微生物内包人工細胞による細胞内共生と進化の再構成

使用含有微生物的人工细胞重建内共生和进化

• 批准号: 20K12055
• 负责人: 森田 雅宗
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12055/
• 关键词: w/oドロップレット; 微生物; リポソーム; 人工細胞; 微生物-人工細胞ハイブリッド; W/O/Wエマルション; 微生物ー人工細胞ハイブリッド

本研究PJでは、真核細胞の起源とされる「細胞内共生」をモデルに、ホスト細胞と見立てたマイクロサイズの微小空間を人工的に作製し、微小空間内部に様々な微生物が共存するという環境をデザインし、真核細胞誕生時のような過酷な環境下を人工的に再現することで、どのように生存するのかを調査することを目指している。今年度は、細胞の大きさに近い微小空間をコントロールする技術開発として、油中水滴（water-in-oil(w/o)ドロップレット）やリポソームを作製する技術に加えて、w/o/wドロップレットを安定的に作製できる条件を検討した。また、昨年度に続き、微小空間内部に様々な微生物が共存する環境のデザインは、w/oドロップレット内に土壌細菌サンプルを内包して実験を進めた。１つのw/oドロップレット内に複数の細菌が内包できるように調整し、細菌入りw/oドロップレットを作製し、高温下での培養を試みた。デジタルドロップレットPCR(ddPCR)に用いられる系のように高温下でもw/oドロップレットのサイズや形状は確保されると予測したが、w/oドロップレットの融合が見られ、安定性に課題があることが明らかになった。w/oドロップレットの融合は見られたが、水相部に目視で細菌を確認することができたので、次に再培養を試みたが、ほぼ同一種の細菌が培養されていた。細菌の多様性が、再培養の時点で失われている可能性があり、今後、再培養の方法についても別のアプローチが必要であることがわかった。現在、高温下でのw/oドロップレットの安定性について改善するか検討しており、今後は高温下の条件でも十分に培養が行えるのでないかと期待できる。

This research PJ aims to investigate how it survives by artificially creating micro-sized spaces of microsized shapes that are thought to be host cells, using the "intracellular symbiosis," which is said to be the origin of eukaryotic cells, by designing an environment in which various microorganisms coexist within the microspace, artificially recreating the harsh environments that were like eukaryotic cells were born.今年，我们研究了稳定产生W/O/W液滴的条件，除了生产油中水（W/O）液滴和脂质体的技术，这是控制与细胞大小的微型技术开发的一部分。此外，在去年之后，我们对环境的设计进行了一个实验，其中各种微生物在微层中共存，包括W/O液滴中的土壤细菌样品。调整混合物，以便可以在一个w/o液滴中包含多种细菌，并制备一个带有液滴的细菌，并尝试在高温下培养。尽管我们预测即使在高温（例如数字液滴PCR（DDPCR））中使用的系统，也可以确保W/O液滴的大小和形状，但发现W/O液滴是融合的，表明存在稳定性的问题。尽管观察到了液滴的融合，但在水相中可以在视觉上证实细菌，因此我们试图重新培养，但培养了几乎相同的细菌。已经发现，在丰富时期，细菌多样性可能会丢失，并且将来需要另一种重新培养方法的方法。目前，我们正在考虑是否在高温下提高液滴的稳定性，我们可以预期，将来有可能在高温条件下正确培养它们。

项目成果

ナノ/マイクロベシクルを利用したバイオ分析

使用纳米/微米囊泡进行生物分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakate Ryuichi;Kimura Tomonori;Daisuke Ohtsuka;森田雅宗
• 通讯作者: 森田雅宗

Membrane Shape Dynamics-Based Analysis of the Physical Properties of Giant Unilamellar Vesicles Prepared by Inverted Emulsion and Hydration Techniques

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c02698
• 发表时间: 2021-02-23
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Morita, Masamune;Noda, Naohiro
• 通讯作者: Noda, Naohiro

Microbial Culture and Detection Technology in a Confined Cell-sized Small Compartment

密闭细胞小室中的微生物培养与检测技术

• DOI: 10.2116/bunsekikagaku.70.335
• 发表时间: 2021
• 期刊: BUNSEKI KAGAKU
• 影响因子: 0.2
• 作者: 森田 雅宗;大田 悠里;野田 尚宏
• 通讯作者: 野田 尚宏