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2025-11-05 13:05:00
このインタビューでは、Molecular Devices の製品マネージャーである Sheela Muley と、Molecular Devices のアッセイ開発のアプリケーションサイエンティストである Sushmita Sudarshan 博士が、嫌気性ワークフローの自動化に焦点を当てた、マイクロバイオーム研究への革新的なアプローチについて語ります。彼らは、次世代ツールが、培養されていないマイクロバイオームの大部分を解明し、新規治療薬の微生物スクリーニングを合理化するのにどのように役立っているかについて議論します。
自己紹介と、Molecular Devices での役割を紹介していただけますか?
ミューリー: 私は Molecular Devices の Biopharma のプロダクト マネージャーである Sheela Muley です。私の役割として、私は微生物および哺乳類のクローンスクリーニング プラットフォームの開発と商業化を監督しています。
博士スダルシャン: 私は Sushmita Sudarshan、Molecular Devices のアッセイ開発のアプリケーションサイエンティストです。私は微生物のワークフローを自動化ソリューションに変換することに取り組んでおり、特にハイスループットおよび嫌気性アプリケーションに重点を置いています。
画像クレジット: FOTOGRIN/Shutterstock.com
マイクロバイオームが現在これほど重要な研究フロンティアであるのはなぜですか?
ミューリー: マイクロバイオームは、私たちの免疫システム、代謝、さらには気分や神経学的健康にまで影響を与える重要な要素です。私たちの体内には何兆もの微生物が存在し、それらはヒトゲノムよりもはるかに多くの遺伝子をコードしています。したがって、そのコミュニティを理解し、それを治療法に変えることには、大きな可能性が秘められています。
また、現在培養可能な腸内微生物種は約 3 分の 1 のみであること、つまり 60 ～ 70% が培養されずに残っていることもわかっています。このギャップにより、新しいテクノロジーとワークフローの必要性が高まります。
私たちはマイクロバイオームの約 30 ～ 40 パーセントしか知りません…では、この未培養で探索不可能な多様性を 100 パーセントにするにはどうすればよいでしょうか?
Muley 博士、Molecular Devices 社 Biopharma プロダクト マネージャー
したがって、マイクロバイオームは単に説明的なものではありません。適切なツールを開発すれば実用的です。
嫌気性微生物叢のワークフローにおける主な課題は何ですか?
ミューリー: 大きな課題は、厳密な嫌気性菌の培養です。腸および多くの環境微生物叢は無酸素または低酸素の生息地であり、嫌気チャンバー内の手動ワークフローは時間がかかり、エラーが発生しやすく、標準化とスループットが不足しています。サンプルの完全性、無菌性、トレーサビリティを維持することが重要です。
ここでの機能的ギャップは、遺伝子型 (NGS) から表現型および相互作用に移行しており、これには培養、単離、コロニーの選択などが必要です。
QPix FLEX‑システムはこれらの課題の解決にどのように役立ちますか?
ミューリー: 当社は、嫌気性 (低酸素) チャンバーと互換性のあるコンパクトなフォームファクターでプレーティング、ストリーキング、コロニーピッキング、ヒットピッキング、および液体ハンドリングを自動化する QPix FLEX 微生物スクリーニング プラットフォームを開発しました。
これには、形態学および色素検出用の高解像度カラーイメージングカメラ、人為的エラーを減らすためのバーコード追跡、滅菌モード (UV、超音波バス、オプションの HEPA)、使い捨てチップの使用機能、柔軟性を考慮して設計されたデッキレイアウトなどの機能が含まれています。
1 週間以内に 3 倍以上のコロニーを採取することができ、採取にかかる時間を 1 ～ 3 日節約できました。
Muley 博士、Molecular Devices 社 Biopharma プロダクト マネージャー
複数のワークフローステップを 1 台の機器に統合することで、機器の設置面積を削減し、サンプルの酸素への曝露を減らし、プロトコルを標準化し、スループットを向上させます。
スダルシャン博士、プラットフォームの中核となる自動化プロセスのいくつかを説明し、それらがどのように時間の節約や一貫性につながるのか説明していただけますか?
