ロボットによる微生物の大規模進化実験 ~薬剤耐性進化を支配する拘束条件を発見~

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2020-11-24 理化学研究所,東京大学 大学院理学系研究科,科学技術振興機構

理化学研究所(理研) 生命機能科学研究センター 多階層生命動態研究チームの前田 智也 基礎科学特別研究員、古澤 力 チームリーダー(東京大学 大学院理学系研究科 教授)、東京大学 大学院理学系研究科の岩澤 諄一郎 大学院生の共同研究チームは、大腸菌の進化実験データを解析し、その薬剤耐性進化を支配する拘束条件を明らかにしました。

本研究成果は、抗生物質への耐性獲得を抑制する手法や新しい抗生物質の開発への貢献に加え、微生物進化の予測と制御による工学・農学分野への応用が期待できます。

今回、研究チームは、独自に開発した進化実験ロボットを用い、微生物を長期に培養し薬剤耐性進化の過程をハイスループットに解析できる仕組みを構築しました。それを用いて、微生物の一種である大腸菌をさまざまな薬剤を添加した環境で進化させ、その遺伝子発現量やゲノム配列変化などのデータから機械学習により、薬剤耐性進化を特徴づける状態量の抽出に成功しました。その解析から、さまざまに異なる薬剤に対する進化が少数の状態量で説明できることが示され、薬剤耐性進化に対する拘束条件が明らかになりました。

本研究は、オンライン科学雑誌「Nature Communications」(11月24日付)に掲載されます。

本研究は、日本学術振興会(JSPS) 科学研究費補助金基盤研究(S)「細胞の可塑性とロバストネスの状態論(研究代表者:金子 邦彦)」、同新学術領域研究(研究領域提案型)「進化の制約と方向性~微生物から多細胞生物までを貫く表現型進化原理の解明~(領域代表者:倉谷 滋)」、科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 ERATO「深津共生進化機構プロジェクト(研究総括:深津 武馬)」などによる支援を受けて行われました。

詳しい資料は≫

<論文タイトル>
“High-throughput laboratory evolution reveals evolutionary constraints in Escherichia coli”
DOI:10.1038/s41467-020-19713-w
<お問い合わせ先>

<研究に関すること>

前田 智也(マエダ トモヤ)
理化学研究所 生命機能科学研究センター 多階層生命動態研究チーム 基礎科学特別研究員

古澤 力(フルサワ チカラ)
理化学研究所 生命機能科学研究センター 多階層生命動態研究チーム チームリーダー

東京大学 大学院理学系研究科 生物普遍性研究機構 教授
岩澤 諄一郎(イワサワ ジュンイチロウ)

東京大学 大学院理学系研究科 大学院生

<JST事業に関すること>

内田 信裕(ウチダ ノブヒロ)
科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部

<報道担当>

理化学研究所 広報室 報道担当
東京大学 大学院理学系研究科・理学部 広報室
科学技術振興機構 広報課

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