2022 年度研究成果報告書

腸内細菌叢の組成変容をモニタリングする新規イメージング技術の創製

研究課題

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研究課題/領域番号	21K20478
研究種目	研究活動スタート支援
配分区分	基金
審査区分	0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
研究機関	東京大学
研究代表者	中村乃理子東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80910174)
研究期間 (年度)	2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード	有機半導体ポリマーナノ粒子 / 蛍光ナノ粒子 / 腸内細菌 / 細菌イメージング
研究成果の概要	本研究課題では、腸内細菌叢の組成の変容をリアルタイムで簡便にモニタリングできる新規イメージング技術の開発を目的とし、有機半導体ポリマーナノ粒子(PDot)を用いて腸内細菌をラベル化することによる菌組成の変容の観測を目指した。腸内細菌の機能を阻害せずにラベル化するために、PDotのサイズの最適化は重要である。まず、15~200 nmという広範囲で精密にPDotのサイズを制御する合成手法を確立した。さらに、機能性分子の一つであるDNAと、非特異的な相互作用を抑制するPEGのPDotへの修飾手法を最適化した。菌表面のLPSを認識するアプタマーをPDotに修飾することによる、菌のラベル化が期待される。
自由記述の分野	材料工学、化学工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	腸内細菌叢の組成に着目し解析する試みは数多く為されているが、検出手法はDNA/RNA解析が主流であり煩雑かつ高コストな点が課題となっている。そこで、低分子蛍光色素による腸内細菌のラベル化及びイメージングが提案されているが、表面を無数の蛍光色素が覆うことによる細菌の機能への影響が懸念される。ナノ粒子を用いることで細菌の機能への影響を低減したラベル化手法を提案する本研究は新規の試みである。本研究課題において開発された技術によって脳-腸内細菌軸のハイスループットな解明が加速することにより、これまで有効な治療法が確立されていない神経疾患を全身疾患として捉えた新たな治療・診断技術の開発が望まれる。