• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

iBC法を用いたポストコッホ微生物集団の活写

公募研究

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 22H04889
研究機関東京慈恵会医科大学

研究代表者

杉本 真也  東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (60464393)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワードバイオフィルム / 複合系 / 透明化 / イメージング / 細菌 / 真菌 / ライブセルイメージング / iCBiofilm
研究実績の概要

地球上の微生物の大部分は純粋培養が困難な難培養性の微生物であり、かつ、単細胞の状態ではなく、バイオフィルムのような集合体として存在する。しかし、分厚いバイオフィルムは屈折や散乱によりレーザー光が深部まで到達しないため、従来の光学顕微鏡法では観察が困難である。そこで本研究では、独自に開発した瞬間バイオフィルム透明化(iBC, instant Biofilm ClearingからiCBiofilm, instantaneous Clearing of Biofilmに呼称を変更)法を用いて、試験管内および生体内において複数種の微生物が形成した複合バイオフィルムを観察し、任意の細胞の空間分布、細胞外マトリクス成分の局在、微生物間あるいは微生物-宿主間の相互作用などを明らかにすることを目的とした。また、微生物が生きたままの状態で観察できるというiCBiofilm法の利点を活かし、透明化ライブセルイメージングにより、バイオフィルムの形成機構や抗菌薬耐性の機序を解明することを目指した。

本年度は、複数の細菌および真菌を用いて分厚い複合菌種のバイオフィルムが形成される条件(菌種の組合せや培地組成など)を調べた。そして、分厚い複合菌種のバイオフィルムに対してiCBiofilm法の有効性を確認した。また、バイオフィルム形成過程を明らかにするため、菌の生育を阻害しない蛍光プローブと透明化試薬を培地に添加し、バイオフィルムの形成過程を菌が生きたままの状態でイメージングする方法を確立した。これらの成果を論文にまとめ、Communications Biology誌に発表した。

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

予定していた研究項目を実施し、得られた成果を論文に発表出来たため。

今後の研究の推進方策

1.透明化FISH法の確立と複合バイオフィルムモデルの観察:
次年度は複合バイオフィルム内での各菌種の分布を可視化する方法を確立する。ガラス底培養皿の中で複合菌種のバイオフィルムを形成し、パラホルムアルデヒドなどで固定した後、細胞膜透過処理を行う。その後、細菌特異的蛍光プローブと菌種特異的蛍光プローブを用いて染色する。そして、複合バイオフィルムを透明化し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察する。細胞膜透過処理の過程でバイオフィルムの構造が壊れる可能性があるため、使用する薬剤の濃度や処理時間を適宜調整する。

2.透明化ライブセルイメージング:
2022年度までに運動性のない微生物(ブドウ球菌やカンジダ)のバイオフィルムを菌が生きたままの状態で透明にしながら観察することに成功したが、運動性のある細菌のバイオフィルムについての検討は不十分であった。そこで次年度は運動性のある細菌(大腸菌、緑膿菌、枯草菌など)のバイオフィルムの観察を試みる。既存のiCBiofilm試薬が適しない場合は、新たにライブセルイメージング用の試薬を探索する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Instantaneous Clearing of Biofilm (iCBiofilm): an optical approach to revisit bacterial and fungal biofilm imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto S., Kinjo Y.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 6 ページ: 38

    • DOI

      10.1038/s42003-022-04396-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of lthB, a Gene Encoding a Putative Glycosyltransferase Family 8 Protein Required for Leptothrix Sheath Formation2023

    • 著者名/発表者名
      Kunoh T., Yamamoto T., Ono E., Sugimoto S., Takabe K., Takeda M., Utada A.S., Nomura N.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 未定 ページ: e0191922

    • DOI

      10.1128/aem.01919-22

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Staphylococcus aureus utilizes environmental RNA as a building material in specific polysaccharide-dependent biofilms.2022

    • 著者名/発表者名
      Chiba A, Seki M, Suzuki Y, Kinjo Y, Mizunoe Y, Sugimoto S
    • 雑誌名

      npj Biofilms and Microbiomes

      巻: 8 ページ: 17

    • DOI

      10.1038/s41522-022-00278-z.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Porous Pellicle Formation of a Filamentous Bacterium, Leptothrix2022

    • 著者名/発表者名
      Kunoh T., Yamamoto T., Prasad M., Ono E., Li X., Sugimoto S., Iida E., Obana N., Takeda M., Nomura N., Utada A. S.
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 88 ページ: e0134122

    • DOI

      10.1128/aem.01341-22

    • 査読あり
  • [学会発表] バイオフィルムの透明化ライブセルイメージングを可能にするiCBiofilm法の開発と応用2023

    • 著者名/発表者名
      杉本真也, 金城雄樹
    • 学会等名
      第96回日本細菌学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a new optical clearing method to visualize biofilms2022

    • 著者名/発表者名
      杉本 真也, 金城 雄樹
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Legionella 2022. Legionella, Biofilm and Functional Water Joint Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京慈恵会医科大学細菌学講座

    • URL

      http://square.umin.ac.jp/saikin/

  • [備考] 細菌学講座 東京慈恵会医科大学 基礎・臨床講座

    • URL

      http://www.jikei.ac.jp/academic/course/11_saikin.html

  • [備考] バイオフィルム研究センター 東京慈恵会医科大学 基礎・臨床講座

    • URL

      http://www.jikei.ac.jp/academic/course/77_biofilm.html

  • [備考] 慈恵大学プレスリリース

    • URL

      http://www.jikei.ac.jp/news/press_release_20230123.html

  • [備考] JSTプレスリリース

    • URL

      https://www.jst.go.jp/pr/announce/20230123/index.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi