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未知増殖制御メカニズムの解明

・微生物間の相互作用、
微生物の休眠と覚醒に着目した
「多くの微生物が培養できない理由」
の解明

環境中のほとんどを占める、難培養性微生物とは、「何」なのでしょうか？また、「なぜ」培養できないのでしょうか？そして、どうしたら培養可能になるのでしょうか？

もちろん、「培地成分など、その他多くの培養条件が適切に設定されていない」という個々の事情が最も主要な理由であることは言うまでもないことです。しかし、「それだけ」ではなく、私たちはかなりの割合の未培養・難培養性微生物は何らかの特別な理由で培養困難である（または陥っている）ものと考えています。もし多くの微生物が培養困難な普遍的な理由が解明されれば、難培養性の未知微生物を培養化するブレークスルーを生み出せます。さらに、それだけでなく環境中で微生物の増殖を制御している未知なる機構が明らかになるかもしれません。

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しかし「培養できない理由」や「難培養性をつかさどるメカニズム」は全く解明されていない。なぜなら「容易に培養できる微生物をそのまま解析しても答えは得られない」というジレンマに陥るからです。

そこで私たちは、新規培養手法を用いて得られた難培養性微生物（従来法では獲得困難）をモデルとして用いることで、なぜ「従来の方法では今まで分離培養できなかったのか？」という問いの答えを帰納的なアプローチにより導きだすことを試みます。最終的には，環境微生物のエコシステムの統合的な理解や環境微生物を人為的に制御する新規な方法論を確立することを目指します。

1. 難培養性の亜硝酸酸化細菌Nitrospiraをモデルとして用いた解明

化学独立栄養性の亜硝酸酸化細菌Nitrospira は、幅広い環境に普遍的に存在しているにも関わらず分離例は非常に少ない微生物です。私たちは、この門レベルで難培養性を示すNitrospiraの純粋菌株を難培養性微生物のモデルとして用いて，未知増殖制御メカニズムを発見し解明することを目指しています。特に、１）休眠状態から覚醒させる微生物間相互作用、２）コロニーを形成しない理由に着目して研究を進めています。

２．環境中から獲得した多様な微生物を用いた解明

新規分離培養手法を用いて獲得した多様な菌株を用いて、それらが従来法では培養困難である理由や増殖制御メカニズムを解明します。特に、①微生物間相互作用に基づいた休眠・覚醒、②共生微生物（増殖促進微生物の必要性）、③自己増殖阻害、に着目して研究を進めています。

３．環境中の微生物コミュニティーにおける増殖制御ネットワークを紐解く

私たちは、１）環境中の多くの微生物は、微生物間相互作用によって増殖を制御しあっている、さらに２）それが従来法では培養を困難にしている理由の一つになっている、という仮定に基づいて、環境中における微生物コミュニティーにおける増殖制御ネットワークを解明することを目指します。