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2017 年度 実績報告書

新規生理活性物質生産株の超ハイスループットスクリーニングプラットフォーム構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H06158
研究機関早稲田大学

研究代表者

竹山 春子  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60262234)

研究分担者 安藤 正浩  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 次席研究員(研究院講師) (50620803)
細川 正人  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 招聘研究員 (60722981)
研究期間 (年度) 2017-05-31 – 2022-03-31
キーワードラマン分光 / データベース / 生理活性物質 / シングルセル解析 / 難培養性微生物
研究実績の概要

本研究では、環境中の未知微生物から生理活性物質生産株をハイスループットにスクリーニングする技術の確立を目的としている。このために、微生物二次代謝産物のラマンスペクトラムデータベースを構築し、ドロップレットを基礎としたシングルセルラマンスペクトラム取得と微生物単離の機構の統合を目指している。
1)微生物二次代謝産物のラマンスペクトラムデーターベース構築:本年度は、二次代謝産物データ50種までを構築することを目的とし、新規の計測システム導入と測定法検証を進めた。成果として、すでに申請者らがインハウスで作成したラマン分光機器にてペニシリン等の様々な抗生物質のin vivo検出が可能であることを確認した。一方で、色素、蛍光のバックグラウンドが高いサンプルに関して、励起光の変更の必要性が生じた。これを受け、新年度に新たに計測システムを自作し、改めて二次代謝産物データを拡充する計画である。
2)シングルセル解析のためのドロップレットマイクロフローシステム構築:ドロップレットシステムとラマン分光を統合した計測システムを開発する計画であったが、上述の理由により次年度実施に計画変更した。
3)シングルセルゲノミックスによる新規生理活性物質遺伝子群の解析:シングルセルゲノムの情報科学的解析法を改良し、バイアスやキメラリード等に由来するエラーを補正してシングルセルゲノムデータを取得する方法を開発し論文報告した。ドロップレットシステムと組み合わせることで、シングルセルから凖完全長ゲノム情報が網羅的に取得できるようになり、コストと効率を大幅に改善したシングルセルゲノム解析法を確立することができた。現在、本法を応用し、難培養性微生物からの生理活性物質生合成遺伝子の同定を進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

将来的な技術の汎用性を考慮して、市販されているラマン分光機器によってデータベース化を進める予定で、機器の購入を行ったが、納品が大幅に遅れたことと、微生物を対象として用いる励起光での感度等に不具合があることが判明した。それによって、目標とするデータ取得が遅れた。

今後の研究の推進方策

購入したラマン分光機器(標準市販品)の改造をスタートするのと同時に、すでに申請者らが保有(自作)しているラマン分光器の波長スペックの拡充を行い生理活性物質のin vivo検出の目的に特化した機器仕様を備えた体制を早期に構築する予定である。すでに、仕様は検討済みである。この対策により、ラマンスペクトルデータベースの構築の遅れを挽回、かつ加速化できる見込みである。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 1件、 招待講演 7件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] ETH(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ETH
  • [雑誌論文] Obtaining high-quality draft genomes from uncultured microbes by cleaning and co-assembly of single-cell amplified genomes2018

    • 著者名/発表者名
      Kogawa Masato、Hosokawa Masahito、Nishikawa Yohei、Mori Kazuki、Takeyama Haruko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20384-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Droplet microfluidics toward accurate genome sequencing of environmental bacteria at the single-cell level2018

    • 著者名/発表者名
      NISHIKAWA Yohei、HOSOKAWA Masahito、KOGAWA Masato、TAKAHASHI Kai、 TAKEYAMA Haruko
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
  • [学会発表] 超並列シングルセルゲノム増幅産物の相互比較による高精度ゲノム解析法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小川雅人、西川洋平、森一樹、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
  • [学会発表] Microbiome解析への新しいアプローチ:Single cell解析の進展2018

