新規機能性ゲル微粒子による土壌微生物の高速分析法の開発

本研究の目的は、DNAを安定に保持し、微生物DNAを高速に増幅できる機能性ゲル微粒子を作製することにより、従来手法よりも高速かつ安価な新規土壌微生物分析法を開発することである。本年度は、目的を達成するため、（１）新たなゲル微粒子の開発、（２）ゲル微粒子中のDNAを増幅するための装置の開発、という２つの方針に沿って研究を行った。一つ目の新たなゲル微粒子の開発では、生体分子が保持可能なゲル微粒子を生成することを目指して、サイズの揃ったゲル微粒子中に生体分子を高濃度に保持できる手法を開発した。さらに、ゲル微粒子に保持する生体分子の量を精密に制御することを目指して、固化するとゲル微粒子を形成する液滴と、生体分子を含む液滴とをそれぞれ連続的に等量ずつ混合することができる系を考案した。つづいて、二つ目のゲル微粒子中のDNAを増幅するための装置の開発では、微量な溶液サンプルでも取り扱いが可能なPCR装置を作製した。装置の作製には、これまでに開発した、鋳型としてハイドロゲルを利用する微小流路のrapid prototyping法（hydrogel molding法）を応用した。本研究では、再現性良く装置作製を行うため、ディスペンサーロボットを用いて成形したハイドロゲル鋳型をシリコーンゴムに転写することで、微小流路型のPCR装置を作製した。作製したPCR装置の性能を評価した結果、微量な溶液サンプル中のDNAを増幅できることが確認できた。本年度は、以上の基礎的検討を行い、その成果を国際学術誌への論文投稿（投稿中）、英文書籍および国内学会・国際会議にて発表した。

本研究の目的は、DNAを安定に保持し、微生物DNAを高速に増幅できる機能性ゲル微粒子を作製することにより、従来手法よりも高速かつ安価な新規土壌微生物分析法を開発することである。本年度は、目的を達成するため、（１）新たなゲル微粒子の開発、（２）ゲル微粒子中のDNAを増幅するための装置の開発、という２つの方針に沿って研究を行った。一つ目の新たなゲル微粒子の開発では、生体分子が保持可能なゲル微粒子を生成することを目指して、サイズの揃ったゲル微粒子中に生体分子を高濃度に保持できる手法を開発した。さらに、ゲル微粒子に保持する生体分子の量を精密に制御することを目指して、固化するとゲル微粒子を形成する液滴と、生体分子を含む液滴とをそれぞれ連続的に等量ずつ混合することができる系を考案した。つづいて、二つ目のゲル微粒子中のDNAを増幅するための装置の開発では、微量な溶液サンプルでも取り扱いが可能なPCR装置を作製した。装置の作製には、これまでに開発した、鋳型としてハイドロゲルを利用する微小流路のrapid prototyping法（hydrogel molding法）を応用した。本研究では、再現性良く装置作製を行うため、ディスペンサーロボットを用いて成形したハイドロゲル鋳型をシリコーンゴムに転写することで、微小流路型のPCR装置を作製した。作製したPCR装置の性能を評価した結果、微量な溶液サンプル中のDNAを増幅できることが確認できた。本年度は、以上の基礎的検討を行い、その成果を国際学術誌への論文投稿（投稿中）、英文書籍および国内学会・国際会議にて発表した。