21世紀の微生物学・生態学研究におけるハイスループット真菌エレクトロカルチュロミクスと新しいオミックス方法論を目指して

Toward High-Throughput Fungal Electroculturomics and New Omics Methodologies in 21st-Century Microbiology and Ecology.

• Andreas Stathoulias
• Aphroditi Milioni
• Stavroula Kritikou
• Aikaterini Karmakolia
• Stavroula Goudoudaki
• Stavroula Siamoglou
• Constantinos Chassomeris
• Stamatis Vassilakis
• Kariofyllis Karamperis
• Aristea Velegraki
• Cleo Anastassopoulou
• Yiannis Manoussopoulos
• George P Patrinos
• Manousos E Kambouris

抄録

現代の微生物学と医薬品開発は、電気治療薬の出現によって分水嶺のような瞬間を迎えています。ゲノミクスに加えて、生体内の電気インパルスは組織や細胞の可塑性に寄与すると考えられています。したがって、エレクトロシューティカルズやバイオエレクトロニクスは、ヒトの病気を治療するための革新的なアプローチを特定することができると期待されています。しかしながら、微生物学および治療学の両方の分野を革新する可能性が高いにもかかわらず、電気マイクロバイオロジーへの応用はまだ限定的であり、稀である。例えば、微生物の増殖を操作するための電気モダリティは非常に持続可能であり、バイオ医薬品、プロバイオティクス、ファーマコバイオティクスと組み合わせることができ、したがって、医学、公衆衛生、生態学および多様な産業での使用のために十分に準備されています。我々はここで、標準的な固体状態の真菌培養物を、コンフィテヨーロッパ（CE-）認定の医療用イオノフォレシス装置を用いた導電性処理と結合させることにより、エレクトロカルチュロミクスのための新しい研究フレームワークと技術プラットフォームを導入したことを報告する。我々は、ここに報告されている電気化学的アプローチで処理された多様な真菌の経験を共有しています。我々は、将来的にマルチオミクスアプローチとタンデムでエレクトロカルチュロミクスを展開することによって、この研究ラインをエレクトロトランスクリプトミクスとエレクトロメタボロミクスに拡張することができることを示唆している。本論文は、真菌微生物学への具体的な貢献を行うとともに、21世紀の微生物・生態学研究において出現しつつあるエレクトロカルチュロミクス分野の理論と実践を発展させるためのより広範な貢献を行うものである。

Modern microbiology and drug development are in a watershed moment with the advent of electroceuticals. In addition to genomics, electrical impulses in an organism are believed to contribute to tissue and cellular plasticity. Hence, electroceuticals or bioelectronics offers the promise to identify innovative approaches to treat human diseases. However, applications toward electromicrobiology are still limited and rare, despite the high potential to innovate the fields of both microbiology and therapeutics. For example, electric modalities for manipulating microbial growth are highly sustainable; can be combined with biopharmaceuticals, probiotics, and pharmacobiotics; and, thus, are well poised for use in medicine, public health, and ecology and diverse industries. We report here the introduction of a new research framework and technology platform for electroculturomics, by coupling standard solid-state mycological cultures with conductive treatment using a conformité Européene (CE-)-certified medical ionophoresis device. We share our experience with a diverse range of fungi that have been treated with the electroculturomics approach reported herein. We suggest that this line of inquiry can be extended to electrotranscriptomics and electrometabolomics by deploying electroculturomics in tandem with multi-omics approaches in the future. This article makes a specific contribution to fungal microbiology, and a broader contribution to advance the theory and practice of the field of electroculturomics emerging in 21st-century microbiology and ecology research.