IGEM:Chiba/2009/Brainstorming/log

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(論点3:センサ搭載した菌がいたとしても胃にとどまるのか)
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===回路について===
===回路について===
今の回路は起動可能か微妙。カスケードが長いし、トリプルリプレッサは案外きちんと機能しないらしい。これについては福冨さん・田代さんに要相談と言われました。(リプレッサーじゃなくてもトグルやサルモネラ由来のフリップを使うとか他にも方法があるそうです。)
今の回路は起動可能か微妙。カスケードが長いし、トリプルリプレッサは案外きちんと機能しないらしい。これについては福冨さん・田代さんに要相談と言われました。(リプレッサーじゃなくてもトグルやサルモネラ由来のフリップを使うとか他にも方法があるそうです。)
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==07/Augst/2009:調べ物==
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一応調べものの報告をしておきます。
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*テーマの方向性について
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Feセンサに絞る方向になりそう。
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:・定量できるかは置いといて、Feが「あるか」「ないか」をセンシングしたい。
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:→ルミノール反応みたいなのはどうか?
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*ルミノール反応について
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:・感度:血液を10000倍に希釈しても感知できるレベル
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:→大腸菌でやった場合、どれだけの感度になるかは未調査
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: →先生のいうような酵素-基質、抗原抗体、受容体-リガンドを基にしたシステムならnMやpMのレベルまで測れるものができるかもしれない(8/8追記)
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:・発光機構:塩基性条件下でルミノールに過酸化水素と酸化剤(触媒)を加える
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:→大腸菌でやれば全自動なのでライト当てるだけでよい
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:・発光効率は化学発光の中で最もよい(〜20%)
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:→生物発光の発光効率(量子収率)は20〜80%
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*その他の使い道について
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:・土壌のFeをセンシングする
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:→何が問題か?
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: ・鉄と燐酸化合物の錯体形成によって土地に栄養がなくなる。(土壌とFeについて)
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: ・酸をまいて鉄を溶出させて回収したほうが楽?←詳しいこと要調査(8/8追記)
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:・さび
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:・外部電極
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*土壌とFeについて
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:・鉄が土壌に含まれていると肥料をまいても燐酸化合物と錯体を作ってしまい効果がでない
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:→大腸菌によって鉄を系から取り除くことは出来ないか(植物で実際に行われているらしい)
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: ・例えば菌内に鉄を取り込む
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: →その場合取り込んだ後にどうするか
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:  →回収することは可能か(土壌中から回収するのは難しいか)
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*Feセンサ自体について
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:・Feを特異的にセンシングするわけではない?
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::センサは結合の手の本数(配位数?)で捕まえるものを選ぶらしい
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::→このまま土壌中の重金属などのセンシングに使えそう
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::→Feだけを特異的にセンシングできるようにすれば鑑識では活躍できるかも
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: →梅野先生の言う連立方程式型のセンサーで高い特異性を作り出せないだろうか(8/8追記)
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*考え方について
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:・プロが手を付けなかったような、斬新な発想、利用法を考える
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:・「生物を使う利点」についてもっと掘り下げる
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*参考にした本、ホームページ
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:・講談社現代の化学シリーズ 8 化学発光(講談社) 神谷 功 著
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:・教師のためのケミカルデモンストレーション2 化学発光・錯体(丸善) 池本 勲 訳
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:・共立化学ライブラリー 10 けい光現象(共立出版)
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:・GFPとバイオイメージング ー 蛍光タンパク質の発現と検出の基本から生体機能の可視化まで
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:・[http://www15.ocn.ne.jp/~microbe/dojyouhiyokudo.html 土壌と鉄の関係1]
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:・[http://www.okinawa-dojou.com/biryou-hissu-genso.html 土壌と鉄の関係2]
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山本・野澤

Current revision

Contents

05/07/2009

物質・酸性度センサ系

水質検査(晴山)

Cu・Cd・PCBの混合度を調べるシステムを作る。

  1. 内容
    1. Cu・Cd・PCB、それぞれを感知し、赤・黄・青にそれぞれ発色する菌、A・B・Cをを混ぜた液体を作る。
    2. そこにサンプル水を入れ、サンプル中の汚染度合いを計測する。色の混ざり具合によって、汚染物質の存在比率を知ることができる。
  2. 利点
    1. ICPとかだとすぐその場で分析・計測できないけど、大腸菌なら軽いので持ち運べる
    2. 単体的な毒性をみるよりは複合的な毒性を見たい場合に有効?
  3. コメント
    1. 例えば10を感知して、1を出力する菌。10を感知して5を出力する菌。とあった場合、色の混合度合いはちゃんとした分析値としては使えない。すべての菌の入力と出力のバランスが一緒にならないと、同じ系では使えないのでは?
    2. 複合的な毒性の具体例を提示できればもっと面白い。要調査。(井山)
    3. 複合的な毒性の具体例がないと,AND-Gate(3 入力-1 出力) でいいのでは,となってしまう?(冨永)
    4. ↑それとはちょっと違うんじゃないのかな?どれがどの程度入っているのかわかるというのがこの案では重要なわけで。(井山)
    5. 同じサンプルを別々の系で計ったら(つまりA・B・C菌を別々にする)、ちゃんとシステムは使えそう。(野澤)
    6. これならすぐできます(センサ飼いならすだけ)。96 穴にそれぞれ違うセンサー機能を持つ大腸菌培養液を入れておいて,サンプル水をそれぞれ入れる。とか。(冨永)
    7. 今まで汚染系のプロジェクトは数多くあるから、そのへんのパーツはありそう。(井山)
    8. ヒ素センサーとか,しっかり使えそうですね。(冨永)


マーカー(山本)

治験で飲んでもらった薬がどこまで届いているか確認するマーカー。

  1. 内容
    1. まず患者に飲んでもらい、目的の場所に着いてたら感知できるような匂いを出す。
    2. どこまでその薬が届いたかわかる!
  2. コメント
    1. 消化器系で使うってことはpHセンサが必要?(井山)
    2. むしろpH を感知してにおい分子を作れば,勝手に胃で臭い始めるかも(冨永)
    3. 08のNYMUのpHセンサを調べた方が良いんじゃない?(晴山)
    4. 消化器系から臭うのはどこまでが限界?餃子食べて胃から臭う事はあっても腸から臭うってことはなさそうだよね?(井山)
    5. 胃から臭うことはあります。CM とか見たことないですか?(冨永)
    6. 匂いにはどんなものがあるのか要調査。あとBiobrickで使えるものがあったらいいよね。(井山)
    7. MIT およびChiba の2006 年プロジェクトなど。(冨永)


アレルギー計(山本)

  1. 内容
    1. アレルギーにならないように警報装置を作りたい。温度計や湿度計のように、部屋のホコリや花粉の量を計るもの。(ホコリや花粉が入力になり得るのかわかりませんが...)
  2. コメント
    1. ホコリや花粉のどの部分が、アレルゲンになっているのか調べる必要有り。(井山)
    2. また、それがどれくらいのサイズなのかも知る必要がある。(井山)

化粧品の内容物感知(藤井)

  1. 内容
    1. 化粧品に含まれる有害な添加物を計測する。
  2. コメント
    1. 有害な添加物を具体的にあげてみよう!(井山)
    2. 大腸菌にこれをやらせるってゆうのがかなり独創的で好きだ。(井山)
    3. センサー系ですね。有害物質を絞れるとすすむと思います。(冨永)


化粧品(藤井)

  1. 内容
    1. 光浴びると輝きを増すような化粧品。
    2. 逆に曇りの日こそ湿度を感知して輝いてしまうような!
  2. コメント
    1. 光入力関係と、湿度感知について調べなくちゃね!
    2. 曇りの日はアタシが太陽になるっ!って発想がすごい。
    3. 顔が大腸菌と培地まみれになるってゆう条件がキツイけど、igemなら全然アリじゃないかと思う。(井山)

強度応答センサ系

神経の仕組みをつくる(野澤)

  1. 内容
    1. 神経は一本一本は刺激の強さを認識できないが、閾値の違う多くの神経が集まって1つの刺激の強さが信号として伝えられる。
    2. これをまねて、同一の刺激に対して閾値の違う複数のプロモーターを扱うことで入力の強度を測ることができないかと考えた。
    3. 出力はプロモーターごとに同じ。入力の大小にかかわらず、どのプロモーターが付いた回路も出力は一定であるのが理想。
    4. できるだけ感度の違うプロモーターを集めて、入力の大小に細かく対応するシステムを作る。
  2. コメント
    1. プロモータ、なにがいいんだろ?
    2. 複数感度変えてつくらなくちゃいけなそうだね…。作り方を勉強せねば。。。
    3. 井山プロジェクトと平行してすすめられそうだ。


