難培養性の ポストコッホ微生物の可培養化

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 超地球生命体を解き明かすポストコッホ機能生態学
• 研究課題/領域番号: 19H05683
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 中井 亮佑 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90637802)
• 研究分担者: 玉木 秀幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00421842) ; 草田 裕之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (00827537)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: 微生物 / 細菌 / 生物資源 / 多様性 / 分離培養

研究実績の概要

最終年度（2023年度）は、マイクロ培養デバイス（ポストコッホ技術）を環境微生物探索に応用するための最終的な有効性評価として、領域内のA01-1/佐々班・A02-2/高谷班等と連携し、本領域が設定するモデル圃場（筑波大学内圃場）からの未知微生物分離培養に注力した。本年度は新たに約130株を分離し、16S rRNA 遺伝子にもとづく系統解析の結果、これらの分離株は主にActinomycetota門、Bacillota門、Bacteroidota門およびPseudomonadota門に帰属した。従来法（コッホの寒天プレート）でも同様に菌株を分離した結果、両手法で同じ属種が見出された一方で、当該培養デバイスからのみ分離できた新規細菌株も検出された。この中にはAcidobacteriota門やVerrucomicrobiota門の稀少系統群も含まれており、マイクロ培養アレイから分離した菌株の約20%が新種候補の細菌であった（16S rRNA配列相同性が98%以下の基準）。昨年度までの本研究課題で検討した微生物培養化効率の改善に寄与する“培養のコツ”を使用しても、従来法では新種候補細菌の割合が10%程度であったことから、ポストコッホ技術によって難培養性微生物の培養化効率がさらに向上したことが認められた。また、当該培養デバイスを用いて、モデル圃場以外の環境サンプルからも新種候補細菌の獲得に成功し、本手法の有効性を確認した。さらに、マイクロ培養デバイスによる新規細菌の獲得に関する報告が国際誌に受理された（Nakai et al., PLOS ONE, in press）。なお昨年度に引き続き、新規な分離菌株については新しいバイオリソースとして理研JCM（A02-4/大熊班）に寄託し、今後の学術研究へ利用可能な状態にした。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The fatal case of “Pigmentibacter” bacteremia following aspiration pneumonia in elderly patient (2024)
  • 著者名/発表者名: Shigeru Azuma*, Hitoshi Kawasuji*, Ryosuke Nakai* (*equal contribution), Hiroshi Yamada, Yoshihiro Yoshida, Hiroyuki Kawahara, Mai Suzuki, Shunsuke Mori, Masayoshi Hirata, Kazushige Sugie, Hideki Niimi, Yoshitomo Morinaga, Yoshihiro Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Infection and Chemotherapy 巻: In Press, Corrected Proof ページ: －
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2024.01.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Opitutales bacterium strain ASA1, isolated from soil (2024)
  • 著者名/発表者名: Md. Samiul Islam, Kyosuke Yamamoto, Naoki Morita, Isao Yumoto, Souichiro Kato, Ryosuke Nakai, Kensuke Igarashi
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 13 ページ: e01032-23
  • DOI: 10.1128/mra.01032-23
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diversity profiling of microbiomes associated with selected alpine plants and lichens from Mt. Suisho, Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Nakai, Shouno Munekawa, Yoshinori Murai, Yoshihito Ohmura, Kenichiro Tani
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 13 ページ: e01270-23
  • DOI: 10.1128/mra.01270-23
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temporal and fertilizer-dependent dynamics of soil bacterial communities in buckwheat fields under long-term management (2024)
  • 著者名/発表者名: Susumu Morigasaki, Motomu Matsui, Iwao Ohtsu, Yuki Doi, Yusuke Kawano, Ryosuke Nakai, Wataru Iwasaki, Hisayoshi Hayashi, Naoki Takaya
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 14 ページ: 9896
  • DOI: 10.1038/s41598-024-60655-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole-Genome Sequences of Three Psychrotolerant Mycolicibacterium sp. Strains Isolated from Antarctic Soil (2023)
  • 著者名/発表者名: Sho Shimada, Kotaro Aoki, Ryosuke Nakai, Shota Miura, Kohji Komori, Sakae Kudoh, Satoshi Imura, Yoshikazu Ishii, Kazuhiro Tateda
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 12 ページ: e00123-23
  • DOI: 10.1128/mra.00123-23
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Polynucleobacter sp. Strain TUM22923, Isolated from Antarctic Lake Sediment (2023)
  • 著者名/発表者名: Sho Shimada*, Ryosuke Nakai* (*equal contribution), Kotaro Aoki, Shota Miura, Kohji Komori, Sakae Kudoh, Satoshi Imura, Yoshikazu Ishii, Kazuhiro Tateda
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 12 ページ: e00146-23
  • DOI: 10.1128/mra.00146-23
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 精密ろ過膜を通り抜ける極小未知微生物を見る・知る・探る (2024)
  • 著者名/発表者名: 中井 亮佑
  • 学会等名: 大隅基礎科学創成財団 微生物コンソーシアム
  • 招待講演
• [学会発表] とっても小さい微生物ダークマターは何者か？ (2023)
  • 著者名/発表者名: 中井 亮佑
  • 学会等名: 第75回日本生物工学会100周年記念大会 ランチョンセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 精密ろ過フィルターを通り抜ける極小細菌を見る・知る・探る (2023)
  • 著者名/発表者名: 中井 亮佑
  • 学会等名: 日本防菌防黴学会第50回年次大会 シンポジウム2 培養困難な微生物の最新研究
  • 招待講演
• [学会発表] 未知の微生物を”培養”して新たな生物機能を探る -バイオものづくり革命時代の微生物遺伝子資源探索研究- (2023)
  • 著者名/発表者名: 玉木 秀幸
  • 学会等名: LS-BT 2023講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 未知の微生物を”培養”して新たな生物機能を探る -Cultivation Renaissance in the post metagenomic era- (2023)
  • 著者名/発表者名: 玉木 秀幸
  • 学会等名: 第29回日本微生物資源学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Cultivation renaissance for gut microbiome research in the post-metagenomic era (2023)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Tamaki
  • 学会等名: 第27回日本腸内細菌学会学術集会 国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 新学術領域研究「超地球生命体を解き明かすポストコッホ機能生態学」ウェブサイト
  • URL: https://postkoch.jp/