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【特集】 センシングバイオロジー―生命科学そして医療を支えるセンシング技術―
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特集にあたって―「センシングバイオロジー」とは何か?―
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三林浩二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
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センシングバイオロジーのための非侵襲・無意識計測用デバイス
Bio-device for Non-invasive and Non-conscious Monitoring in Sensing Biology
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三林浩二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
センシングバイオロジーでは生体の状態や疾病情報をリアルタイムに計測することが重要である。特に採血や体液採取を行わない非侵襲的な方法,そして被験者が生体計測を意識させない無意識計測が必要と考える。本稿では,非侵襲・無意識計測を目的に開発したウエアラブルセンサと生体臭計測用の生化学式ガスセンサを概説する。
【目次】
1. はじめに
2. ウエアラブル化学/バイオセンサ
2.1 涙液グルコース計測のためのウエアラブルバイオセンサ
2.2 コンタクトレンズ型バイオセンサ
3. 生体由来の揮発性化学情報(生体臭)のためのバイオスニファ
3.1 スティック型バイオスニファ(生化学式ガスセンサ)
3.2 スティック型バイオスニファによる呼気計測
3.3 UV-LEDを用いたNADH蛍光検出による生化学式ガスセンサ
4. おわりに
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量子ドットを用いた脂肪組織由来幹細胞のバイオイメージング
Bioimaging of Adipose Tissue-derived Stem Cells Using Quantum Dots
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鏡味幸真(名古屋大学 大学院工学研究科 前期博士課程)
渡辺将生(名古屋大学 大学院工学研究科 前期博士課程)
湯川博(名古屋大学 大学院医学系研究科 後期博士課程)
加地範匡(名古屋大学 大学院工学研究科 助教)
岡本行広(名古屋大学 大学院工学研究科 助教)
渡慶次学(名古屋大学 大学院工学研究科 准教授)
林衆治(名古屋大学 大学院医学系研究科 教授)
馬場嘉信(名古屋大学 大学院工学研究科 教授)
量子ドットとは金属や半導体によって構成される直径1～20nm程度のナノ粒子であり,CdSeなどに代表される半導体量子ドットは蛍光を発する。このような量子ドットは粒子のサイズを変えることで容易に蛍光波長を変化させることができ,従来の有機系蛍光色素と比較して蛍光スペクトルの幅が狭く,光退色性にも優れるといった特徴を持つ。このような優れた光学的特性は,新規の蛍光プローブとして近年非常に注目され,さまざまなバイオ計測に応用されている。特にバイオイメージング用のプローブとしては従来の有機系蛍光色素では困難な測定を可能とする。本稿では,筆者らが行っている幹細胞を用いた再生医療における量子ドットを利用したバイオイメージング応用に関する研究について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 量子ドットについて
3. 量子ドットのバイオイメージング応用
3.1 量子ドットを用いた脂肪組織由来幹細胞ラベリング
3.2 量子ドットの細胞毒性について
3.3 量子ドットの細胞内への取り込み量における経時変化
3.4 量子ドットがもたらすASCsの分化能力への影響
4. おわりに
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マイクロ流体デバイスの開発動向
Trends of Microfluidic Device Development
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叶井正樹((株)島津製作所 基盤技術研究所 係長(主査))
微少量の試料を対象としたマイクロ流体デバイスの研究開発が盛んに行われており,特に近年はDNA,タンパク,細胞を対象としたライフサイエンス応用に関する報告が多数なされている。本稿では,ライフサイエンス応用に関連したマイクロ流体デバイスの特徴,および開発動向について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. チップ電気泳動
3. マイクロバルブを集積化したマイクロ流体デバイス
4. 混相系流体を利用したマイクロ流体デバイス
5. おわりに
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ユビキタス生体分子センサー
Ubiquitous Biomolecule Sensing System
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岩崎弦(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主任研究員)
瀬山倫子(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 研究主任)
