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2018 年度 実施状況報告書

環境微生物を生菌状態でモニタリングできる次世代シングルセル解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04414
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

川上 周司  長岡技術科学大学, 工学研究科, 講師 (00610461)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードDNAアプタマー / シングルセル解析
研究実績の概要

汚染物質の浄化や持続可能なエネルギーの創出に大きく関わる微生物資源を有効に利用するためには、さらなる微生物生態の理解が必要不可欠である。多くの微生物が人為的に分離培養できない現状において、近年発展著しい分子生物学的アプローチは有効である。さらに微生物細胞を遺伝子の運び屋として捉え、細胞のまま解析を行うシングルセル解析は、培養を伴わない解析手法として近年注目を集めている。しかし、現行のシングルセル解析では、FISH法など微生物を死滅させた状態で解析を行うことから、環境中のある一部分を切り取った解析でしかないという課題がある。本研究ではシングルセル解析のさらなる発展を目指し、アプタマーを用いることで微生物を生菌状態かつ連続的にモニタリングできる新規解析技術の開発を行っている。本年度はアプタマーが系統分学的にどの程度のレベルまで識別可能な技術であるかを検討した。FISH法では、遺伝子配列が1ミスマッチの塩基までを識別可能であり、株レベルでの識別も可能である。複数種の細菌を準備しアプタマーの特異性を確認したところ、株レベルでも識別可能であることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ES-SELEX法の開発に向けて順調に研究は進んでいる。

今後の研究の推進方策

これまでに報告されている微生物を検出するアプタマーは、すべて純粋菌株を用いた方法で作成されており、菌体細胞が手元に大量にあることが前提である。しかし、環境中に生息する未培養微生物を標的とした場合、菌体細胞がまったく得られていないために従来のプロトコールは利用できない。そこで本研究では、環境サンプルそのものにランダムアプタマーを結合させ、その後標的の微生物に結合したアプタマーの塩基配列を次世代シーケンサーで解読することで標的の微生物に結合するアプタマーを取得するSELEX for environmental samples (ES-SELEX法) を開発を次年度において目指す。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] A novel approach for toluene gas treatment using a down-flow hanging sponge (DHS) reactor2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yamaguchi, S. Nakamura, M. Hatamoto, E. Tamura, D. Taniwaka, S. Kawakami, A. Nakamura, K. Kato, A. Nagano and T. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 102 ページ: 5625-5634

    • DOI

      10.1007/s00253-018-8933-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] UASBリアクターにおける硫黄酸化遺伝子に着目した微生物解析2019

    • 著者名/発表者名
      小林直央, 川上周司, 幡本将史, 牧慎也, 渡利高大, 惣中英章, 山口隆司, 荒木信夫, 押木守
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
  • [学会発表] Selection of DNA Aptamers Targeting Environmental Bacteria Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Sofia Imana, S. Kawakami, T. Yamaguchi, T. Yamada, T. Watari, S. Maki, M. Hatamoto, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
  • [学会発表] 機能性核酸分子によるアンモニア酸化細菌のオンサイト検出技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      萩原達也,川上周司, 大門裕之,山田剛史
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会

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公開日: 2019-12-27  

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