入力の強度を計る(野澤)

  1. 内容
    1. リレーカウンターを作る。
    2. 上のシステムを使って入力の強度を図るシステムを作りたい。
    3. 例えば3種類の閾値の違うプロモーターを使えば、それぞれのON/OFFの状況によって入力の大きさを4段階に分けることができる(ひとつも反応しない~すべてが反応する)。
    4. ブラックボックスの部分は何らかの物質を放出する機能を持たせる。
    5. すべてのプロモーターについて出力は質、量ともに等しいのが理想(細胞内に元から存在する物質を介して何かを作らせるようにすれば可能?)。
    6. プロモーターをできる限りたくさん用意した上でブラックボックス部分から放出される物質の量を正確に測ることができれば、入力の総量(入力の大きさ×時間)を計測できる。
  2. コメント
    1. コリンズさんの論文(A. E. Friedland et al., Science, 324, 1199-1202(2009))が…とりあえず読もう。。。



強度に応答するスイッチ(井山)

  1. 内容
    1. 感度の違うプロモーターを一つの回路に沢山並べ入力強度にリニアに応答するスイッチを作りたい。
    2. 野澤君の神経模擬システムの違うパターンバージョンかも。
    3. こんなかんじ: [ぷ(感度weak)]-RBS-[ぷ(m)]-RBS-[ぷ(s)]-RBS-[GFP]
    4. この"ぷ"(=プロモーター)の種類をできるだけ増やしたい。
    5. ただこの回路の場合、強度が大:中:小に応じて出力が3:2:1になるけど、この辺りの調節はもっと計算をしてやらないと、意味がわからない出力になりそう。
  2. コメント
    1. プロモータ、なにがいいんだろ?
    2. 複数感度変えてつくらなくちゃいけなそうだね…。作り方を勉強せねば。。。変異いれるか。。



タイマー系

カップラーメンなどの3分を計れるタイマー(山本)

  1. 内容
    1. 時間経過とともにだんだん色が変わっていって、自分でその色を見ながら麺の固さを調節できる。入力は水とかで。
  2. コメント
    1. 温度センサも考えてみたら?(井山)
    2. 入力水・・・どうでしょ?カップラーメンならお湯があればいいわけだから,温度センサーでもいいですよね。とかく,バクテリアである必要性を検証してみたほうがよさそう(冨永)


06/July/2009

センサ系

鼻孔に弁を発生させる(石崎)

  1. 内容
    1. 花粉とかを感知する
    2. 鼻の穴にフィルターをつける。
  2. 利点
    1. 花粉だけ捕まえてくれるとうれしいかな~マスクいらんし。
  3. コメント
    1. 酷いね。(野澤・井山)
    2. 花粉の成分をまず感知しなきゃいけないのでは?具体的な花粉の構造についてかんがえるべき。(井山)
    3. 花粉をどうしたいのか?焦点を絞ろう。捕まえたいのか。あるいは・・・?
    4. 花粉を捕まえるなら,花粉に何かリガンドとなる物質があって,細胞外に提示されたタグかなにかがそれと結合する,機構が考えられそう。アレルギー疾患の人が特異的に持つ抗原=アレルゲンであるから,この抗原に特異的に結合する抗体を細胞外に提示すれば・・・。サイズの問題は,バイオフィルムに花粉が多点で吸着するのなら解決できるのか?(冨永)


大腸菌コンタクトレンズ(石崎)

  1. 内容
    1. 目に大腸菌が入った目薬的なモノを滴下
    2. 花粉を完治してフィルター形成
  2. コメント
    1. むしろ目に大腸菌入っても大丈夫なのか???(野澤・井山)
    2. 乳酸菌はどう?(石崎)→いや…調べてよ(野澤・井山)
    3. 08iHKUのCheZのシステムつかったら面白そう。ただ瞳にぴったり滴下する必要ありそうだけど(野澤)
    4. 花粉のいったいどの部分が問題(アレルギーを引き起こす性質をもっている)なのかよく調べた方がいいんじゃない?(井山)
    5. もうちょっとメカニズムに踏み込んでみよう。(冨永)


代用品系

バリウムの代わりになる大腸菌(石崎)

  1. 内容
    1. 大腸菌を飲む
    2. 胃の壁に張り付いてX線を吸収。
    3. 何かを食べるとはがれ落ちて排出される。
  2. 利点
    1. バリウム独特の不快感を解消!
  3. コメント
    1. 初めは粘度が高い状態。(まりもフラグ?!)→胃液に反応する(pHセンサフラグ?!)→時間が経つとさらさらになる(時計?!)→簡単に排出されるようになる(酸体勢がに急に弱くなるとか)ってゆうのも良さそうだね。(野澤・井山)
    2. バクテリアがX線を吸収する金属を背負ったりしてないと、レントゲンにならないよ(井山)
    3. そもそも大腸菌を口から入れる時点でいろいろとやばそうな気がする(野澤)

12/July/2009

物質センサ系

化粧品添加物センサ(藤井案)について

  1. 調べ物
    1. 添加物として一番有名なのは防腐剤のパラベンです。ただ防腐剤なので、菌を殺す作用があります。プロジェクトに使うのは厳しそうですが、一応しらべたことを以下に載せておきます。(井山)
      1. パラベンについて:パラベンとは化学防腐剤の事で石油成分の一種です。正式名称「パラオキシン安息香酸エステル類」といい、メチルパラベン(methyl paraben)・エチルパラベン(ethylparaben)・プロピルパラベン(propyl paraben)・ベンジルパラベン(benzylparaben)等があり、主に化粧品の殺菌防腐剤として用いられています。市販のほとんどの化粧品に使用されていますが、人によっては湿疹、じんましん接触皮膚炎・アレルギーを起こす原因になるとして厚生省から指定されています。環境ホルモンの一種であるアルキルフェノールと非常に似た性質を持っているので、環境ホルモン作用を持つのではないかとも疑われています。アイホワイトはパラベンを一切使用せず植物やビタミンが持つ抗菌効果を利用しています。又、いつも新鮮な化粧品を使用していただける様に小ロット生産を心がけています。 お取扱いは普通の化粧品と同じで大丈夫です。品質維持のため極度に高温多湿、直射日光のあたる場所はもちろん避けて保存して頂きたいのですが、冷蔵保存などの必要もなく、開封後も急いで使い切る必要はございません。とはいえ効果のためには開封後6ヶ月以内には使い切ることをオススメします。 *「環境ホルモン」とは、生体の成長、生殖や行動に関わるホルモンの働きを阻害する性質を持っている化学物質のことです。環境ホルモンによっておこる害は精神障害、うつ、アトピー、湿疹、キレやすくなるなど。代表的なものはダイオキシン類やPCB(ポリ塩化ビフェニル)、農薬(除草剤、殺虫剤)、ビスフェノールA(プラスチック原料)、ノニルフェノール(非イオン性界面活性剤の原料) 「パラベンは体内に入ると嘔吐やかゆみ、発熱、ヘモグロビン血症、肝炎などの肝障害を引き起こすことでも知られています。最近では発ガンや胎児の奇形を引き起こす内分泌かく乱作用(環境ホルモン)の疑いももたれています。ある新聞記事(平成11年朝日新聞)によると、化粧品から体内に取り込まれたパラベンが血液中から検出されたとのこと。皮膚の表面だけでなく血液に乗って全身に運ばれている、考えるだけで恐ろしい話です。専門的な話になりますが、半数致死量は約2g、つまり、2g用いただけで、半数を死に至らしめるほど強力で、これは、第一次世界大戦で、ドイツ軍が毒ガスに用いた塩素ガスの3.2gよりもはるかに高い毒性を持っています。
      2. パラベンの構造
  2. コメント
    1. 防腐剤って化粧品に必要なものだから、もし防腐剤検知する菌がいてもあまり意味はなさそう。(野澤)
    2. でも目薬とかだと防腐剤無しとかあるよ?(晴山)
    3. もしやるとしても菌を直接Sanpleに入れて計るということはできなそう。パラベン分解して無毒化して、その分解生成物質の量を量るとかならいけるのか?(井山)

水質汚染センサ・水質浄化版(晴山)

