究課題/領域番号 |
21K15077
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分43060:システムゲノム科学関連
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
芝井 厚 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (40823620)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
|
|---|
| キーワード | 実験進化 / 自動化 / 共培養 / 大腸菌 / ラボオートメーション / 細菌 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は実験室内で複数種の細菌が共存する状態を、自動培養装置を用いた培養条件の動的制御により達成する。まず、識別および増殖操作が可能な2株の大腸菌の混合比率を観測制御する系を実現する。次にその培養系と蛍光を連続的にスペクトラムでとらえる計測器を組み合わせ、N種の細菌の共生状態を自動的に維持。制御するシステムを開発する。
|
| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、複数種類の微生物を安定に共培養する自動システムを開発することであった。複数種の細菌の存在比をリアルタイムに観察し、所望の状態に維持する全自動培養装置を開発することを試みた。まず、既知の蛍光タンパクを発現するよう改変した大腸菌株セットを作成し、それらの増殖を抗生物質耐性遺伝子で操作した。蛍光タンパクと薬剤耐性の組を有する大腸菌株の準備に成功し、プレートリーダでその存在比を推定した。さらに、自動培養系において測定結果を次ステップの薬剤添加量にフィードバックするシステムを開発した。このシステムを用いた薬剤耐性進化実験により、大腸菌が進化しやすい経路と進化しにくい経路を明らかにした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、本研究のシステムは、リアルタイムで存在比を観察・調整することで、複数の微生物種の共存を実現し、競争排除則を部分的に克服する手段につながる。また自動培養システムを用いた薬剤耐性進化実験により、大腸菌の進化しやすい経路としにくい経路が明らかにされた。この知見は、抗生物質耐性菌の進化メカニズムの理解を深め、耐性菌対策における新たな戦略の構築に貢献する。動的に培養環境を制御する技術は、微生物学や生態学のみならず、バイオテクノロジーや医療分野にも応用可能である。例えば、病原菌の増殖制御やバイオリアクターの最適化など、幅広い応用が期待される。
|
