バイオプロセス・合成生物学スクリーニング

高活性菌や高発現株をスクリーニング


微生物や細胞などを用いたバイオプロセス技術・合成生物工学は、歴史ある発酵に関連する食品加工・製造に限らず、医療、化粧品、化学、環境・水質、エネルギー分野においても応用され、今後の展開と商業化が期待されています。
マイクロ流体技術は、有用な生成物を効率的に生産する微細物や細胞の個体をマイクロサイズのドロップレット内に単離し、効率的にアッセイ処理、スクリーニング、濃縮、シングルセル解析などすることを可能にし、ピペッティングやバッチでは実現できなかったハイスループットスクニーニングを実現します。

 

ハイスループットスクリーニングの流れ

  1. 区画化、シングルセル単離
    細胞・バイオ分子ドロップレット装置 DBMESシリーズによってマイクロ流体チップ内で蛍光試薬等とサンプルを混合し、ドロップレットによる区画化(カプセル化)やシングルセル単離を行います。
  2. インキュベーション・ドロップレット(液滴)内培養
    単離したサンプルを一定時間インキュベーションし、各ドロップレット内にて目的物質の生成を行います。ドロップレットを破壊することなくそのまま培養を行うことも可能です。
  3. 観察・ソーティング
    蛍光反応の違いによって目的物質を一定量生産した個体を蛍光顕微鏡下で観察したり、ソーターによってスクリーニングしたりすることが可能になります。
  4. シングルセル解析/選択培養等
    ソートされた個体を更にシングルセル解析や選択培養等を行うことが可能になります。

 
主な想定研究テーマ

  • 医療・化粧品:バイオ医薬(抗体医薬)、核酸医薬、中間体、抗生物質、酵素などの生産
  • 食品・農業:ビタミン、糖類、アミノ酸、クエン酸などの生産
  • 環境・水質:廃棄物分解処理、金属回収、排水処理
  • 化学・エネルギー:ポリマー原料、バイオ燃料などの生産

 
作製装置

細胞・バイオ分子ドロップレット装置 DBMESシリーズを用いれば効率的に微生物や細胞のアッセイ処理及びシングルセル単離(カプセル化)を行うことができます。

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参考文献:

  • Duarte JM, Barbier I, Schaerli Y. “Bacterial Microcolonies in Gel Beads for High-Throughput Screening of Libraries in Synthetic Biology.” ACS Synth. Biol. 2017, 6, 1988-1995. DOI: 10.1021/acssynbio.7b00111
  • 松井徹編著, 上田誠, 黒岩崇, 武田穣, 徳田宏晴共著「生物化学工学の基礎」コロナ社, 2018