  1. 内容
    1. 水質汚染を感知すると、大腸菌が粘菌のよう合体する。
    2. それぞれの大腸菌が別々の役割を担い(まさに多細胞生物のように)、水を浄化する。
    3. 例えば消化担当菌や移動担当菌など作る。
  2. コメント
    1. 機構は?(井山)
    2. 粘菌は[多細胞生物だから、ちょっと難しいんじゃない?(野澤)
    3. 大腸菌は腸内に生息する菌であることから、この菌の存在は糞便による水の汚染を示唆し、河川、湖、海水浴場などの環境水の汚れの程度の指標として元々用いられているらしい。これ+αで指標になります!ってなったら面白そうだね。(井山)

花粉センサ・花粉捕獲(石崎・山本)について

  1. 調べ物
    1. 花粉と大腸菌の大きさの違いについて : 花粉は数10μm。大腸菌は長さ1~4µm、幅0.4~0.7µmです。(井山)
  2. コメント
    1. 沢山の大腸菌がくっついても引きずられてしまって、花粉を捕獲できなそう。
    2. なにか動かないもの(金属とか。08kyotoとか?)にくっつきながら、1つの花粉を複数の菌でくっつけるような機構を作れれば捕獲は行けそう?(井山)
    3. もう鼻フィルターとかいいから。マスクでいいじゃん。(石崎)


昨年度の続き系

タイマーをどうやって改良するか

  1. 内容
    1. センダー菌:入力を受けてAHLを合成(AHLは培地中を拡散/蓄積)
    2. レシーバー菌:AHL合成量がある閾値に達すると、なにかしらのアクションをする。
  2. 改良点(というかまだ試していないこと)
    1. luxR mutants
    2. AHLが"徐々に"蓄積してゆくことを調べる
    3. プロモーターの感度調節
    4. RBSの調節
    5. プラスミドの調節


積分システム

  1. 内容
    1. シグナル生産菌:入力を受けてAHLを合成(AHLは培地中を拡散/蓄積)
    2. レシーバー菌:AHL合成量がある閾値に達すると、なにかしらのアクションをする。
    3. シグナル生産菌への入力スイッチ(on/off)の切れがよく、そして入力の強度によってAHLの生産量を増やすことができれば、系中のAHL濃度は入力の積分値となる。
  2. 応用例(揮発性の入力で知りたいものって何だ?)
    1. UV
      1. 日中どこまで自分がUVを浴びたかがわかる。UVを浴びた席分量に応じて、このシステムが警笛を鳴らす。=皮膚病などの早期対策につながる?
      2. 去年やったけどなぜかうまくいかなかった。なぜ?
    2. 光・湿度・温度変化など
      1. 賞味期限の横に必ずといっていいほどあるなぞの表示。"直射日光を避け、できるだけ涼しいところで保管してください"。これって光や湿度・温度変化が食品の劣化に影響するってこと?
      2. この光や湿度、温度変化によってどの程度食品が傷むのかがわかれば,統合的なリアル賞味期限を提示することができるのではないか?
      3. どの食品でやろうか?
      4. あとは洋服ダンスとかに入れる防虫剤の色が変わる仕組みとかも調べておく必要あるかも。
    3. とりあえず汚染系
      1. すごく人類にとって有益なイントロがかけそう。
  3. 必要な部品
    1. 揮発性の入力に応答するスイッチ
    2. 切れのいいスイッチ
    3. 去年のシステム。
      1. まだ改良の余地ありすぎ?
      2. Rのミュータントやってませんね。
      3. RBS,Vectorの強度?ふった実験もやってない。
      4. 結局できなかったcinIってどうなの?
      5. traIについて話がでてたけど、どんなものなんだろう?
    4. すごく早い出力。GFPなのかなあ;;
  4. コメント
    1. 汚染センサで積分システムやれたら面白そう!(晴山)


13/July/2009

プロジェクト投票結果

皆さんのメールの返信内容をそのまま載せます。

A

①やりたいプロジェクト1~3位

1:強度応答センサー

2:神経模倣システム

3:水質調査

②理由

1&2:このプロジェクトを仕上げられればかなり有用なパーツができると思うから。

3:上の2つの案以外で一番現実的で実用的な案だから。

③書けるイントロ。モチベーション案。

1&2:「揮発性の入力」を積分できる?(何を書いたらいいかよくわかりませんでした;)

3:カドミウム等の有害な金属イオンを除く??(上に同じ)

④現時点での長所:

1&2:上で述べた通り

3:環境問題の解決に貢献できる

⑤現時点での短所:

1&2:なにをやりたいかわかりにくいかもしれない?

3:2008METU_Turkey(だいたい同じ案でした)のプレゼン資料見て不安になった


B

> ①やりたいプロジェクト1~3位

1位 強度すいっち

2位 昨年度のタイマー続編

3位 神経模擬システム


> ②理由

現実性が高いものを選んだ。今までにないおもしろさも考慮した。


> ③書けるイントロ。モチベーション案。

強度スイッチ

→従来のスイッチはon/offのスイッチしかなかった。しかし今回私たちは、強度応答するスイッチを提案する。 今までのigemの頻出テーマの一つとして、汚染物質の検知がある。 これは、ある系内に汚染物質が(ある一定濃度まで)あるかorないかを示すには十分な装置であるが、実際の汚染度合いについては知ることが出来ない。 ここで、私たちの強度応答するスイッチをその検知につかったらどうなるだろうか? 私たちの強度応答スイッチは、目標の汚染物質の有無だけでなく、その濃度まで示してくれるだろう。 より効果的な汚染物質の検知法の構築、それが私たちの目標である。


> ④現時点での長所:良いと思うところ

ちゃんとシステムが出来そう。発表できそう。


> ⑤現時点での短所:悪いと思うところ

まだ具体的なパーツをあげられていないところ。プロモータとか。何使うかまだ決まっていない。


C

①やりたいプロジェクト1~3位

 1 強度センサー

 2 カップラーメンのタイマー

 3 水質検査

②理由

 去年の続きになるので強度センサーは始めやすいと思う

 カップラーメンのは、タイマー作るのに伴って反応の早いパーツを作れたら役に立つと考えられる

 水質検査は関連するタンパク質が面白そうだったので

③書けるイントロ。モチベーション案。

 強度を測る=強度に応じて出力が変化するものは今後の応用が利きそう

④現時点での長所:良いと思うところ

 去年の続きなので土台がある

⑤現時点での短所:悪いと思うところ

 いまいちパッとしない(?)

 世界平和に役立つとか人の命を救うことにつながるとかそういうタイプの派手さはない


D

プロジェクト希望

①強度応答センサー

②環境センサー

③石崎の健康診断で使えるやつ?


モチベーション案

①システムの需要と応用例を挙げれば十分だと思う。

②重金属の毒性と環境問題について言及。生物を使えば環境に対してほとんど無害だし、迅速簡便に測定可能。

③大腸菌を使えば刺激も少なく診断ができる


長所

①できたらすごい、若干微妙な結果になってもできましたと言えそう。落ち度頃がある。

②センサー系のパーツが少しある。参考論文が多そう。

③食いつきがよさそう、身近のことに役立てるというてんで生物工学的によさげ


短所

①研究してていやになりそう、方針が定まりすぎてやることがひたすら決まってるので

②地味

③完成できるか疑問、実際に実験規模でできても実践でつかえるめどがない


E

①やりたいプロジェクト

1位強度応答センサ

2位水質検査

3位化粧品の内容物感知

②理由

強度を測るしくみができれば、応用が広がりそう。去年のテーマも活かせる。

③書けるイントロ。モチベーション案。「2008大腸菌時計」から→「2009大腸菌積分計」に進歩させた、的な感じにできたら良いかと。

④現時点での長所:幅広い応用がきく

⑤現時点での短所:現段階ではあまり具体的な案ではない


コメント欄

  • 全体的に。本当に今まで真剣にプロジェクトについて考えてきたのかが微妙だなって思います。
  • ちゃんと全員が、自分の推薦するプロジェクトについて理解しきれているか疑問な文章が多い。
  • Dについて。方針が決まらないと実験は始められないのでは?意味がわからない。
  • Eについて。幅広い応用とは具体的に何を指すのか?また、短所について具体性に欠けるとかるが、他の案はもっと具体的であったのかが疑問。


試験期間メール会議

だいたいそのまま載せます。テーマについて。

1,石崎

センサーに応用できそうな微生物の仕組みについて自分としましては、とりあえず何の強度を測るのかを具体的に決めてしまいたいなと思いました。

昨日、梅野先生と直接お話しする機会があり、その時に話題になったのですが、水中に含まれる汚染物質の濃度を測る試みはいかがでしょうか。これなら、晴山君の提案したテーマにも通じますし。

現在の段階で、カドミウム限定にするとか、対象の物質を狭く絞ってしまうことを提案します!


