Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

液滴 / 微生物 / 酵素 / マイクロ流体デバイス

環境中の99%以上の微生物は，現在の技術では培養が困難な微生物（難培養性微生物）とされている．難培養性微生物が産生する酵素は，新たな酵素資源として大きな可能性を秘めている．そこで研究代表者は，環境中に豊富に存在する酵素資源への効率的にアクセスする方法として「液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法」を考案した．本研究を通じて，「液滴を利用した微生物培養を介さない酵素遺伝子取得法」を確立し，その実用性・有用性を実証することに成功した．今後，本法の実践・応用により，産業上有用な酵素をコードする遺伝子が多数取得され，それが新たな酵素産業の創出に結実すると考えられる．

マイクロ流体デバイス / 現場分析装置 / 遺伝子解析 / 深海 / PCR / DNA精製 / 微生物 / ATP / IISA-Gene / IISA-ATP

本研究では、実用レベルの現場型遺伝子解析システムを完成させた上で、実際に深海も含めた海洋の現場において、真性細菌に代表される微生物の遺伝子を検出できる装置を運用することに成功した。また、マイクロ流体デバイスを応用することでサンプル前処理機能の集積化や活性測定機能も実現した。同時に米国モンタレー湾水族館研究所(MBARI)との共同研究についても進展させ、その結果赤潮藻類の現場検出に向けた基礎的な評価試験を実施することができた。

マイクロ流体デバイス / 現場分析装置 / 遺伝子解析 / 深海 / IISA-Gene / PCR / 微生物 / PDMS / 現場型装置 / マイクロデバイス / DNA精製 / 集積化 / 現場型遺伝子解析装置 / マイクロ加工技術 / micro TAS / PDMS(Polydimethylsiloxane) / Flow-through PCR / 極限環境 / マイクロ分析チップ / 現場型分析装置 / 小型分析装置 / 環境微生物 / 遺伝子抽出

本研究では,現場型微生物遺伝子解析装置に装置について,主にマイクロ加工技術を応用して研究開発を行った.その結果,深海などの極限環境の現場でも用いることが可能で,小型・軽量な装置,IISA-Gene(Integrated In-situ Analyzer-Gene)の開発に成功した.IISA-Geneを現場運用可能な装置として完成させるために以下の開発・評価を行った.
1)PDMS及びガラスを材料として主にPCR法を用いた遺伝子解析が可能なマイクロ流路チップ及び温度制御チップを設計・製作した.
2)PDMS表面にたいして界面活性剤等を用いた表面処理を行うことによって,酵素等の吸着を抑制し,反応の効率を向上できた.
3)環境中の微生物からDNAを精製する機構について,カオトロピック試薬との混合よる細胞破砕,及び流路中に充填されたガラスビーズによるDNAの精製法を採用し,IISA-Geneへの集積化を行った.
4)蛍光色素を用いたPCR産物の検出を行うために光ファイバ,光源及び光検出器機構の製作・評価を行い,PCR産物の検出が可能であることを確認した.
5)小型のポンプ及びバルブからなる送液系を構築し,マイクロチップと組み合わせることで現場運用が可能な集積化システムを構築した.
6)ヒータ・ポンプ・バルブ等の制御を行うための電源・制御系,それを収納する耐圧容器及びIISA-Gene本体の油漬容器について設計・製作を行った.
7)深海の極限環境を模擬するための「深海環境模擬装置」を構築した.実際にそれを用いて水深3000m相当の高圧力条件下で遺伝子解析が可能であることを確認した.
IISA-Geneを実際の海洋環境で稼働するために独立行政法人海洋研究開発機構の海洋調査船及び無人探査機を用いた調査航海を実施し,石垣島沖海底の熱水噴出地帯において現場運用によるデータを得ることができた.

【研究分担者】
山本貴富喜	東京大学	生産技術研究所	助教	(Kakenデータベース)
福場辰洋	東京大学	生産技術研究所	特任准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
藤井輝夫	東京大学	生産技術研究所	助教授	(Kakenデータベース)
山本貴富喜	東京大学	生産技術研究所	助手	(Kakenデータベース)