堀内勉(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主任研究員)
三浦達(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所)
高橋淳一(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主任研究員)
芳賀恒之(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主幹研究員)
生体分子の種類や濃度の測定は,医療診断,食品管理,環境モニタリングなどの基本的な情報を得るために必要である。このような測定を時と場所を選ばず行い,情報を通信網でやり取りすることができれば,結果を元に必要な場所と時間で迅速な処置や効果的な管理が可能になるだろう。筆者らは,この様な生体分子の情報をどこでもすぐに得られる情報通信網の入り口となるセンサー(=ユビキタス生体分子センサー)を実現するため,小型装置と使い捨ての測定チップを組み合わせたセンサーシステムを開発している。本稿では,このセンサーシステムの特徴と,菌判別センサーとして用いた酪農分野での応用について紹介する。
【目次】
1. はじめに:ユビキタス生体分子センサー
2. 表面プラズモン共鳴(SPR)センサーによる抗原抗体反応の検出
3. 自己送液機能を集積した測定チップ
4. 菌判別センサーへの応用
5. おわりに
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オンチップ・セロミクス技術を用いた細胞からのセンシング・バイオロジー
Cell-based Sensing Biology Using On-Chip Cellomics Technology
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安田賢二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
臓器や組織を構成する細胞各々の機能を1細胞レベルで計測することは,生命システムの理解のみならず,医療への応用展開をする上で重要である。1細胞から構成的に細胞ネットワークモデルを構成的に構築して,非侵襲に細胞機能を計測するオンチップ・セロミクス技術を駆使したセンシング・バイオロジーについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. オンチップセロミクス計測技術:構成的アプローチによる細胞からの生命システムの理解
3. オンチップセロミクス計測:オンチップ細胞ネットワーク計測技術
4. オンチップセロミクス計測技術の応用:創薬スクリーニングシステム
5. おわりに
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バイオ材料を扱いやすくするビーズ化技術
Bead Technology for Easy Handling of Biomaterials
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津田行子(東京大学 生産技術研究所 マイクロメカトロニクス国際研究センター 特任助教;Life BEANSセンター BEANSプロジェクト)
森本雄矢(東京大学 生産技術研究所 マイクロメカトロニクス国際研究センター 大学院生)
竹内昌治(東京大学 生産技術研究所 マイクロメカトロニクス国際研究センター 准教授;Life BEANSセンター BEANSプロジェクト)
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と聞くと硬い材料を想像しがちだが,本稿では,柔らかくて繊細な生物試料を扱いやすくする,MEMSとバイオの新しい融合研究成果について報告する。
【目次】
1. はじめに
2. 均一直径液滴生成のためのマイクロ流路デバイス
3. 生物試料のマイクロカプセル化プロセス
3.1 中空カプセル
3.2 細胞ビーズ
4. 特定のビーズの取り出しを可能とするダイナミックマイクロアレイ
5. おわりに
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個の医療への課題
Issues of Personalized Medicine
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伊藤哲(東京医科歯科大学 非常勤講師)
「個の医療」が叫ばれて以来,研究開発が進展してきたが,実際に利用されている情報があまりに少ないことの反省として,研究者側と患者側がイメージしている内容に乖離が出ているのではないかとの視点から,現状を整理してみた。患者側はあくまで,自分に最も有利な治療方針への情報(快方への前提で)を期待しているが,研究者側はあくまで正確な情報提供ということで,快方を前提としていない。研究が進むにつれ,状況把握が出きてきており,それなりに追加修正が出ているが,まだまだ期待からは遠い。治療無効例に対する研究課題が明確になるにつれ,新たなアプローチが始まっていることを実感できるように,少ないが文献を拾ってみた。今後の参考になれば幸いである。
【目次】
1. はじめに
2. 個の医療:現状認識
3. 必須の情報 vs. 推奨の情報
4. 無効予測に対する手立てへ
5. おわりに
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BIO R&D
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ゴミゼロ型バイオエタノール生産
Production of Bio-ethanol by Solid State Fermentation of Cellulosic Biomass