2,野澤

まず入力を決めてしまおうというのは俺も賛成です。

これだけでも大分具体的になってくると思います。

去年は光だったんですよね。その流れで今年も同じものにすれば去年のことをいかせるんじゃないかと思いました。

水時計システムと組み合わせるのにも都合がよさそうです。

モチベーションに関しては、...。

先生はスイッチは閾値応答するように発展してきたとおっしゃってましたが、これはなぜなんだろうと考えてました。

やはりその方が使いやすいからなんでしょうか。

もしそうなら、自然のままのものでは使いづらくても、制御出来るように調整されたリニアなスイッチ?は多少扱いづらくてもそれはそれで便利なものになると思います。

それで、具体的に何が便利なのかですよね。

当初の話からは逸れてくるかもしれないんですが、今あるスイッチ(閾値応答するもの)をリニア応答するようなものに変換する仕組みって作れないでしょうか。

これが出来たら、リトマス紙とかの代わりになるもの作れそうじゃないですか。

それも元になるスイッチを用意すればいろいろな物質の量を測ることが出来そうな気がします。

あまり深く考えないで送ってしまいますが、普通の会議のようにどんどん発言するようなつもりで書いてます。

基本的に、突き詰めれば生物は何でも出来るというイメージを持っているのでかなり無理なことを言っている可能性が高いです。

とんちんかんなことを言ってたらどうぞ突っ込んでやってください。


3,井山

石崎君、野沢君の意見に私も賛成です。

んで何を計るかとなると今まであったセンサー系のプロジェクトを中心にタイトルサービスから挙げていけば

>揮発系入力

1、センサ系

・UVセンサてゆかあたった量もやってる。。ただ千葉とは違うやり方。('08 Purdue)

・温度センサ('08 Rensselaer)


2、ちょっと何の光つかってるかまだ調べてないけど光系↓

・特定の光をスイッチに使ってる('07 Melbourne)

・とりあえず光つかってる('07 Freiburg)

・光コミュニケーションやらせようとした('07 Duke)

・光レセプターつかってる('08 Imperial_College)


>残存系入力

1、濃度までやってるとこ

・バナジウムやニッケル、鉄('08Praire_View:しかも濃度検出までやってる)

・銅イオン('07 St. Petersburg:しかもここは濃度段階で出力分けてた)

・タンパク質('07 Turkey:濃度ごとに〔(弱)赤→黄→緑(強)〕と色を変化させる)

・なに計るか未だ見てないけど、とりあえず濃度応答('08Rensselaer)


2、おそらくセンサのみ

・シアン化合物('07 Southern Utah)

・オレイン酸塩('07 Naples & TIGEM)

・エタノール('07 Missouri Miners)

・有機汚染物質(ちょっとまだ見てないけど)('07 Glasgow)

・Caイオン('07 Freiburg)

・鉄('07 Colombia-Israel)

・鉛('07 Brown)

・とりあえず金属らしい←事例研究担当頑張れww('08 TU_Munchen)

・エストロゲン様物質(ビスフェノールAなど)('08 Alberta)

・炭化水素(Lethbridge)

・微生物(コレラ菌、レジオネラ菌)('08 Sheffield)


センサ系で絞ってもこれだけありました。

でも、全てのデバイスにはスイッチがあるはずだから、探せばもっとあるのかもしれません。 とりあえず言えるのは金属系の濃度センサは今まで案外やられてるみたいです。

濃度(てゆか強度)センサやられてない、光については、私はしくみを全然しらないので、ちょっと勉強してきます。。。


以下野澤君のメールについて


>> 去年は光だったんですよね。その流れで今年も同じものにすれば去年のことをいかせるんじゃないかと思いました。

>> 水時計システムと組み合わせるのにも都合がよさそうです。


光が揮発性入力である以上、去年の蓄積システムは光量を計るのに適していると思います。

ですが、去年はUVでそれをやろうとして失敗しました。

ただ、失敗原因をちゃんと説明できないので、もう一度トライしてみることは無駄ではないと思います。


>> モチベーションに関しては、先生にだいぶ厳しく言われちゃいましたよね...。

>> 先生はスイッチは閾値応答するように発展してきたとおっしゃってましたが、これはなぜなんだろうと考えてました。

>> やはりその方が使いやすいからなんでしょうか。


私もよく知りません。先生に直接聞いてみた方がいいかもしれませんね。でもそもそもスイッチの使い方として、センサ目的の方が珍しい使い方なんだと思います。

センサ目的以外のスイッチなら、デバイスを動かすという目的上on/offで制御されたほうがいいでしょうから。


>> もしそうなら、自然のままのものでは使いづらくても、制御出来るように調整されたリニアなスイッチ?は多少扱いづらくてもそれはそれで便利なものになると思います。

>> それで、具体的に何が便利なのかですよね。


きれの悪いスイッチということですよね。やっぱりセンサーとしての利用しかなさそうに思います。てゆか私は今のところ思い浮かばないだけかもしれませんが。


4,山本

いろいろなメール見て考えがこんがらがってしまいました。。。


今までの意見について賛成です。

が、豊田先生のメールを見て、何か合成生物学オリジナルなものをと思い、とりあえず生物を利用する利点を考えてみました。

そしたら「湖沼の富栄養化対策」がなかなか面白いんじゃないかと思いましたが、詳しいことがわかりません。

ただ、増えすぎた藻類をやっつけるウイルスを開発中だという話がありまして。。。こいつを作るのにこのスイッチが応用できたりするんじゃないでしょうか。 (余裕のあるときによく調べてみようと思います。)


あと、去年の続き?でUVをやるのもいいと思います。

具体案出すのって難しいです、こんなことしか言えなくてすみません。。。


5,井山

山本へ、

ウイルスとスイッチのつながりがわからないのでもうちょっと詳しく解説願います。

あとUVをやるなら、その利点を一緒に提示してみてください。


みなさんへ

時間がない分、無駄な議論を省こう

たとえば、”~いいよね”じゃなくて、皆を納得させられるような理由は必ずつけましょう。

あと(私も気をつけなきゃいけないんだけど)、人の意見に、決して同調はしないでください。

賛同するなら、これも理由を書いてね。全く同じ意見を持った人間なんていないんだから。


6,山本

> ウイルスとスイッチのつながりがわからないのでもうちょっと詳しく解説願います。

私もまだウイルスで藻類をやっつける仕組みについて詳しくはわかっていないのだけれど、ウイルスにできるなら大腸菌にもできるんじゃないかと思って。

で、スイッチとのつながりだけど、さっきowwにも書いてきたんだが、富栄養化の原因物質をこのスイッチを使って計測させられないかと。。。

このスイッチができれば完全な積分計ができるんだったよね?(違ったらごめん)


>UVをやるなら、その利点を一緒に提示してみてください。

やっぱりUVをどれだけ浴びて、今自分がどんな状況(皮膚がん的な意味で)なのかって気になるものだと思う。目に見えてわからないし。

UV計ができれば、その不安を解消するための第一歩として利用できるよね。 そういう点でいいと思う。


7,野澤

>> もしそうなら、自然のままのものでは使いづらくても、制御出来るように調整されたリニアなスイッチ?は多少扱いづらくてもそれはそれで便利なものになると思います。

>> それで、具体的に何が便利なのかですよね。

>きれの悪いスイッチということですよね。やっぱりセンサーとしての利用しかなさそうに思います。


言葉の問題でもあるんでそこをこねくり回してもしかたいんですが

スイッチとしては切れが悪いって事になるんだろうけど、何かの入力に対して必要に応じた反応が出来るんじゃないかと思います。

なんかこういつもいつも全力を出すんじゃなくて、無駄のない応答をする感じで。

ちょっと上手い例とか利用のアイデアが出てこないんで、また思いついたら付け加えます。

もちろんセンサーとしての利用も大いにアリですよね。

それこそ山本さんの言う富栄養化の原因物質の量の測定のような使い方が出来そう。


試験期間チャット会議その1

・・・勉強しないなんてけしからん。もっとやれ。

テーマについて

  • 野澤・山本・井山

強度応答スイッチ

単一の物質に対してリニア応答するプロジェクトは過去にもあるので新規性を出すためには

  • いままでリニア応答がやられていない光系の入力
  • 複数のリニア応答センサーをつかった統合システム

の2つの方法しか新規性が出せないのではないかと話し合いました。

実は複数のリニア応答については、昨年度のプロジェクトでありましたが、成功していませんでした。


健康診断システム

また 生物でやる利点を考えた場合、強度応答スイッチではその例を3人では提示できなかったのでなにかもっと解決しなければいけない問題があって、それをなんとかするためには生物の力が必要なんだという!視点から新しいプロジェクト案を皆で考えてみました。


