行動測定型微生物センサーによる超迅速毒性試験法の開発

利用行为微生物传感器开发超快速毒性测试方法

• 批准号: 05278237
• 负责人: 加藤 純一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05278237/
• 关键词: 微生物センサー; 毒性診断; 環境微生物; 画像処理; 環鏡応答; 細胞内シグナル伝達系

運動性微生物は、環境の刺激を感知して行動的にそれに対応する。この行動的応答は非常に迅速であるので、なんらかの方法で微生物の行動の変化を計測できれば極めて短時間に毒性診断ができるのではないかとの発想のもとに本研究を行っている。本年度は運動性微生物を行動測定型毒性センサーとして利用するのに不可欠な行動解析システムの開発に取り組みそれに成功した。行動解析システムは倒立位相差顕微鏡・CCDカメラ・VTR・画像処理装置・パソコンより構成される。運動性微生物(本年度はモデル微生物としてPseudomonas aeruginosaを用いた)をHEPS緩衝液(10mM、pH7.0)に懸濁した菌体懸濁液と検定物質を含んだ緩衝液を混合し即座に顕微鏡観察を行う。顕微鏡画像はCCDカメラを通じてVTRに記録する。後に、記録した画像を再生し、画像処理装置に取り込み、C言語で独自に開発した行動解析ソフトによりP.aeruginosaの行動を解析した。まず、個々の細胞の運動速度を計測してその平均値で毒性の評価を試み、確かに毒性物質の濃度と運動速度に高い相関関係があることが見いだされた。しかし、速度の計測には時間がかかるためにこの方法を断念した。次に、運動停止細胞の割合を計測し、運動停止率で毒性の評価を行った。様々な濃度の毒性物質(重金属や芳香族化合物)と菌体を混合し、2分後の運動停止率を計測したところ、運動停止率の値と毒性物質濃度との間には高い相関があることがわかった。さらに増殖阻害試験を行い、50%の阻害を引き起こす毒性物質濃度を比較したところ、運動阻害の方が3-10倍ほど感度がよいことが示された。これらのことから、我々の開発した行動解析システムを用い運動停止率を計測することにより、短時間に(増殖阻害試験では1晩必要菜のに対し本方法では数分)感度よく毒性の評価が行えることが示唆された。

Motile microorganisms respond to environmental stimuli and actions. The response of this action is very rapid, and the method of detection of microbial action is very short. The diagnosis of toxicity is very short. This year, the development of a mobile analysis system for the detection of motile microorganisms was successfully conducted. Motion Analysis System: Inverted Phase Difference Microscope, CCD Camera, VTR, Image Processing Device, System Configuration Motile microorganisms (this year's microbial suspension of Pseudomonas aeruginosa) were suspended in HEPS buffer (10mM, pH 7.0), and the suspension of certain substances was mixed in HEPS buffer. Microscopic images are recorded by CCD and VTR. After recording, the image is reproduced, and the image processing device is selected, the C speech is independently developed, and the P. aerogenosa action is analyzed. The average value of the cell movement velocity was measured, and the toxicity was evaluated. The correlation between the concentration of toxic substances and the movement velocity was determined. The method of measuring the speed of the vehicle is to be considered. In addition, the measurement of cell cycle and the evaluation of cell cycle toxicity were also conducted. The concentration of toxic substances (heavy metals and aromatic compounds) and the concentration of toxic substances are highly correlated with each other. In addition, 50% of the resistance test results show that the concentration of toxic substances is 3-10 times higher than that of the resistance test results. This method is used to measure the stopping rate of movement in a short period of time (growth inhibition test).

项目成果

Hardoyo: "Bacterial motility as a potential tool for rapid toxicity assays." Biotechnol.Techniques. 7. 457-462 (1993)

Hardoyo：“细菌运动作为快速毒性测定的潜在工具。”