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北本宏子((独)農業環境技術研究所 生物生態機能研究領域 主任研究員)
堀田光生((独)農業環境技術研究所 生物生態機能研究領域 主任研究員)
地球温暖化防止のために食糧と競合しないセルロース系バイオマスからエタノールを生産する技術が求められている。生産工程で環境負荷を押さえつつ,エタノールを効率的に生産する方法として,筆者らは,「固体発酵法」の開発を行っている。収穫直後のバイオマスが含む水分と栄養分を利用して,水分が少ない状態で,酵素と微生物の働きでバイオマスの分解とエタノール発酵を行い,エタノール回収後の残さは飼料にする方法である。エタノール回収までの工程で必要なエネルギーの消費を押さえつつ,廃棄物や廃液を出さずに,農家ができる簡単な設備や操作でバイオマスをすべて有効活用する。本稿では,本技術の原理と実用化の可能性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. セルロースからエタノールを生産する技術での課題
3. 日本の気候にあった醸造技術の知恵
4. サイレージ発酵における微生物の役割
5. バイオマス固体発酵の原理と可能性
6. 実用化に向けた課題
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RecA-based PCRの開発と応用
The Development and Application of RecA-based PCR
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美川務((独)理化学研究所 生体超分子構造・機能研究協力グループ 専任研究員)
DNAの特定の領域を増幅する方法であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は,今やライフサイエンスや医療の分野で欠かせない。しかし,PCRには誤増幅や増幅困難領域の存在など未解決の問題も多い。本稿では,DNA相同組換えに働くRecA蛋白質をPCRに応用し,これら問題を解決したRecA-based PCRとその応用例を紹介する。
【目次】
1. はじめに:DNA相同組換え
2. RecA蛋白質
3. 現状のPCRの問題点
4. RecA-based PCRの開発
5. RecA-based PCRを利用した一塩基多型検出
6. RecA-based PCRを利用したマルチプレックスPCR
7. おわりに
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連載 たまごバイオ(第7回)
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たまごバイオで活躍する国々
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結城惇((株)アニマルバイオ)
【目次】
1. はじめに
2. 国別発表論文数
2.1 著者の所属国別論文数
2.2 発表論文数上位10か国
2.3 米日型と中国型
2.4 年代別推移の3つのパターン
3. アメリカのたまごバイオ研究
4. 日本のたまごバイオ研究
5. 中国のたまごバイオ研究
6. カナダのたまごバイオ研究
7. その他諸国のたまごバイオ研究
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BIO BUSINESS
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ワクチンの市場
Market of Vaccines
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【目次】
1. 概要
2. 製品市場別動向
2.1 インフルエンザワクチン
2.2 新型インフルエンザワクチン
2.3 麻しん風しん混合(MR)ワクチン
2.4 日本脳炎ワクチン
2.5 ヘモフィルス・インフルエンザb型菌(Hib)ワクチン
2.6 ヒトパピローマウイルス(HPV)ワクチン
2.7 その他ワクチンの開発動向
3. がんワクチンの動向
3.1 がんワクチンの開発動向
3.2 主ながんワクチン
4. 企業動向
4.1 財団法人阪大微生物病研究会
4.2 ディナベック
4.3 イミュノフロンティア
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BIO PRODUCTS
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エリスリトール
Erythritol
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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 生産
4. 需要
5. 価格
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加水分解シルク
Hydrolyzed Silk
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【目次】
1. 概要
1.1 加水分解シルク[520284]
1.2 シルクパウダー[520585]
1.3 シルクセリシン抽出液
2. 製法
3. 生産動向
4.応用例
5.市場動向
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「BIOINDUSTRY」2009年総目次
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2009 Vol.26「BIOINDUSTRY」総目次 1～12月号