  • 内容:消化系内での出血と出血している場所を示す新しい健康診断の指標をつくる。
  • 使うモノ:複数の感度の異なるpHセンサ。鉄イオンセンサ。複数の発色が違うレポーター
  • システム:ある特定のpHになると転写制御がはずれて、鉄イオンセンサが発動、鉄イオン(ヘモグロビン)の有無で蛍光蛋白を発現する。このpHセンサを複数用意することで、胃・小腸・大腸のどこで出血が起きているのかが分かる。
  • 利点:化学薬品を使わないので体に優しい。また簡易検査である。また、排出物で出血があるか否かを判断するため、レポーターのタイムスケールはあるていど長めでも平気。


なぜこれをだしたかというと 強度すいっちは、一部のメンバーの勢いで決まってしまった感があったので、そのせいかわかりませんがみなさんのイントロ案が全然でません。 いまいちど、色々考えるべきなのではないかという意見があったのでこのようなことを考えました。


以下調べ物

pH sensorで08NYMU(http://2008.igem.org/Team:NYMU-Taipei/Project/pH_Sensor)が

pH=7を堺に、pHが低い(酸性=胃の中)と低出力、高い(塩基性=腸の中)と高出力のものを作ってます。

パーツナンバーはBBa_K116001(nhaA promoter, that can be regulated by pH and nhaR protein.)とBBa_K116002(high pH reporter:BBa_K116002とBBa_E0240(GFPジェネレーター)をつなげたもの)です。


鉄センサーは

07 Colombia-Israel, 08Colombia Park Of Creatibity(ここは08当時、血液中の鉄イオン濃度を測ろうとしてたらしい、今はWiki消えてるけど)。

06のLatinAmericaが提出したJ3902のPrFeが鉄イオンのプロモータです。


システムとしては

pH<7:(胃の中を想定)

    pH sensor 動かない

    PrFe~GFPの回路が起動可能状態

    PrFe~YFPの回路起動不可状態


pH>7:(腸の中を想定)

    pH sensor 動かない

    PrFe~GFPの回路が起動不可状態

    PrFe~YFPの回路が起動可能状態

にして、どの場所で鉄イオンを観測できたかを調べることができる。

まだリプレッサー関係を調べていないのでちゃんと調べてからまたメールします。

井山


チャット会議その2

  • 野澤・山本・晴山・井山
  • 石崎


今までのまとめ

強度センサー

  • Seed型
  • 全員がちゃんとした良さを、イメージできない。
  • 水溶液中の単一の物質の濃度を測るために、化学であなくわざわざ生物をを使う意味が見いだせない。
  • 複数の物質が混ざった溶液を処理することなく一気に測定できるのならば、まだ生物に勝ち目はあるかもしれないが、実際問題つかえるセンサーがなさすぎるので、センサー部品を(強度応答関係なく)作るだけでタイムオーバーになってしまう。
  • 調査の結果、Biobrickで使えるいイオンセンサーはFeイオンのみしかなかった
  • 鉄の濃度を測るというのは08のColombia Park Of Creatibityで(成功していないが)やられているので新規性がない。


タイマー

  • Seed型
  • しかしモチベーションでいい案が思い浮かばない。
  • 生物に時計を導入する意味は、もっと生物を機械的に扱うのに便利である。
  • 去年の続きだから、実験には入りやすそう


健康診断

  • Need型
  • 消化系の出血の有無を示す健康診断システム。
  • 薬やX線を使わずに、低負担で、消化系病気があることを人にしらせることができる。

(1、培地を甘くしてゼリーにみたてて、本当はだいちょうきんうじゃうじゃいるんだけど、食べさせて健康診断。2、カプセルで届かせる。3,ヨーグルト使う。)

  • pHセンサで場所(胃か腸か)を示し、Feセンサで出血の有無を示す。
  • Feセンサはbiobrickにある。
  • pHセンサのステータスはSent。注文せねばならない。
  • ヘモグロビンに含まれる鉄に、PrFeが反応するのか実験してみないとわからない。
  • 消化系で流れる血液はどんな粘度であって、それにはたして大腸菌は反応できるのか
  • 消化器系で大腸菌は生きていけるのか?NYMUのデータだとpH4(胃)にいることを想定した実験はやれている。http://2008.igem.org/Team:NYMU-Taipei/Project/pH_Sensor#Experiments
  • GFP、YFPなどレポーターでつかう蛍光タンパクの耐性について(例え大腸菌が溶けるようなことがあっても蛍光タンパクは残存できるのか。)
  • 血じゃなくてもガン細胞から出る独特の物質(有識者に聞き込み中)を感知することができれば、癌の早期発見につながる。

健康診断システムについて詳しくBS

消化系ルート(pH)

口(6.2~7.6)->食道->胃(1~5※1)->十二指腸(塩基性※2)->小腸(7.7)->大腸->肛門

※1:食前の空腹時にはpH1~1.5という食酢よりも強い酸性度を示すけど、食事をとるとpHは4~5になる

※2:膵液が8.3~9.0 胆汁が7.6~8.0


ソース:アステラス製薬

http://www.astellas.com/jp/health/healthcare/ulser/preliminary02.html


論点1:胃で菌はせいぞん可能か

  • 胃でいきられる菌は、ぴろりや一部の乳酸菌
  • ピロリ菌はアンモニア出して周りを中性に近づけるらしい
  • 胃にある尿素からアンモニア合成してるらしい
  • ピロリの真似すると体にわるそう。
  • 食事をとるとpHは4~5になるらしいので大腸菌ゼリーいっぱいたべたら大丈夫なんじゃないか?
  • 逆にあんまり中性になってもpHセンサで区別する意味が無くなる。
  • ピロりに関してのソース:ウィキペディア(http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%98%E3%83%AA%E3%82%B3%E3%83%90%E3%82%AF%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%94%E3%83%AD%E3%83%AA)

論点2:実際どことどこを区別できるか

  • 大腸のpHについて;成人の便のpHは今まで測定した範囲で5.5から8.0程度でその範囲を超えることはほとんどない。大腸内でも生体の恒常性維持が働き、中和作用もある。(ソースはカルピス:http://www.calpis.co.jp/flora/qa/index.html)とりあえず大腸は区別しずらそう。
  • 食事時の胃(酸性)と、十二指腸(塩基)の区別がつけられるのではないか。

論点3:センサ搭載した菌がいたとしても胃にとどまるのか


  • とりあえず何分、血(というかFeイオン)にさらされれば、十分量の蛍光が得られるのかという実験データがほしい。
  • 場合によっては胃の壁にもくっつかなくてはならない。
  • 胃での消化開始から約10分後からは消化された軟らかいものから次の十二指腸へ移送され始め、3~6時間後には胃の中のものは全て十二指腸へ移送され消化は終了するようです(そーす:http://tohgensyousya.com/kenkou5.html)


  • 消化しにくい培地を作るしかないのか?
  • 消化しにくいものは

穀類:赤飯、すし、ラーメン、玄米飯

魚類:脂肪の多い魚:いわし、まぐろ、さんま、さば、うなぎ

肉類:脂肪の多い肉:豚肉、魚肉ハム、ベーコン、ソーセージ

豆類:あずき、大豆などの固い豆

卵類:油であげた卵、すじこ

油脂類:ラード、ヘット

野菜類:

