東大,菌の増殖を光で検出する技術を開発

東京大学は,現場で菌の増殖を蛍光で検出できる化学システムを構築した(ニュースリリース)。

大腸菌を代表とするさまざまな菌の量は常に変化しており,これをモニターするにはサンプルから菌を取り出して,場合によってはいったん培養した後に,吸光度観察や顕微鏡観察を行なう方法がとられている。さらに詳細に調べるためには,菌が持っている核酸を抽出し,核酸増幅法(PCR)によって増幅して定量してきた。

しかし,常に変化し続ける菌の量を決めるには,測定者にとって手間がかかりすぎるとともに菌に触れる機会が多くなり,その結果,測定に時間がかかって結果がわかりにくくなっていた。

そこで研究グループは,現場で菌の増殖を蛍光で検出できる化学システムを構築した。この化学システムは,目的の物質の有無を認識して蛍光発光を起こす人工核酸が鍵物質となる。人工核酸は,蛍光物質を取り付けた数十塩基のRNAであり,化学合成によって作成する。

2分子の蛍光物質チアゾールオレンジが取り付けられたヌクレオシドを人工核酸へ組み込むことによって,物質認識による励起子制御蛍光スイッチングが可能になった。

今回開発した人工核酸は,菌の増殖機能に必須なリボソームと作用するネオマイシンBと結合できる。リボゾームがネオマイシンBと結合しているときは人工核酸からの蛍光が抑制される一方,ネオマイシンBが放出された後には人工核酸からの強い蛍光が現れた。

人工核酸と菌由来リボソームの間でネオマイシンBを取り合うことから,菌の量を人工核酸の蛍光の強度を通じて得ることができた。実際に,魚のえさで増殖する大腸菌の量を,蛍光でモニターすることができた。

この新しい化学システムは,菌の増殖の簡単分析に有効であり,食品発酵や安全衛生管理などの,現場にて菌の増殖をモニタリングする必要がある場面で簡便に使える分析キットを作ることができる。また,この化学システムのコンセプトは,人工核酸の物質認識構造を変換することにより,さまざまな化合物や物質の蛍光定量にも応用することが可能だとしている。

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