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特集にあたって―「センシングバイオロジー」とは何か?―
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三林浩二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
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センシングバイオロジーのための非侵襲・無意識計測用デバイス
Bio-device for Non-invasive and Non-conscious Monitoring in Sensing Biology
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三林浩二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
センシングバイオロジーでは生体の状態や疾病情報をリアルタイムに計測することが重要である。特に採血や体液採取を行わない非侵襲的な方法,そして被験者が生体計測を意識させない無意識計測が必要と考える。本稿では,非侵襲・無意識計測を目的に開発したウエアラブルセンサと生体臭計測用の生化学式ガスセンサを概説する。
【目次】
1. はじめに
2. ウエアラブル化学/バイオセンサ
2.1 涙液グルコース計測のためのウエアラブルバイオセンサ
2.2 コンタクトレンズ型バイオセンサ
3. 生体由来の揮発性化学情報(生体臭)のためのバイオスニファ
3.1 スティック型バイオスニファ(生化学式ガスセンサ)
3.2 スティック型バイオスニファによる呼気計測
3.3 UV-LEDを用いたNADH蛍光検出による生化学式ガスセンサ
4. おわりに
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量子ドットを用いた脂肪組織由来幹細胞のバイオイメージング
Bioimaging of Adipose Tissue-derived Stem Cells Using Quantum Dots
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鏡味幸真(名古屋大学 大学院工学研究科 前期博士課程)
渡辺将生(名古屋大学 大学院工学研究科 前期博士課程)
湯川博(名古屋大学 大学院医学系研究科 後期博士課程)
加地範匡(名古屋大学 大学院工学研究科 助教)
岡本行広(名古屋大学 大学院工学研究科 助教)
渡慶次学(名古屋大学 大学院工学研究科 准教授)
林衆治(名古屋大学 大学院医学系研究科 教授)
馬場嘉信(名古屋大学 大学院工学研究科 教授)
量子ドットとは金属や半導体によって構成される直径1～20nm程度のナノ粒子であり,CdSeなどに代表される半導体量子ドットは蛍光を発する。このような量子ドットは粒子のサイズを変えることで容易に蛍光波長を変化させることができ,従来の有機系蛍光色素と比較して蛍光スペクトルの幅が狭く,光退色性にも優れるといった特徴を持つ。このような優れた光学的特性は,新規の蛍光プローブとして近年非常に注目され,さまざまなバイオ計測に応用されている。特にバイオイメージング用のプローブとしては従来の有機系蛍光色素では困難な測定を可能とする。本稿では,筆者らが行っている幹細胞を用いた再生医療における量子ドットを利用したバイオイメージング応用に関する研究について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 量子ドットについて
3. 量子ドットのバイオイメージング応用
3.1 量子ドットを用いた脂肪組織由来幹細胞ラベリング
3.2 量子ドットの細胞毒性について
3.3 量子ドットの細胞内への取り込み量における経時変化
3.4 量子ドットがもたらすASCsの分化能力への影響
4. おわりに
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マイクロ流体デバイスの開発動向
Trends of Microfluidic Device Development
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叶井正樹((株)島津製作所 基盤技術研究所 係長(主査))
微少量の試料を対象としたマイクロ流体デバイスの研究開発が盛んに行われており,特に近年はDNA,タンパク,細胞を対象としたライフサイエンス応用に関する報告が多数なされている。本稿では,ライフサイエンス応用に関連したマイクロ流体デバイスの特徴,および開発動向について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. チップ電気泳動
3. マイクロバルブを集積化したマイクロ流体デバイス
4. 混相系流体を利用したマイクロ流体デバイス
5. おわりに
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ユビキタス生体分子センサー
Ubiquitous Biomolecule Sensing System
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岩崎弦(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主任研究員)
瀬山倫子(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 研究主任)
堀内勉(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主任研究員)
