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細菌バイオフィルムにおけるスペシャリスト細胞出現プロセスの機械学習を用いた解明

使用机器学习阐明细菌生物膜中特殊细胞出现的过程

基本信息

批准号：
17H06547
负责人：
八幡穣
金额：
$ 1.75万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-08-25 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細菌の細胞は無個性なものと思われがちだが、バイオフィルム（多数の微生物が集まって形成する立体的なコロニー）の中では数十種類の機能分化した細胞が役割分担しながら集団の頑健性を支えている。本研究では、当初は均一だった集団から、数十種類の機能分化した細胞が現れてくるプロセスを生きたバイオフォルム内部で網羅的かつ同時に可視化して解明することを目的とした。そこで本研究では、生きたバイオフィルムの内部を共焦点レーザー顕微鏡でスキャン（輪切り撮影・断層撮影）し、一細胞ずつ網羅的に調べることで各種のスペシャリスト細胞を捜し出す実験を計画した。バイオフィルムの観測データを集めるのと並行して、解析のためのプログラムを準備した。標準的なフロー培養で成長させた緑膿菌P. aeruginosa PAO1株のバイオフィルム内部の細胞蛍光を高解像度で記録することに成功した。またある細胞がどの種類のスペシャリスト細胞なのかを診断するプログラムの構築が完了した。本研究は細菌バイオフィルムが機能分化によって頑健性を獲得するプロセスを解明することが目的であり、この成果はその基礎的な方法論を確立するものである。バイオフィルムは抗生物質生産、醸造・発酵、活性汚泥など産業現場で活用され社会的に重要だが、感染症や食品汚染、パイプラインのつまりなどの原因でもあり、制御や除去が難しいことから問題となっている。本研究からは新しい発想の制御法（出現順序が最初のスペシャリスト細胞を狙う、など）がスピンオフすることが期待される。

Bacterial cells have no individuality and are thought to be われがちだが.なコロニー) の中ではDozens of types of functional differentiation したcells がservice sharing しながらassemble the 団のstrong nature をBranch えている. This research is based on the original uniformity of the cells and the functional differentiation of dozens of types of cells. The purpose of the スを生きたバイオフォルム internal snare is also visualized and the purpose is explained. This research is based on the internal confocal micromirror of the きたバイオフィルムのをLayer photo) し、One cell ずつ net に tune べることで various のスペシャリスト cells をしす実験を plan した.バイオフィルムの観measurement データをassemble めるのとparallel して, analytic のためのプログラムをpreparation した. The growth of Pseudomonas aeruginosa P. aeruginosa PAO1 strain in the standard culture method was successfully carried out with high-resolution recording of the internal cells of Pseudomonas aeruginosa PAO1 strain.またある Cell がどの Kind のスペシャリストCell なのかをDiagnosis するプログラムのconstruct が Finished した. In this study, the functional differentiation and robustness of bacterial strains were obtained and the solution was obtained The methodology is established based on the purpose and results of the project. Biochemical production, fermentation, fermentation, and activated sludge industrial sites are important aspects of society and infectious diseasesやFood contamination, パイプラインのつまりなどの cause でもあり, control や removal is difficult しいことから problem となっている. This research is based on the new control method (the order of appearance of the first one)がスピンオフすることがLooking forward to される.