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バイオフィルム対策の基本と最新研究動向

～形成過程の理解と評価・制御・除去技術～

講師

静岡大学　学術院工学領域　化学バイオ工学系列　准教授　博士（農学）　田代 陽介　氏

■略歴
【2009年】 筑波大学大学院生命環境科学研究科 博士（農学）
　細菌のバイオフィルム形成・細胞間コミュニケーション機構に関する研究
【2010-2012年】　北海道大学大学院工学研究院 博士研究員
　水処理膜におけるバイオフィルム形成に関する研究
【2012-2013年】 ケンブリッジ大学生化学科　日本学術振興会特別研究員
　微生物集団が形成するナノ構造体の機能解析
【2013年-現在】　静岡大学 学術院工学領域化学バイオ工学系列
　複合微生物系の制御、微生物が形成するナノ構造体の機能解析と応用
【2019‐2023年】　国立研究開発法人科学技術振興機構さきがけ（兼）

■専門
複合微生物系の制御、微生物間相互作用の理解、微生物が形成するナノ構造体の機能解析と応用

セミナー趣旨

微生物は単独で存在するだけでなく、固体表面に付着して集団構造であるバイオフィルムを形成します。バイオフィルムは、水処理や食品製造などの分野で有効に利用される一方、細菌感染症、虫歯、金属腐食、膜の閉塞など、産業・医療分野におけるさまざまな問題の原因となっています。特に、一度形成されたバイオフィルムは高い耐性を示し、除去が困難であることから、その形成機構の理解に基づく評価技術の高度化や、効果的な制御・除去技術の開発が重要な課題となっています。
本講演では、バイオフィルムの形成過程や維持機構に関する基礎知識を概説するとともに、近年の研究動向を踏まえながら、バイオフィルムの評価法、形成抑制技術、ならびに除去技術について分かりやすく解説します。

セミナー講演内容

1．バイオフィルムの基礎
　1) バイオフィルムの歴史
　　微生物の発見とバイオフィルム
　2) バイオフィルムの特性
　　バイオフィルムの種類、浮遊細菌とバイオフィルム細菌の違い
　3) バイオフィルムの構成成分
　　タンパク質、DNA、多糖、膜小胞
　4) バイオフィルムの形成機構
　　固体表面への付着、バイオフィルムの発達
　5) バイオフィルムにおける情報伝達機構
　　クォラムセンシング、遺伝子伝播
　6) バイオフィルム内における細菌の薬剤耐性
　　薬剤耐性遺伝子の発現、代謝の休止

2．身の回りのバイオフィルム　～各種事例と菌種・特性～
　1) バイオフィルムの人体への影響
　　日和見感染菌、口腔細菌
　2) 食品とバイオフィルム
　　食品発酵、食品に付着する病原菌、食品を腐敗させる細菌
　3) 水処理とバイオフィルム
　　廃水処理、膜分離活性汚泥法、微生物保持担体
　4) 金属腐食とバイオフィルム
　　金属腐食を引き起こす細菌
　5) 生活環境とバイオフィルム
　　浴槽のバイオフィルム細菌

3．バイオフィルムの除去と形成防止・対策
　1) 物理学的方法
　　物理的殺菌法・抗菌材料
　2) 化学的方法
　　消毒薬・バイオフィルム阻害剤
　3) 生物学的方法
　　酵素・ファージ

4．バイオフィルムの評価・解析と研究アプローチ
　1) バイオフィルムの菌種同定法
　　群集構造解析、分子系統解析、質量分析
　2）バイオフィルムの構成成分分析法
　　細胞外マトリクスの分離
　3）バイオフィルムの形成・除去の評価
　　形成装置、定量法、染色法、観察方法

5．バイオフィルム研究の現在と展望
　1) マイクロ流体デバイスとバイオフィルム
　2) 3Dプリンティングとバイオフィルム
　3) 機械学習とバイオフィルム
　4) 最新OMICS解析

質疑応答