mobile diagram水中が見える大気圧走査電子顕微鏡ASEMによる
マイコプラズマ迅速観察法の開発

マイコプラズマは小さなバクテリアの種であり、肺炎や様々な病気の原因となる。現在大流行中のマイコプラズマ肺炎は抗生物質耐性菌種がほとんどで、特に早期診断法が求められている。しかし、マイコプラズマ感染症は早期診断が難しい。それは、この菌が光の波長よりも小さく、光学顕微鏡(光顕)では観察・認識が難しいからである。電子顕微鏡はより詳細な構造が観察できるが、真空中で撮影する必要がある。真空に耐える前処理に時間がかかり、早期診断には間に合わない。電子顕微鏡と半導体製造技術の融合により産総研と日本電子が共同開発した大気圧走査電子顕微鏡は、水環境中でのマイコプラズマの直接観察を可能にする。本観察法は、マイコプラズマの迅速診断への道を拓くのみならず、細胞構造を自然な水中環境で高分解能観察できる。そのため、今マイコプラズマ対策として求められているその増殖や感染機構の解明など基礎研究に広く活用できる。

開発の社会的背景 現在、マイコプラズマ肺炎が世界的にこれまでにないほど大流行している。例えば、日本では例年の4倍まで患者数が増えてきている(国立感染症研究所調べ。http://idsc.nih.go.jp/idwr/kanja/weeklygraph/18myco.html)。マイコプラズマ肺炎には通常肺炎で用いられる抗生物質が効かない。そのために、診断が極めて重要である。しかし、レントゲン写真からの特定は時として極めて困難であり、多くの特定できないケースが生じる。その対策として開発された免疫学的検査、PCR法(遺伝子増幅法)、培養法は、残念ながら早期での診断には向いていない。マイコプラズマ肺炎に有効な抗生物質としてマクロライド系が挙げられるが、現在流行中のマイコプラズマ肺炎にはこの抗生物質耐性になった菌が多い。そのため、殊に症状を悪化させないことが大切であり、早期診断技術の開発が待たれていた。

 


Abstract from: Biochem Biophys Res Commun. [2012, vol 417: 1213-1218]

 

Rapid imaging of mycoplasma in solution using Atmospheric Scanning Electron Microscopy (ASEM).

Sato C, Manaka S, Nakane D, Nishiyama H, Suga M, Nishizaka T, Miyata M, Maruyama Y.

Biomedical Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8566, Japan

Mycoplasma is a genus of bacterial pathogen that causes disease in vertebrates. In humans, the species Mycoplasma pneumoniae causes 15% or more of community-acquired pneumonia. Because this bacterium is tiny, corresponding in size to a large virus, diagnosis using optical microscopy is not easy. In current methods, chest X-rays are usually the first action, followed by serology, PCR amplification, and/or culture, but all of these are particularly difficult at an early stage of the disease. Using Mycoplasma mobile as a model species, we directly observed mycoplasma in buffer with the newly developed Atmospheric Scanning Electron Microscope (ASEM). This microscope features an open sample dish with a pressure-resistant thin film window in its base, through which the SEM beam scans samples in solution, from below. Because of its 2-3μm-deep scanning capability, it can observe the whole internal structure of mycoplasma cells stained with metal solutions. Characteristic protein localizations were visualized using immuno-labeling. Cells were observed at low concentrations, because suspended cells concentrate in the observable zone by attaching to sialic acid on the silicon nitride (SiN) film surface within minutes. These results suggest the applicability of the ASEM for the study of mycoplasmas as well as for early-stage mycoplasma infection diagnosis.

PubMed Link

タンパク質構造決定技術、膜タンパク質精製技術、情報技術、電子顕微鏡技術、神経細胞の培養技術等.