繊維の多い野菜:竹の子、ごぼう、れんこん、ふき、

強い香りをもつ野菜:うど、せり、にら、みょうが、セロリー

その他:海藻類、漬物、塩辛、干物

果物: 砂糖漬けの果物、ミカン、長十郎梨、いちじく、 いちご、レーズン、干し果物

飲み物:コーラ、サイダー、ラムネ、コーヒー

菓子類:ドーナツ、かりんとう、ケーキ、辛いせんべい


  • 培地にゴボウでもいれますか。 でも消化された軟らかいものから次の十二指腸へ移送されるからどうしよう。
  • あのゲル培地だと10ぷんも持たないだろうな。


  • むしろ胃液の分泌を抑えた方がはやい?
  • 薬使う。(薬の説明はそのままコピペしました)
    • 塩酸ピレンゼピンが直接、胃酸の分泌を抑えるらしい。市販だと、プロトンポンプ阻害薬、H2ブロッカーっていう薬が売られてる。
    • いい薬なのですが、恐い点があります。
      • 重い副作用が出る可能性があります。血液の成分である血小板や白血球を減少させてしまうという副作用です。
      • この薬は、薬と薬の相互作用(薬ののみあわせ)にも注意しなければなりません。この薬を飲むことによって、病院からもらった薬の効果が、強くなったり、弱くなったりします。特に、シメチジン含有製剤は注意が必要です。3、この薬を飲むと、ある種の病気の初期症状を隠してしまうことがあります。病院・診療所にかかるときは自分の服用した薬を医師に告げて下さい。
      • いずれにしろ、この薬は、今までの胃薬とは違い、注意して服用しなければならない薬です。薬の説明書をよく読んで、何かおかしいなと思ったら服用を止め、医師又は薬剤師にご相談下さい。(私個人の意見としては、大変いい薬なのですが、医者の目を離れ、町の薬局で売るにはどうかと思います。この薬を変な具合に服用してしまって、病院・診療所を受診する患者さんがいないことを願います。)
    • プロトンポンプ阻害薬については
      • 相互作用が報告されている薬剤等
      • 水酸化アルミニウムゲル・水酸化マグネシウム含有の制酸剤、ジゴキシンメチルジゴキシン、イトラコナゾールゲフィチニブ、アタザナビル硫酸塩との併用は、注意また禁忌とされる。
      • おもな副作用:アナフィラキシー、血小板減少、溶血性貧血、横紋筋融解症、劇症肝炎、低ナトリウム血症、視力障害、血管浮腫


  • 胃にどやって菌がいつづけるかの論争は一旦打ち切り。


論点4:番外編/有識者(医療関係者)からの意見

癌、血がでる以外の他の病気ををみるには?
  • 癌検診は結局MRIや内視鏡には敵わないと思われる
  • 可能性があるのは素人でもわかるように排泄物を光らせるのはアリかもとの事
  • 血をにんしきすることについては癌の場合は血がでるのは結構進行してる状況
  • 胃潰瘍の場合は人によっては自覚症状がでるけど、胃潰瘍ほど大げさに考えないこともあるからそれは悪くないと
  • いずれにしろ癌というのは病気の中では相当わかりやすいとのことつまり大腸菌でやる利点は薄いってさ
  • 血ではなくて何かしらの病気を限定して狙うというならばアメーバ赤痢、サイトメガロウイルスの感染、腸結核、これらは大腸菌でやる価値がある可能性がある
  • 難しいだろうけど、この辺は上手く診断して見つける方法が確立してないらしい
血について
  • 消化管に出た血はそのうち消化液やらなにやらで鉄がはっきりと出てくる可能性もあるって
それに対するメンバの意見
  • 潰瘍は胃と十二指腸(つまりpHセンサで区別できるとこ)でおこるから、ちょうどいいね!
  • 鉄がハッキリ出てくるのはありがたい。
  • 体内では上手いこと鉄が出てくるんだとしても、実験室でそれが再現できるかわからない。もちろん可能な限りのモデルでやればいけそう。
  • モデル胃液・血・膵液・胆汁溶液をどこまで再現できるか。


論点5:回路

*あとで画像貼ります


どうやってやったものか。とりあえずもでるだけ送信。

システムとしては

pH<7:(胃の中を想定)

    pH sensor 動かない

    PrFe~YFPの回路が起動可能状態

    PrFe~GFPの回路起動不可状態


pH>7:(腸の中を想定)

    pH sensor 動く

    PrFe~YFPの回路が起動不可状態

    PrFe~GFPの回路が起動可能状態


論点6:通過時間について

たいたいの通過時間は以下の通り。

・口~食道

通過時間:固形物 約30〜60秒 液体物 1〜6秒

・胃

かき混ぜられ、胃液で一部消化され、かゆ状になって送り出されるまでの時間は、約4時間。

・十二指腸

胆汁や膵液によって、吸収されやすい形に分解。

・小腸(空腸・回腸)

本格的に消化され、ほとんどの栄養分が吸収される、約7〜9時間。

・大腸(結腸)

通過時間約25〜30時間。水分が少しずつ吸収され、細菌による発酵が行なわれる。

蠕動運動などの大腸の基本運動によって運ばれ、古くなった腸の粘膜、腸内細菌の残骸などと混ざり合って固まり、便になっていきます。

・大腸(直腸)

ある程度の量になると排泄される。

・肛門


論点7:実験について

(さぶくろについては後ほど)

  • 回路が完成したとして、どうやってテストするか。
  • Feイオンが入った水溶液で実験
  • その後、ターゲットである、胃と十二指腸内の環境に似た溶液をつくってそれで実験。

 胃液:99%まで水、消化酵素と0.5%の塩酸

  NaCl KCl 燐酸塩 ムチンを少量含む

  消化酵素はペプシン キモシン リパーゼ

  比重は1.002~1.006 胃液そのものは強酸性pH 1.0~1.5

  組成はわからないけど何かしらの粘液成分みたいなものも入ってるみたい

  • 模擬胃液の具体例

  「擬似胃液として使用したペプシン溶液は、ペプシン(ワコー社製)3.2g、塩化ナトリウム(NaCl)2.0g及び塩酸(HCl)7mLを蒸留水に溶解し、1000mL(pH1.2)に調節して調製した。膵液である擬似腸液は、燐酸二水素カリウム(KH2 PO4 )6.9g、パンクレアチン(ワコー社製)10.0g及び0.2M水酸化ナトリウム(NaOH)溶液190mLを蒸留水に溶解し、1000mL(pH7.5)に調節して調製した。」とあるけどこれ使えそうだね。

(ソース:http://www.j-tokkyo.com/2005/C12N/JP2005-312392.shtml)  

論点8:ルミノール試薬と比べる

  • 胃か腸かどちらで出血がおきているのかがわかるということは優位点。
  • ただUVで見るというのは同じ。
  • ルミノール試薬の組成はルミノール液(0.1M NaOH,0.1%ルミノール)過酸化水素液(3% H2O2)であり、人が飲んだりきる代物ではない。


論点9:pHセンサはうごくのか

  • たとえ胃が強酸性でも大腸菌の中が中性だったらセンサーはたらかない・・・?
  • 使おうと思っているプロモータについて

 周囲が塩基性になると細胞内からH+が抜けて、外部のNa+が入ってきて、NhaRと結合してプロモーターを動かすというもの。もともとpH sensorというものではなくて、そのH+とNa+の交換を利用してpHセンサーとしている。 ソース:http://2008.igem.org/Team:NYMU-Taipei/Project/pH_Sensor#Experiments

  • SENT状態だから注文しなくちゃいけない。。


論点10:おいしく大腸菌を食べるには

  • カプセルに菌が入っていて、そのまま生きて腸に届くヨーグルトがある。

ヨーグルトの中にぽつぽつ入ってる感じ。この方法なら微妙な味のゼリーじゃなくておいしいのに混ぜられるかも

  • 胃を素通りするのはまずい。胃でもセンサやりたいから。どちらにしてもカプセルの中身の培地は消化しづらいものにしておかないと、すぐ胃を通過しちゃう。


論点11:原理上の問題

  • 出力をもう少し考えればまた見え方がわってくるのかもしれない。
  • 鉄イオンは、環境・酸性度によって違う形で存在してしまうからじっさいどこまでPrFeで感知できるのか謎。
  • 鉄イオンは環境によって全然違う形で存在するからセンサ側も環境に応じた形で存在しなければならないんだよね。だからそうゆう意味で、私たちの今回提出した案は、具体性に欠けている。
  • 環境に応じて出動するセンサを変えるという部分をもうすこしかんがえないといけないんだなあ
  • 調べたけど胃と腸それぞれで血がどうなってるかってよくわからん。
  • むしろ栄養学・医学の視点で血がどんな形で消化器官中に存在するか議論されているとはおもえない
  • サンプル胃液つくって、鉄入れてそこの分析から?混合物中のイオン状態の分析方法は?