三浦達(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所)
高橋淳一(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主任研究員)
芳賀恒之(日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 主幹研究員)
生体分子の種類や濃度の測定は,医療診断,食品管理,環境モニタリングなどの基本的な情報を得るために必要である。このような測定を時と場所を選ばず行い,情報を通信網でやり取りすることができれば,結果を元に必要な場所と時間で迅速な処置や効果的な管理が可能になるだろう。筆者らは,この様な生体分子の情報をどこでもすぐに得られる情報通信網の入り口となるセンサー(=ユビキタス生体分子センサー)を実現するため,小型装置と使い捨ての測定チップを組み合わせたセンサーシステムを開発している。本稿では,このセンサーシステムの特徴と,菌判別センサーとして用いた酪農分野での応用について紹介する。
【目次】
1. はじめに:ユビキタス生体分子センサー
2. 表面プラズモン共鳴(SPR)センサーによる抗原抗体反応の検出
3. 自己送液機能を集積した測定チップ
4. 菌判別センサーへの応用
5. おわりに
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オンチップ・セロミクス技術を用いた細胞からのセンシング・バイオロジー
Cell-based Sensing Biology Using On-Chip Cellomics Technology
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安田賢二(東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授)
臓器や組織を構成する細胞各々の機能を1細胞レベルで計測することは,生命システムの理解のみならず,医療への応用展開をする上で重要である。1細胞から構成的に細胞ネットワークモデルを構成的に構築して,非侵襲に細胞機能を計測するオンチップ・セロミクス技術を駆使したセンシング・バイオロジーについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. オンチップセロミクス計測技術:構成的アプローチによる細胞からの生命システムの理解
3. オンチップセロミクス計測:オンチップ細胞ネットワーク計測技術
4. オンチップセロミクス計測技術の応用:創薬スクリーニングシステム
5. おわりに
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バイオ材料を扱いやすくするビーズ化技術
Bead Technology for Easy Handling of Biomaterials
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津田行子(東京大学 生産技術研究所 マイクロメカトロニクス国際研究センター 特任助教;Life BEANSセンター BEANSプロジェクト)
森本雄矢(東京大学 生産技術研究所 マイクロメカトロニクス国際研究センター 大学院生)
竹内昌治(東京大学 生産技術研究所 マイクロメカトロニクス国際研究センター 准教授;Life BEANSセンター BEANSプロジェクト)
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)と聞くと硬い材料を想像しがちだが,本稿では,柔らかくて繊細な生物試料を扱いやすくする,MEMSとバイオの新しい融合研究成果について報告する。
【目次】
1. はじめに
2. 均一直径液滴生成のためのマイクロ流路デバイス
3. 生物試料のマイクロカプセル化プロセス
3.1 中空カプセル
3.2 細胞ビーズ
4. 特定のビーズの取り出しを可能とするダイナミックマイクロアレイ
5. おわりに
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個の医療への課題
Issues of Personalized Medicine
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伊藤哲(東京医科歯科大学 非常勤講師)
「個の医療」が叫ばれて以来,研究開発が進展してきたが,実際に利用されている情報があまりに少ないことの反省として,研究者側と患者側がイメージしている内容に乖離が出ているのではないかとの視点から,現状を整理してみた。患者側はあくまで,自分に最も有利な治療方針への情報(快方への前提で)を期待しているが,研究者側はあくまで正確な情報提供ということで,快方を前提としていない。研究が進むにつれ,状況把握が出きてきており,それなりに追加修正が出ているが,まだまだ期待からは遠い。治療無効例に対する研究課題が明確になるにつれ,新たなアプローチが始まっていることを実感できるように,少ないが文献を拾ってみた。今後の参考になれば幸いである。
【目次】
1. はじめに
2. 個の医療:現状認識
3. 必須の情報 vs. 推奨の情報
4. 無効予測に対する手立てへ
5. おわりに
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BIO R&D
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ゴミゼロ型バイオエタノール生産
Production of Bio-ethanol by Solid State Fermentation of Cellulosic Biomass
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北本宏子((独)農業環境技術研究所 生物生態機能研究領域 主任研究員)
