2025/04/23 更新

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タケヤマ ハルコ
竹山 春子
所属
理工学術院 先進理工学部
職名
教授
学位
博士(工学) ( 東京農工大学 )
メールアドレス
メールアドレス

委員歴

  • 2024年10月
    -
    継続中

    外務省  「外交・安全保障調査研究事業費補助金」及び「国際共同研究支援事業費補助金」審査・評価委員会委員

  • 2023年05月
    -
    継続中

    国立研究開発法人科学技術振興機構  先端国際共同研究推進事業:バイオ分野PO

  • 2023年05月
    -
    継続中

    国立研究開発法人科学技術振興機構  共創の場形成支援プログラムアドバイザー

  • 2021年05月
    -
    継続中

    (公社)日本生物工学会  理事

  • 2021年05月
    -
    継続中

    国立研究開発法人科学技術振興機構  戦略的創造研究推進事業CREST「データ駆動・AI駆動を中心としたデジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新」領域アドバイザー

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所属学協会

  •  
     
     

    日本農芸化学会

  •  
     
     

    日本分子生物学会

  •  
     
     

    日本生体磁気学会

  •  
     
     

    環境バイオテクノロジー学会

  •  
     
     

    化学生物総合管理学会

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研究キーワード

  • マリンバイオテクノロジー、遺伝子工学、分子生物学、微生物工学、環境ゲノム工学、バイオマスエネルギー、バイオセンサー、バイオ計測

受賞

  • 令和 5 年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞(研究部門)

    2023年04月   文部科学省   シングルセル技術による環 境有用微生物の深層解析研究  

    受賞者: 竹山春子

  • 早稲田大学リサーチアワード

    2023年02月   早稲田大学   土壌微生物叢アトラスに基づいた環境制御による循環型協生農業プラットフォーム構築  

  • 生物工学功績賞

    2021年06月   (公社)日本生物工学会   環境微生物資源の有効利用のためのシングルセル解析技術の開発と展開研究  

    受賞者: 竹山春子

  • マリンバイオテクノロジー学会賞

    2021年05月   マリンバイオテクノロジー学会   「環境微生物叢高解像度解析を目指した新規シングルセル解析技術の開発  

    受賞者: 竹山春子

 

論文

  • vClean: assessing virus sequence contamination in viral genomes.

    Ryota Wagatsuma, Yohei Nishikawa, Masahito Hosokawa, Haruko Takeyama

    NAR genomics and bioinformatics   7 ( 1 ) lqae185  2025年03月  [国際誌]

     概要を見る

    Recent advancements in viral metagenomics and single-virus genomics have improved our ability to obtain the draft genomes of environmental viruses. However, these methods can introduce virus sequence contaminations into viral genomes when short, fragmented partial sequences are present in the assembled contigs. These contaminations can lead to incorrect analyses; however, practical detection tools are lacking. In this study, we introduce vClean, a novel automated tool that detects contaminations in viral genomes. By applying machine learning to the nucleotide sequence features and gene patterns of the input viral genome, vClean could identify contaminations. Specifically, for tailed double-stranded DNA phages, we attempted accurate predictions by defining single-copy-like genes and counting their duplications. We evaluated the performance of vClean using simulated datasets derived from complete reference genomes, achieving a binary accuracy of 0.932. When vClean was applied to 4693 genomes of medium or higher quality derived from public ocean metagenomic data, 1604 genomes (34.2%) were identified as contaminated. We also demonstrated that vClean can detect contamination in single-virus genome data obtained from river water. vClean provides a new benchmark for quality control of environmental viral genomes and has the potential to become an essential tool for environmental viral genome analysis.

    DOI PubMed

    Scopus

  • Metagenomic profiling of antibiotic resistance genes and their associations with the bacterial community along the Kanda River, an urban river in Japan

    Chang Xiao, Keigo Ide, Hiroko Matsunaga, Masato Kogawa, Ryota Wagatsuma, Haruko Takeyama

    Journal of Bioscience and Bioengineering    2024年11月

    DOI

    Scopus

  • In Situ Raman Hyperspectral Analysis of Microbial Colonies for Secondary Metabolites Screening.