論点12:アイディアの問題

  • ”そこまで露骨に流用すると,さすがに問題ないですかね。コアの部分が他人のもの,というのは。。。。「昨年のシステムのちがう応用」というテーマになってしまわない?”
  • 違う応用を提示するにしても現状だと、元祖のNYMUの方が数百段上手。
  • 使い方すら一緒。
  • その分高いものをもとられるだろうから、厳しい戦いになる。
  • また考え直すしかなさそう。

健康診断:腸結核偏(野澤案)

ちょっと頓挫しかけてる健康診断路線のものです。高尚な面白さを狙うというものでは全くないですね   

  • 出血ではなく、何か探す病気を絞っての診断のアイデア。

 →癌、腸結核、サイトメガロウイルス、アメーバ赤痢、クローン病、潰瘍性大腸炎   

  • 癌は診断も発達していて、病気としてはわかりやすい部類。

 →面白さのないアイデアですでに方法が確立されてるものを狙ってもいいことはなさそうに思う  

  • 残りの5つは私が思いついたものではなく、相談した私の父(病理医)から助言されたものです

 →実際の現場において、診断に難があるもの=診断ツールを作るんであればねらい目となる可能性がある。

  →作ること自体の難易度はこの時点では考えていません。

   →クローン病、潰瘍性大腸炎は原因不明。さすがに手を出すにはあまりにも大きすぎる相手かと。          だいぶ大きな話で、どうにもならなそうな予感がしまくりですがとりあえず調べられることから。

ということで資料の多い結核を調べてみました。   Mycobacterium tuberculosis ヒト型結核菌

マイコバクテリウム科 マイコバクテリウム属    2~5μmの桿菌

抗酸性菌

表面の脂質の関係でグラム染色がしにくい

遅育菌(13~20h/分裂)

細胞内寄生菌

エンドトキシン、エキソトキシンともになし→結核症はアレルギー性の病気

飛沫核感染、ヒト→ヒトの空気感染

日本は蔓延してる地域

  肺からの感染が多い

しかし肺以外で発症するものも多い

注目したのは腸結核

回腸末端や回盲部のリンパ濾胞からの感染

 →この辺りのリンパ濾胞の周りの上皮細胞が抗原を取り込みやすい性質を持つ

肺結核に罹った人が多量の結核菌を嚥下して腸から感染するものと、一次的に腸から感染するものがある

 →細菌は一次的に腸からのものが増えているらしい。腸結核全体の7割近いというはなしも。

    ツベルクリン反応による検診は有効だが、日本においてはBCG接種が広く行われており、これによる擬陽性が多い

感染部位が物理的な問題で内視鏡で診察しづらい

排泄物から菌を培養する方法は増殖が遅いために時間がかかる

PCR法で菌DNAを検出することで確定診断とするらしい

しかし、見逃されたり、別な病気と間違われることが多々あるらしい

 →80例の腸結核のうち、正しい診断がなされたのは30例だったというデータがあった。正しい診断は37.5%しかな かったということになる     というわけで、もしも診断ツールを作れたならば非常に有用となりえる

ポイントは、「腸結核を疑わせる」事だと思います。

もちろん確定させることが出来ればベストだけど、疑われればいまでも他に方法はある

 →父の話では、それでもよくわからないということがあり、生検があってもはっきりしないこともあるとか

   で、具体的な話ですが

まず結核菌などという極めて危険な菌(P3レベル?)を扱えるとは思ってないです

なので結核菌そのものではなく、その感染に伴うサインをなるべく早く検出することを考えたい

例えば、感染によって壊される細胞の内容物をみつけるとか…

出力については、また便の蛍光でもいいかなと思います

確かに若干ギャグというか小学生がすきそうな空気出してるんでそこはまたちょっと考えますが

本当の最終目標としては、その回路を組み込んだ大腸菌をそのまま腸で飼えたらいいなあなんて

ここは下調べもなく私がただ言ってるだけなんでまた掘り下げます

  というわけで、まだモチベーション部分だけなんです。

引き続き、一番大事な入力を探します。

感染の方法とその分子的な背景をさらに詳しく調べ、使えそうな物質を見つけられればと。


野澤


・腸で飼うことについて

ヒト大腸内に常駐している大腸菌は糞便 1g中に10の6乗から8乗個いるそうです。

http://wwwsoc.nii.ac.jp/jsb/infect/shikkan/0902geri_1.html

この個体数で蛍光をみることができるかは私にはちょっとわかりません。が一応。

ギャグ要素には私全然気づきませんでした。たしかに笑われそうです。


・結核菌の特徴

細胞壁にミコール酸と呼ばれる脂質を多量に含有してそのせいでグラム染色できないらしい。抗酸菌ってゆう分類らしい。 でも一旦色素で染まると、色が落ちないみたい。

分離培養は3週間。

(ソースがwikiぺで申し訳ないがいちおう:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%90%E6%A0%B8%E8%8F%8C#.E7.97.85.E5.8E.9F.E6.80.A7)


・腸内の細菌について

消化管の部位の違いによるヒト腸内細菌の数(内容物1gあたり)はおよそ以下の通りである。糞便に排出される菌の組成 は、大腸のものに類似している。

小腸上部: 内容物1gあたり約1万(104)個。Lactobacillus属、Streptococcus属、Veionella属、酵母など。好気性、通性嫌気性のものも多い。

・小腸下部: 1gあたり10万-1000万(105-107)個。小腸上部の細菌に大腸由来の偏性嫌気性菌が混在。 大腸: 1gあたり100億-1000億(1010-1011)個。ほとんどがBacteroides、Eubacterium、Bifidobacterium、Clostridiumなどの偏性嫌気性菌。小腸上部由来の菌は105-107個程度。


んで調べた範囲では抗酸菌にあたるマイコバクテリウム属は、いない。

抗酸菌がもつ、ミコール酸を感知できればいいんじゃないか?

ほかにもきっとクオラムセンシングのシグナルとかあるんだろうけど。一応送信。


・ミコール酸について

超高級分岐オキシ酸です。脂質です。でかいです。

ミコール酸をベースにした種々の糖脂質やリポアラビノマンナンを特異的に認識することができればいいんだけど。基質とかの問題になってしまってよくわからない。

いちおうイソニアジドが、ミコール酸の生合成を特異的に阻害するらしい…

参考ソース http://yakka.info/katsura/90/p06.html http://jglobal.jst.go.jp/public/20090422/200907019322839840

勉強が足りなすぎる。

なんだか前進しない情報でごめん。


井山


去年のテーマについて

メール会議(投稿?)

去年のテーマについて。 自分でちょっと考えていたことを送ってみます。

去年のテーマは、クオラムセンシング(※)を使って時間を計ろうというものでした。


※クオラムセンシングを忘れてしまった人は、古林さんが昨日説明をつけてくださったので、ぜひチェックしましょう。(古林さんありがとうございます。) また、”新規アイジェマに贈る”シリーズの3番目?あたりにもあるので読んでみてください。見つけられなかったら再送しますので言ってください。

時計の原理は皆さんも知っているとおり水時計です。前説明しましたが、も一度軽く内容をかいておきます。


私たちは

蛇口に当たる菌を”コミュニケーション分子を出す菌=Sender”、

水桶に当たる菌を”一定の分子濃度を感じて光る菌=Receiver”

と呼び、

これらをつかったコミュニケーションの遅れを作ることを目的としていました。

遅れのバリエーションを作ることが出来たら、様々な時間間隔をはかれると考えたのです。


水時計の水(コミュニケーション分子=AHL)の溜まり方を遅らせるためにはいくつか方法がありました。

①Sender:Receiver比のバランスを変える方法

 1,SenderとReceiverが入っている液体を混ぜて実験を行うのですが、ここで混ぜる液体量の比率を変えてみる方法

 2,Sender, Receiverの遺伝子量を変えてみる。…Lowコピーのプラスミドをどちらかに入れてみる方法。

 3,RBSの種類を変えてみる方法。タンパク質の発現量を変えるということです。

 4,Receiverについているレポーターのコピー量を変える


②通信を邪魔する方法

AiiA(AHLを分解する酵素)を遺伝子に導入し、AHL量を減らす。


③変異を入れる方法

変異を入れて、Senderが出すAHL量を変化させます。


④異種間コミュニケーション(=クロストークと呼んでます)を使う方法

AHLにもいくつか種類があり、異種間のコミュニケーションを利用して遅れを出そうとしました。

(うまい表現かわかりませんが、日本語話す菌と英語話す菌の会話の遅れを利用しました。)


実際実験を行ったのは①(1,2,4)、②、④です。

ただ完全にやりきったかというとそういうものばかりではなく、結果を挙げていくと

①1・・・立ち上がり(GFP発現しだす時間)がほぼ同じでしたが、量によって全然違う結果になりました。当時は立ち上がりを調節したかったので、失敗したと判断しましたが、GFPがある一定の値になるまでの時間という視点からみればまた違う解釈になるかもしれません。ちょっと今手元にデーターがない(Wikiにもない)ので適当なこといっていますが、もう一度考察しなおします。

またS:R比率が異なるということは、蛍光度を測る溶液中のR比率(レポーター比率)も違うので、それを同じ土俵(同じ量)で蛍光度を比べるという考え方が間違っている気がしました。ここはどうすればいいのか良い案がうかばないですけど。

