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2019 年度 実績報告書

一菌体ゲノム解析用ハイドロゲル・マイクロカプセルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K07224
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

青木 弘良  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (50518636)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード1細胞ゲノム解析 / 難培養微生物
研究実績の概要

自然界には多様な微生物が存在し,様々な相互作用を通じ,複雑な生態系を構成している.多くの微生物は周囲の微小環境への適応により,複雑な培養条件を必要とするため,培養困難な難培養微生物と呼ばれる.未知の難培養微生物の機能を探るため,環境試料より直接DNAをランダムプライマーとPhi29 DNAポリメラーゼにより増幅するMultiple Displacememt Amplification (MDA) と次世代DNAシーケンサーによるメタゲノム解析により,多くの微生物が解析された.しかしメタゲノム解析では,集団に少数しか含まれない微生物の解析が困難であった.そこで直接単離した菌体のMDAが試みられたが,初発DNA量の低下に伴う,増幅時の不均一性(増幅バイアス)により,全体のゲノムデータが得られない課題があった.
そこでアガロースゲル・マイクロカプセル (AGM) を開発した.AGMは直径数10 μmの中空カプセルで,アガロースゲル・シェルと,内部に微生物を包埋する液状コアをもつ.AGMは使い捨てのチューブ内で,2ステップのエマルジョン中でのゲル化と,コアのゾル化により作製する.本AGMを用いて大腸菌の1菌体ゲノム解析を試みたところ,従来法にくらべ高い均一性が得られた.
またAGMは1菌体を保持しつつ周囲の環境と培地成分を交換でき,培養後菌体を容易に単離できるため,培養用容器としても有望である.そこでAGM内に大腸菌を包埋し培養したところ,菌体の生育を確認した.
AGMは,一般的な実験器具,使い捨てプラスチック滅菌容器,および市販試薬を用い,一回に数10万個を作製できる.しかしAGMはマイクロマニピュレータを用いて,手作業で単離するため,スループット性能の向上には機械化が重要であった.そこでマイクロマニピュレータで,AGMを自動単離する装置 (AGMピッカー) の開発を進めている.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] Agarose Gel Microcapsule: Picoliter-scale Reaction Chamber for Cultivation and Next Generation DNA Sequencing2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyoshi Aoki and Yutaka Yamagata
    • 学会等名
      7th RAP Symposium
  • [学会発表] Agarose Gel Microcapsule: platform for single cell genomics and cultivation2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyoshi Aoki and Yutaka Yamagata
    • 学会等名
      Biology-of-Symbiosis and iSYM Workshop
  • [産業財産権] ハイドロゲル・マイクロカプセルの製造方法、カプセルを製造するためのキット、およびその利用2019

    • 発明者名
      青木 弘良,山形 豊,雪 真弘,大熊 盛也
    • 権利者名
      青木 弘良,山形 豊,雪 真弘,大熊 盛也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-044925

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公開日: 2021-01-27  

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