博士スダルシャン: 絶対に。私たちが重視する 4 つの中心的なプロセスは次のとおりです。
- コロニーピッキング (色と形態ベース)
- プレーティングおよびストリーキング (寒天トレイ、オムニトレイ、ペトリ皿上)
- 液体ハンドリング (4 チャンネルの拡張可能なピペッティング ヘッド経由)
- ヒットピッキング / チェリーピッキング (定義されたコロニーをマスタープレートにマッピング)
たとえば、当社のカラーイメージングでは、RGB 強度に基づいてコロニーをグループ化し、色素株またはレポーター株の識別に役立ちます (例: X-gal 培地での青と白、または ECC 寒天での大腸菌群の識別)。
これらの自動化されたステップにより、手動ステップが減り、エラーが減少し、一貫した量の分注が保証されます (吸光度によって検証)。また、より小さなコロニーを早期に選択することも可能になり、汚染物質の過剰増殖を回避できます。これにより、数日間の時間が節約され、コロニーの収量と再現性が向上します。
システムはどのようにして嫌気性環境に優しいワークフローを維持し、サンプルの完全性を維持するのでしょうか?
博士スダルシャン: このシステムは、無酸素性統合を目的として構築されています。
- 設置面積がコンパクトなので、標準的な嫌気チャンバーまたは低酸素チャンバー内に収まります
- 熱やコンプレッサーによる滅菌を避けるため、菌株に酸素や熱ショックを与えることなく、ピッキングピンを空気乾燥したままにすることができます（または使い捨てチップを使用します）。
- システムは、安定性を確認するために、5% 水素を含む低酸素チャンバー内で 1.8 年間テストされました。
- 自動化により、プレートをチャンバーに出入りする回数が減り、周囲空気への曝露、汚染リスク、ストレスが軽減されます。
これらの設計の選択により、酸素に敏感な微生物の生存能力を維持し、再現性を高めながら微生物のワークフローを自動化できます。
カラーカメラとコロニー形態分類は強力に思えます。それがどのように機能するのか、そしてなぜそれが重要なのか説明してもらえますか?
博士スダルシャン: このシステムは、20 メガピクセルの CMOS カラー カメラとインテリジェント ソフトウェアを組み合わせて使用し、各コロニー画像の RGB ヒストグラムを生成します。コロニーは、色の強度 (赤、緑、青のチャネル) と形態パラメーター (コンパクトさ、アスペクト比、直径) に基づいて分類できます。
たとえば、青色のコロニー (LacZ 陽性) と白色のコロニー (LacZ 陰性) は、RGB プロファイルによって分離できます。オペレーターインターフェースにより、参照コロニーの選択と類似コロニーのグループ化が自動的に可能になります。ソフトウェアには、低コントラスト下でも忠実度の高い検出を実現する閾値アルゴリズム (Fensalke ローカル閾値など) が含まれています。
これは、サイズや位置だけで選択するのではなく、表現型 (色素、発現マーカー) に基づいて選択できることを意味します。これは、マイクロバイオームのワークフローや人工株にとって重要です。
これらのハイスループットワークフローを通じて取得された分離株に対してどのようなゲノミクス手法を推奨しますか?
ミューリー: 微生物の同定とゲノム分析では、通常、嫌気性分離株の種レベルの同定に 16S rRNA シーケンスを使用します。機能データまたはタンパク質フィンガープリント データの場合、MALDI-TOF が役立ちます (分離後の株 ID など)。遺伝子型と機能の両方が必要な場合は、16S (またはフルゲノム シーケンス) と MALDI-TOF または表現型アッセイを組み合わせることができます。重要なのは、体系的かつ再現可能な方法で遺伝子型と表現型を結び付けることです。
将来を見据えて: マイクロバイオーム研究における自動化は未来をどのように再形成するのでしょうか?
