理化学研究所（理研）光量子工学研究センター先端光学素子開発チームの山形豊チームリーダー、青木弘良研究員、バイオリソース研究センター微生物材料開発室の大熊盛也室長、雪真弘開発研究員（研究当時）らの共同研究グループは、微生物の1細胞ゲノム解析[1]用マイクロカプセルを開発しました。

本研究成果は、微生物を対象とする環境科学、バイオテクノロジー、および医療分野などへの貢献が期待できます。

地球上にはさまざまな微生物が存在し、複雑で多様な生態系を形成しています。しかし、ほとんどの微生物は培養が難しく、その機能は不明です。

今回共同研究グループは、微生物1細胞のゲノムDNA[2]解析（1細胞ゲノム解析）用に、微細な「アガロースゲル・マイクロカプセル（AGM）」を開発しました。AGMの内部は液状で、外側はアガロース[3]（寒天）で覆われ、安価かつ簡単に作製できます。AGM内に1個の微生物細胞を包埋し、ピコリットル（pL、1pLは1兆分の1リットル）スケールの微小空間での酵素反応により、従来よりも均一にDNAを増幅し、高品質なゲノム情報が得られます。

本研究は、オンライン科学雑誌『Scientific Reports』（10月18日付：日本時間10月18日）に掲載されました。

[1]　1細胞ゲノム解析
微細なガラス管や蛍光セルソーターなどの、専用機器を用いて微生物を単離し、ゲノムDNAを解析する方法。メタゲノム解析に比べて工程が多いものの、得られる遺伝情報が1個の微生物細胞に由来するなど、メタゲノム解析にはない利点がある。

[2]　ゲノムDNA、次世代DNAシーケンサー
ゲノムDNAは、生物を形作る設計図となる遺伝物質。遺伝情報は、ACGTの四つの塩基の組み合わせ（配列）で形成される。ゲノムDNA上の塩基配列から、生物の機能を担うタンパク質の設計図である遺伝子配列を同定し、遺伝子の機能から生物の機能を推定する。微生物のゲノムDNAは数100万塩基あり、従来塩基配列の解析は困難であったが、近年次世代DNAシーケンサーの発達により、数日で読み取ることが可能になった。そのため巨大なゲノムDNAを、いかに均一に増幅するかが、課題である。

[3]　アガロース
海藻から得られる寒天をさらに精製し、品質を高めたもの。透明性が高く、さまざまなバイオ実験に用いられる。加熱すると溶解し、冷却するとゲル化する。