    • 著者名/発表者名
      竹山春子
    • 学会等名
      第4回生活習慣予防研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of novel technology for microbial community analyses by the meta-omics analyses of marine unculturable microbes based on single cell genome information2018

    • 著者名/発表者名
      竹山春子
    • 学会等名
      International Symposium Promotion of global network studies on seagrass ecosystem based on innovative new technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 微生物1細胞を解読する技術から開かれる新しいバイオロジー2018

    • 著者名/発表者名
      竹山春子
    • 学会等名
      第27回インテリジェント材料システムシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ドロップレット・マイクロフルイディクスを用いた未培養微生物の1細胞ゲノム解析2017

    • 著者名/発表者名
      細川正人、西川洋平、小川雅人、竹山春子
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • [学会発表] 1細胞・微小組織からのシークエンス解析を支援するマイクロツール2017

    • 著者名/発表者名
      細川正人
    • 学会等名
      日本人類遺伝学会第62回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 微小液滴を用いた1細胞ゲノムの並列取得と相互比較解析による高精度ゲノムの獲得2017

    • 著者名/発表者名
      小川雅人、西川洋平、森一樹、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法と多変量スペクトル分解法による抗生物質のin situイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      吉田雅駿、宮岡理美、安藤正浩、中島琢自、野中健一、高橋洋子、浜口宏夫、竹山春子
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法を用いた微生物内における生理活性物質のin situ検出2017

    • 著者名/発表者名
      宮岡理美、安藤正浩、細川正人、浜口宏夫、竹山春子
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法と多変量スペクトル分解法を組み合わせたペニシリンのin situ検出2017

    • 著者名/発表者名
      吉田雅駿、宮岡理美、安藤正浩、中島琢自、野中健一、高橋洋子、浜口宏夫、竹山春子
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 微小液滴を用いて並列取得した微生物シングルセルゲノムデータに対する相互参照ゲノム解析法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小川雅人、西川洋平、森一樹、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 微小液滴を用いた単一細胞からの超並列ゲノム解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      西川洋平、小川雅人、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 微小液滴の融合・分割機構を利用した1細胞レベルでのゲノム増幅と特異的遺伝子配列検出法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      高橋海、西川洋平、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
  • [学会発表] 微小試料からの機能ゲノミクス解析組織から1細胞、微生物まで2017

    • 著者名/発表者名
      細川正人
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 一細胞ゲノムデータの相互比較による高精度ゲノムの取得2017

    • 著者名/発表者名
      小川雅、西川洋平、森一樹、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法と多変量スペクトル分解法によるペニシリンのIn situイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      吉田雅駿、宮岡理美、安藤正浩、中島琢自、野中健一、高橋洋子、浜口宏夫、竹山春子
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法及び多変量解析を用いた微生物内における生理活性物質のin situ検出2017

    • 著者名/発表者名
      宮岡理美、安藤正浩、細川正人、浜口宏夫、竹山春子
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] マイクロドロップレットを用いた高精度な超並列1細胞ゲノム解析技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      西川洋平、小川雅人、細川正人、竹山春子
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] 異分野の研究をブリッジして新たなサイエンスを展開する1細胞レベルのゲノム解析法の開発と応用2017

    • 著者名/発表者名
      竹山春子
    • 学会等名
      第5回なでしこScientistトーク
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内細菌解析へのシングルセルテクノロジーの展開2017

    • 著者名/発表者名
      竹山春子
    • 学会等名
      BioJapan2017セミナーマイクロバイオームが導く健康革命
    • 招待講演
  • [図書] 「AI導入によるバイオテクノロジーの発展」植田充美監修(分担執筆:微生物のゲノム情報のビッグデータ化とAIの項)2018

    • 著者名/発表者名
      細川正人、五條堀孝、竹山春子
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] シングルセル解析プロトコール 菅野純夫/編(19 微生物のシングルセルゲノム解析の項)2017

    • 著者名/発表者名
      竹山春子、細川正人、丸山徹、西川洋平
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      978-4-7581-2234-4

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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