Development of automated co-culture systems for multiple bacterial species

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本研究の目的は、実験室内で複数種類の微生物を安定に共培養する自動システムを開発することである。実験室内の試験管中などで、野外の生態系を模倣する目的などで複数種の微生物を共培養すると、多くの場合そのうちの一部の種のみが生き残って共培養系としては破綻してしまう。たった２種の細菌の場合においてもその実現は困難とされており、そのことは、同一環境中で資源を同じくする2種の生物は共存できずどちらかが絶滅する「競争排除則（ガウゼの法則）」と呼ばれている。本研究では、複数種の細菌の存在比をリアルタイムに観察しながらその比を所望の状態に維持するよう、全自動培養装置により培養環境を動的に制御するシステムを開発することを試みている。前年度までに、複数種の細菌の存在比を定量するために、あらかじめ既知の蛍光タンパクを発現するよう改変した大腸菌株セットの作成、およびそれらの増殖を外部から操作するための抗生物質耐性遺伝子の導入を行った。結果、緑色蛍光タンパクを発現しながらカナマイシン耐性を有する大腸菌株、および赤色蛍光タンパクを発現しながらクロラムフェニコール耐性を有する大腸菌株の準備に成功した。またプレートリーダを用いてそれらの存在比の推定に成功した。本年度は作成した２種の大腸菌を様々な混合比で培養系・測定系に供した。そして、混合比および培養の時間経過により、蛍光測定ベースで混合集団のダイナミクスを推定できることを確認した。そして自動培養系において、測定した結果が次ステップの薬剤添加量に反映するようなプログラムを作成し、薬剤添加による集団構造の制御の準備を整えた。