メタボロミクスを用いたナノ秒パルス電界による生体代謝制御技術の開発

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令和4年度はナノ秒高電界パルス（nsPEF）の印加が出芽酵母の増殖・細胞膜損傷およびエタノール生成能の相関について明らかにするため，増殖曲線の測定，膜損傷率の算出およびエタノールの定量分析について実験を行った。増殖曲線についてはnsPEF印加後新しい培地と混合しマイクロプレートリーダーで経時測定を行った。その結果，電界強度15 kV/cmおよび20 kV/cmを3分間印加した場合，定常期になる時間が約1.5倍長くなった。その理由としては同条件下においては死菌率が約75%とコントロールの約10倍であったことが原因であると考えられる。膜損傷への影響については，膜損傷の有無に関わらず全てを染色するDAPIと膜損傷がある際に細胞を染色するPIを用いて二重染色した後に蛍光顕微鏡により観察した。その結果，膜損傷率は電界強度10 kV/cmまではコントロールとほぼ同程度の損傷率であったが，15 kV/cm以上になると大きく増加し，最大で約7倍の差が生じた。細胞膜に対する電気穿孔の閾値が10 kV/cm前後であり，これを超える電界強度では細胞膜損傷により死滅することが明らかとなった。GCを用いたエタノールの定量分析の結果ではどの電界強度においても有意な差は見られなかった。その理由として，エタノール生成量を測定する際は生菌数を揃えて実験を行っているためであり，このことから膜損傷が生じるような電界強度を与えてもエタノール生産についてはほとんど影響を及ぼさないことが示唆された。