シングルセルゲノムデータに基づく未培養微生物の戦略的資源化プロセスの開発

基于单细胞基因组数据的未培养微生物战略资源利用流程的开发

• 批准号: 21H01733
• 负责人: 細川 正人
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01733/
• 关键词: シングルセル解析; マイクロ流体デバイス; ゲノム

本研究では、1細胞ゲノミクスとマイクロ流体技術を活用して、環境試料に存在する微生物の素性を明らかにし、最適な培養法を設計する「ゲノムデータに基づく戦略的微生物培養プロセス」を開発する。「単離培養を繰り返し、新規・有用微生物のヒットを期待する」という古典的・労働集約的な方法に対して、我々が提唱する新法では、「新規・有用種の存在・特性を事前に検知し、培養条件を事前に最適化して対象物を釣り上げる」という合理的なアプローチを微生物培養に採用することを目的としている。対象試料中の微生物種の推定と培養法の最適化には、未培養微生物の全ゲノム情報の網羅的取得が求められる。そこで、代表者が開発した網羅的なシングルセルゲノム解析技術(SAG-gel)を基盤技術として用いる(Chijiiwa et al. Microbiome 2020)。第2年度は、シングルセルゲノム解析技術で得られた未培養細菌ゲノムデータからファージ由来遺伝子を探索し、ファージが細菌を特異的に認識する分子を細胞標識や分離に活用する技術開発を進め、査読付き論文が受理された。実際に、本手法で口腔内細菌から連鎖球菌を単離し、培養できることを確認した。この方法は、従来濃縮や単離が難しかった微生物を対象とした分離・培養の実行が期待できる。また、細菌に対応したシングルセルトランスクリプトーム解析技術も予定通りに開発を進め論文を投稿した。最終年度は、これまで開発してきた技術を活用し、様々な微生物の特異的分離や多様な細菌集団中の遺伝子発現解析などを進める。

In this study, we developed a method for the identification and optimization of microbial properties in the presence of environmental samples and the design of an optimal culture method for microbial culture based on cell culture and fluid technology. "Simple culture, new regulations, expectations of useful microorganisms","classical, intensive methods, new regulations, knowledge of the existence of useful species, characteristics, culture conditions, optimization of target microorganisms","reasonable, accurate, and adoption of microbial culture","purpose". Optimization of the estimation and culture methods for microbial species in sample samples and acquisition of complete information on uncultured microorganisms A representative of the development of a wide range of analytical techniques (SAG-gel) and substrate techniques (Chijiiwa et al. Microbiome 2020). In the second year, the development of molecular identification, isolation and utilization of uncultured bacteria was carried out, and papers were accepted. At present, this method is used to isolate and culture bacteria in the oral cavity. This method is to concentrate, isolate, and culture microorganisms. The paper was submitted to the Ministry of Science and Technology for the analysis of bacteria and bacteria. The final year will be devoted to the development of technologies for the isolation and identification of specific microorganisms and for the analysis of gene expression in diverse bacterial populations.

项目成果

Microfluidic droplet-based single-cell genome sequencing reveals biological diversities of environmental microbiome in the surrounding area of the Red Sea

基于微流控液滴的单细胞基因组测序揭示了红海周边地区环境微生物组的生物多样性

• 发表时间: 2021
• 作者: Yohei Nishikawa;Masato Kogawa;Masahito Hosokawa;Kai Takahashi;Keigo Ide;Kei Yura;Hayedeh Behzad;Takashi Gojobori; Haruko Takeyama
• 通讯作者: Haruko Takeyama

腸内細菌のシングルセル解析と微生物遺伝子の活用

肠道细菌的单细胞分析及微生物基因的利用

• 发表时间: 2022
• 作者: 細川 正人

Single-cell Genomics of River Water Microbiomes for Revealing the Distribution of Mobile Genetic Elements

河水微生物组的单细胞基因组学揭示移动遗传元件的分布

• 发表时间: 2021
• 作者: Yohei Nishikawa;Yuko Tsukada;Ryota Wagatsuma;Keigo Ide;Masato Kogawa;Masahito Hosokawa;Haruko Takeyama
• 通讯作者: Haruko Takeyama

Single-cell genomics for uncultured animal gut microbes

未培养动物肠道微生物的单细胞基因组学

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashima Yusuke;Komoto Yuki;Ohshiro Takahito;Nakatani Kazuhiko;Taniguchi Masateru;細川 正人
• 通讯作者: 細川 正人

1細胞ゲノム情報から設計する細菌種特異的標識ツールの開発

开发根据单细胞基因组信息设计的细菌物种特异性标记工具

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩井 直哉;竹山 春子;細川 正人
• 通讯作者: 細川 正人