またこれ以降の実験は、このデータを元に液量比をS:R=10:1000、100:1000、500:500(μl)で行いました。


2・・・Highcopy Receiver & Reporter vs.Lowcopy Receiver & Reporterでの実験を行いました。Lowコピーのものはほとんど蛍光が見られませんでした。 (http://2008.igem.org/Team:Chiba/Experiments:copy_number)

4・・・Lowcopy Receiver & Highcopy Reporter vs.Highcopy Receiver-Reporterの実験を行いました。結果は最終的な蛍光度しか変わりませんでした。


②は、AiiAが効きすぎていまい、Receiverがほとんど反応しませんでした。 (http://2008.igem.org/Team:Chiba/Project/Experiments:Signal_Molecule_Quencher)


④は、AHLを出す種類(Iシリーズ)として、LuxI, LasI, RhlI, RhlI(LVAタグ付き=本来のよりも出る量が下がる) (Cinlは作成途中で終わった)。※プロモーターは全てPlac 受け取る種類は(Rシリーズ)LuxR,LasR,RhlR,CinR。※プロモーターは全てPtetで、レポーターはPlux-GFP。 結果として、LuxI-LuxR(本来の組み合わせ)とLasI-LuxR(異種間の組み合わせ)で、2hの通信の遅れが見られました。ただこの遅れは、溶液量・実験内容が変化することによってかなり左右されました。また遅れといっても蛍光度が一定値になるまでの量であって、立ち上がりはほとんど一緒でした。


疑問に思ってることと、今回私がやりたいのは

①蛍光強度の立ち上がりとあたまうちの時間がなぜ同じなのかという疑問

これは古林さんもWikiで指摘されていました。

・Iシリーズだけ培養して、時間ごとに溶液とってAHL量を定量したい。データだけ見ると一気に合成されている気がするので。

また合成量についても、もしかしたらあるていどまでしか合成されないのかもしれません。普通に菌が死んでいるだけかもしれませんが。


②砂糖が効いているのか疑問

・SenderとReceiverをMixする前は、SenderがAHLを合成しないように2%Glu培地で転写制御して培養していました。一回間違えてその砂糖培地にRを入れたことがあったのですが、その時も光っていました。もし①で、Senderが出せるAHL量が決まっていたのならある程度疲れた状態で仕事をさせていたのかもしれません。


③遠心で死んでないか疑問

・これはMixする前に、砂糖を取り除くために行う遠心を指すのですが、Senderは(砂糖入っているから)3回、Receiverは(溶媒を取り替えるために行うので)1回、ずつ遠心をかけていました。

もし遠心で死ぬのなら、本当のSender:Receiver比は異なる可能性があります。

ただしこれは皆同条件でやっているのできにするべきではないのかもしれません。でもせっかく比率などを調節しているので、Receiverを洗浄するのも3回にした方がいいのかも。と考えました。


④プロモーターが合成量に影響している?

冨永さんも言っていましたが、昨年のジャンボリで指摘されたことです。

プロモータをかえればタンパクの発現量も変化するのでやってみるのもよさそうに思えます。

また逆に、今まではSenderはPlac。ReceiverはPtetで統一されてはいますが、このSenderとReceiverのプロモーターも、全て統一して実験をおこなわないと、同じ土俵で比較したことにならないのではないかと考えました。


⑤リレーで遅れを作りたい。この前の要約?論文をヒントにしたものです

入力→~(Sender:①号器)→***→~(Sender:②号機)→▼▲▲→(レポーター機)→視覚的な出力


逆に全く反応しない異種間のコミュニケーション(去年Rシリーズをふったものは全く通信しませんでした。)を利用して2段階の通信リレーを作ります。

まず入力を①号機が受信し、②号機だけが感知できるシグナルを出します。

②号機はレポーター機にのみ感じられるシグナルを出します。

去年の通信を2段階にすれば、さらなる通信の遅れを生み出すことができるのではと考えました。

ただ溶液中に複数のシグナルが飛び交う状態になるのと、そこまで長い時間、複数の種類の菌が同じ環境下で生きていられるのかはわかりません。


色々書きました。長くなってしまいすみません。

押しつけの様な気がして、今まではあまり皆さんに去年のテーマを勧めたりしませんでしたが、考えていることだけ伝えておきます。

ただやっぱりモチベーションで苦労しそうな気がします。おもしろいと感じたら、ちょっと考えてみてもらえればうれしいです。


井山


24/July/2009:今のテーマの弱さ

現状:pHセンサと鉄イオンセンサつけてトリプルリプレッサをつけて、GFP・YFPが出力

鉄イオンせんさを別に3種類改造しなくてはならないとしても、既存のパーツを並べてただけの、特に工夫のないテーマになっていないか。

もしこのテーマでやるとしたら、テーマの中に光る部分をつくるべき。こだわりを見せるべき。

こだわりの見せ所について

例1:ヘモグロビンを分解する酵素を入れて、鉄イオンを引きずり出しやすくする。

例2:胃や十二指腸で形成されると予想される錯体をこわす酵素を入れて、鉄イオンを引きずり出す。

例3:出力にこだわる。シリウスというめちゃ強い(環境によって蛍光強度が左右されない)蛍光タンパクが最近論文ででたらしい。北大の教授だとか。そこからちょっともらってくる。(これやるとしてもすぐおわるから他にも工夫を考えること。)

例4:ゲルにこだわる。胃で溶けにくいようなゲルをひたすら考えてみる。化学っぽくて注目あびるかも。野澤君的には萌えないかも。笑

まだまだあると思うので何か案あったら出していきましょう。


回路について

今の回路は起動可能か微妙。カスケードが長いし、トリプルリプレッサは案外きちんと機能しないらしい。これについては福冨さん・田代さんに要相談と言われました。(リプレッサーじゃなくてもトグルやサルモネラ由来のフリップを使うとか他にも方法があるそうです。)


07/Augst/2009:調べ物

一応調べものの報告をしておきます。


  • テーマの方向性について

Feセンサに絞る方向になりそう。

・定量できるかは置いといて、Feが「あるか」「ないか」をセンシングしたい。
→ルミノール反応みたいなのはどうか?


  • ルミノール反応について
・感度:血液を10000倍に希釈しても感知できるレベル
→大腸菌でやった場合、どれだけの感度になるかは未調査
 →先生のいうような酵素-基質、抗原抗体、受容体-リガンドを基にしたシステムならnMやpMのレベルまで測れるものができるかもしれない(8/8追記)
・発光機構:塩基性条件下でルミノールに過酸化水素と酸化剤(触媒)を加える
→大腸菌でやれば全自動なのでライト当てるだけでよい
・発光効率は化学発光の中で最もよい(〜20%)
→生物発光の発光効率(量子収率)は20〜80%


  • その他の使い道について
・土壌のFeをセンシングする
→何が問題か?
 ・鉄と燐酸化合物の錯体形成によって土地に栄養がなくなる。(土壌とFeについて)
 ・酸をまいて鉄を溶出させて回収したほうが楽?←詳しいこと要調査(8/8追記)
・さび
・外部電極


  • 土壌とFeについて
・鉄が土壌に含まれていると肥料をまいても燐酸化合物と錯体を作ってしまい効果がでない
→大腸菌によって鉄を系から取り除くことは出来ないか(植物で実際に行われているらしい)
 ・例えば菌内に鉄を取り込む
 →その場合取り込んだ後にどうするか
  →回収することは可能か(土壌中から回収するのは難しいか)


  • Feセンサ自体について
・Feを特異的にセンシングするわけではない?
センサは結合の手の本数(配位数?)で捕まえるものを選ぶらしい
→このまま土壌中の重金属などのセンシングに使えそう
→Feだけを特異的にセンシングできるようにすれば鑑識では活躍できるかも
 →梅野先生の言う連立方程式型のセンサーで高い特異性を作り出せないだろうか(8/8追記)


  • 考え方について
・プロが手を付けなかったような、斬新な発想、利用法を考える
・「生物を使う利点」についてもっと掘り下げる


  • 参考にした本、ホームページ
・講談社現代の化学シリーズ 8 化学発光(講談社) 神谷 功 著
・教師のためのケミカルデモンストレーション2 化学発光・錯体(丸善) 池本 勲 訳
・共立化学ライブラリー 10 けい光現象(共立出版)
・GFPとバイオイメージング ー 蛍光タンパク質の発現と検出の基本から生体機能の可視化まで
土壌と鉄の関係1
土壌と鉄の関係2


山本・野澤

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