ラマン分光計による微生物の迅速な同定と代謝物検出

微生物は地球上で最も多様な生命体の一つです。それらは独自の特性を示し、生態系の栄養素および物質循環において重要な役割を果たします。微生物はヨーグルトやアルコール飲料を含む食品生産や環境汚染物質の浄化に不可欠です。さらに、微生物の遺伝子改変はインスリンのような貴重な製品の生産を促進します。その重要性を考慮し、多くの国が微生物を保存し蓄積するために、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション（ATCC）やスイス微生物コレクション（SCM）などの専門的な機関を設置し、それを維持しています。

従来、細菌などの微生物の同定には遺伝子構成のシーケンシングを用いていました。このプロセスには専門的な訓練と高価な設備が必要です。しかし、ラマン分光法は細菌同定や培養によって生成される代謝物の検出に有望なツールとなりえ、生物プロセスや生態系における機能への深い洞察を可能にします。メトロームのラボ用ラマン分光計には、細菌培養計測用の785 nmおよび1064 nmラマンオプションが用意されています。

ラマン分光法は、細菌の同定や代謝物のモニタリングの可能性から微生物学で広く使用されています。地球上のすべての生物は、炭素、水素、酸素、窒素、リン、硫黄、およびその他の微量元素で構成されています。これらの元素は結合してDNA、脂質、アミノ酸、その他の生体分子を形成します。これらの生体分子の組成は生物間で異なります。一部の細菌は環境条件に応じて代謝物（例：ポリリン酸やグリコーゲン）を蓄積します。細菌のラマンスペクトルはこれらの化学的差異を反映し、それらの同定と生物プロセスにおける役割の解明を可能にします。

ラマン分光法は、固体培地から直接細菌コロニーのスペクトルを取得するために使用できます。785nmレーザー励起で測定されたラマンスペクトルは高い解像度が得られ、1064nmレーザー励起は培地からの蛍光を低減させることができます。

単純な細菌コロニーはPCAモデルを使用して識別できますが、より複雑な微生物群集を特性評価するために高度な機械学習アルゴリズムを使用することができます。

ユーザーはi-Ramanラマン分光計からスペクトルファイルを簡単にエクスポートし、BWSpecソフトウェアやその他の高度な機械学習ツールを使用して更なる分析を行うことが可能です。