博士スダルシャン: 自動化により、大手製薬会社だけでなく、あらゆる規模の研究室がマイクロバイオーム培養学に有意義に参加できるようになります。
エラーが発生しやすい手動のワークフローを自動化された追跡可能なワークフローに置き換えることで、培養されていない大多数の微生物を活用し、プロバイオティクスの発見を加速し、マイクロバイオームを次世代の治療法に応用することが可能になります。
ミューリー: 実際、アルツハイマー病、うつ病、心血管疾患などの症状における次の画期的な進歩は、マイクロバイオームから来るかもしれません。ただし、検出をスケールするには堅牢なワークフローと自動化が必要です。私たちは、自動化が贅沢品ではなくインフラストラクチャーとなり、産業界と学術界全体でより迅速で再現可能な科学を促進することを期待しています。
最後に、嫌気性マイクロバイオームのスクリーニングに着手している研究者にどのようなアドバイスをいただけますか?
ミューリー: まず、サンプル収集 (および嫌気性環境の維持)、プレーティング、分離、コロニーのピッキング、追跡、分析といったワークフロー全体について考えることから始めます。機器またはワークフローが 1 つのステップしか解決しない場合、他の場所でボトルネックが発生する危険があります。
博士スダルシャン: 無菌性、トレーサビリティ、自動化を早期に優先します。バーコーディング、イメージング、統合追跡を使用すると、コロニーを選択するだけでなく、再現可能なデータセットを構築できます。また、大きなコロニーの採取を待つ必要はありません。自動イメージングにより早期の採取が可能になり、時間を節約し、汚染リスクを軽減します。
インタビュー対象者について
シーラ・ミューリー
Sheela Muley は、Molecular Devices のバイオファーマ部門のプロダクト マネージャーであり、微生物および哺乳動物のクローン スクリーニング ポートフォリオを主導しています。生命科学分野で 20 年以上の経験を持つ
シーラ・ミューリーは、機器、ハイスループットスクリーニング、アッセイの商品化に至るまで、分析プラットフォームと細胞ベースのスクリーニングワークフローにわたる製品イニシアチブを監督してきました。
彼女は、関連する生命科学分野で博士号を取得しています (公的機関ではなく特定の機関)。彼女の専門知識には、自動化、計測機器の検証、進化するテクノロジーを市場で使える科学ツールに変換することが含まれます。彼女は、マイクロバイオーム培養学や嫌気性自動化ワークフローなどの新たなトレンドについて定期的に講演しています。
スシュミタ・スダルシャン博士
Sushmita Sudarshan 博士は、Molecular Devices のアッセイ開発のアプリケーションサイエンティストであり、微生物研究、アッセイ自動化、実験室機器の専門家です。彼女はテキサス大学ダラス校で分子生物学の博士号を取得しました。
学術研究機関と企業研究機関にわたる 10 年以上の経験を活かし、ハイコンテンツ イメージング、コロニー ピッキング、追跡可能な分析の統合など、自動化された微生物ワークフローを開発および検証してきました。彼女の研究は、研究と治療開発にわたる細菌、嫌気性、合成生物学の応用をサポートしています。
Molecular Devices UK Ltd について
分子デバイス は、ライフ サイエンス研究、製薬、生物療法開発向けの高性能生物分析測定システム、ソフトウェア、消耗品を提供する世界有数のプロバイダーです。幅広い製品ポートフォリオには、ハイスループットスクリーニング、ゲノムおよび細胞分析、コロニー選択、マイクロプレート検出のためのプラットフォームが含まれています。これらの最先端の製品により、科学者は生産性と有効性を向上させることができ、最終的には研究と新しい治療法の発見を加速させることができます。 Molecular Devices は、ライフ サイエンス アプリケーション向けの革新的なソリューションの継続的な開発に取り組んでいます。同社はカリフォルニア州シリコンバレーに本社を置き、世界中にオフィスを構えています。詳細については、こちらをご覧ください。 www.moleculardevices.com。
#嫌気性微生物叢ワークフローの制御を再定義する