堀田光生((独)農業環境技術研究所 生物生態機能研究領域 主任研究員)
地球温暖化防止のために食糧と競合しないセルロース系バイオマスからエタノールを生産する技術が求められている。生産工程で環境負荷を押さえつつ,エタノールを効率的に生産する方法として,筆者らは,「固体発酵法」の開発を行っている。収穫直後のバイオマスが含む水分と栄養分を利用して,水分が少ない状態で,酵素と微生物の働きでバイオマスの分解とエタノール発酵を行い,エタノール回収後の残さは飼料にする方法である。エタノール回収までの工程で必要なエネルギーの消費を押さえつつ,廃棄物や廃液を出さずに,農家ができる簡単な設備や操作でバイオマスをすべて有効活用する。本稿では,本技術の原理と実用化の可能性について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. セルロースからエタノールを生産する技術での課題
3. 日本の気候にあった醸造技術の知恵
4. サイレージ発酵における微生物の役割
5. バイオマス固体発酵の原理と可能性
6. 実用化に向けた課題
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RecA-based PCRの開発と応用
The Development and Application of RecA-based PCR
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美川務((独)理化学研究所 生体超分子構造・機能研究協力グループ 専任研究員)
DNAの特定の領域を増幅する方法であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は,今やライフサイエンスや医療の分野で欠かせない。しかし,PCRには誤増幅や増幅困難領域の存在など未解決の問題も多い。本稿では,DNA相同組換えに働くRecA蛋白質をPCRに応用し,これら問題を解決したRecA-based PCRとその応用例を紹介する。
【目次】
1. はじめに:DNA相同組換え
2. RecA蛋白質
3. 現状のPCRの問題点
4. RecA-based PCRの開発
5. RecA-based PCRを利用した一塩基多型検出
6. RecA-based PCRを利用したマルチプレックスPCR
7. おわりに
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連載 たまごバイオ(第7回)
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たまごバイオで活躍する国々
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結城惇((株)アニマルバイオ)
【目次】
1. はじめに
2. 国別発表論文数
2.1 著者の所属国別論文数
2.2 発表論文数上位10か国
2.3 米日型と中国型
2.4 年代別推移の3つのパターン
3. アメリカのたまごバイオ研究
4. 日本のたまごバイオ研究
5. 中国のたまごバイオ研究
6. カナダのたまごバイオ研究
7. その他諸国のたまごバイオ研究
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BIO BUSINESS
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ワクチンの市場
Market of Vaccines
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【目次】
1. 概要
2. 製品市場別動向
2.1 インフルエンザワクチン
2.2 新型インフルエンザワクチン
2.3 麻しん風しん混合(MR)ワクチン
2.4 日本脳炎ワクチン
2.5 ヘモフィルス・インフルエンザb型菌(Hib)ワクチン
2.6 ヒトパピローマウイルス(HPV)ワクチン
2.7 その他ワクチンの開発動向
3. がんワクチンの動向
3.1 がんワクチンの開発動向
3.2 主ながんワクチン
4. 企業動向
4.1 財団法人阪大微生物病研究会
4.2 ディナベック
4.3 イミュノフロンティア
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BIO PRODUCTS
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エリスリトール
Erythritol
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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 生産
4. 需要
5. 価格
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加水分解シルク
Hydrolyzed Silk
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【目次】
1. 概要
1.1 加水分解シルク[520284]
1.2 シルクパウダー[520585]
1.3 シルクセリシン抽出液
2. 製法
3. 生産動向
4.応用例
5.市場動向
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「BIOINDUSTRY」2009年総目次
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2009 Vol.26「BIOINDUSTRY」総目次 1～12月号
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