    Shunnosuke Suwa, Masahiro Ando, Takuji Nakashima, Shumpei Horii, Toyoaki Anai, Haruko Takeyama

    Analytical chemistry   96 ( 37 ) 14909 - 14917  2024年09月  [国際誌]

     概要を見る

    Since the discovery of penicillin, a vast array of microbial antibiotics has been identified and applied in the medical field. Globally, the search for drug candidates via microbial screening is ongoing. Traditional screening methods, however, are time-consuming and require labor-intensive sample processing, significantly reducing throughput. This research introduces a Raman spectroscopy-based screening system tailored to the in situ analysis of microbial colonies on solid culture media. Employing multivariate curve resolution-alternating least-squares (MCR-ALS) for spectral decomposition, our approach reveals the production of secondary metabolites at the single colony level. We enhanced the microbial culture method, enabling direct, high signal-to-noise (S/N) ratio Raman spectroscopic measurements of colonies of Escherichia coli and actinomycetes species. Through semisupervised MCR analysis using the known spectra of actinorhodin and undecylprodigiosin as references, we accurately assessed the production of these compounds by Streptomyces coelicolor A3(2). Furthermore, we herein successfully detected the production of amphotericin B by Streptomyces nodosus, even in the absence of prior spectral information. This demonstrates the potential of our technique in the discovery of secondary metabolites. In addition to enabling the detection of the above-mentioned compounds, this analysis revealed the heterogeneity of the spatial distribution of their production in each colony. Our technique makes a significant contribution to the advancement of microbial screening, offering a rapid, efficient alternative to conventional methods and opening avenues for secondary metabolites discovery.

    DOI PubMed

    Scopus

  • Metagenomic Insights Reveal Unrecognized Diversity of Entotheonella in Japanese Theonella Sponges.

    Sota Yamabe, Kazutoshi Yoshitake, Akihiro Ninomiya, Jörn Piel, Haruko Takeyama, Shigeki Matsunaga, Kentaro Takada

    Marine biotechnology (New York, N.Y.)    2024年08月  [国際誌]

     概要を見る

    Numerous biologically active natural products have been discovered from marine sponges, particularly from Theonella swinhoei, which is known to be a prolific source of natural products such as polyketides and peptides. Recent studies have revealed that many of these natural products are biosynthesized by Candidatus Entotheonella phylotypes, which are uncultivated symbionts within T. swinhoei. Consequently, Entotheonella is considered an untapped biochemical resource. In this study, we conducted metagenomic analyses to assess the diversity of Entotheonella in two T. swinhoei Y and two T. swinhoei W (Y and W referring to the yellow and white interior of the sponge, respectively), after separating filamentous bacteria using density gradient centrifugation. We obtained five Entotheonella metagenome-assembled genomes (MAGs) from filamentous bacteria-enriched fractions. Notably, one of these MAGs is significantly different from previously reported Entotheonella variants. Additionally, we identified closely related Entotheonella members present across different chemotypes of T. swinhoei. Thus, our metagenomic insights reveal that the diversity of Entotheonella within Theonella sponges is greater than previously recognized.

    DOI PubMed

    Scopus

  • LC-Ramanを用いた放線菌二次代謝産物の新規探索手法

    京谷 拓磨, 中島 琢自, 安藤 正浩, 竹山 春子

    日本生物工学会大会講演要旨集   2024年   121 - 121  2024年08月

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書籍等出版物

  • 細胞

    安藤正浩、竹山春子( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 生理活性物質生産菌のスクリーニングプラットフォーム構築)

    北隆館  2022年11月

  • 海の生物と環境をどう守るか : 海洋生物多様性をめぐる国連での攻防

    竹山春子( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 海洋遺伝資源の利活用の進展)

    西日本出版社  2022年10月 ISBN: 9784908443442

  • Precision Medicine

    竹山春子, 西川洋平, 堀井俊平( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 新規生理活性物質生産菌のハイスループット スクリーニングプラットフォーム構築)

    北隆館  2021年06月

  • 日本乳酸菌学会誌

    西川洋平, 細川正人, 小川雅人, 竹山春子( 担当: 分担執筆,  担当範囲: 環境細菌のシングルセルゲノム解析—微小液滴を用いたゲノム解析手法とその応用例—)

    日本乳酸菌学会  2021年04月

  • シングルセル解析でなにがわかるか

    竹山, 春子, 細川, 正人

    化学同人  2020年07月 ISBN: 9784759817348

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講演・口頭発表等

  • Advanced Technologies for Unraveling Microbial Functions: Developments in Single-Cell Omics

    Haruko Takeyama  [招待有り]

    Kobe University EGBRC International Symposium  

    発表年月: 2025年01月

  • シングルセル解析により微生物パワーを紐解く

    竹山春子  [招待有り]

    第15回 遺伝子検査活用セミナー  

    発表年月: 2024年12月

  • ムーンショット型農林水産研究開発事業 「土壌微生物叢アトラスに基づいた環境制御による 循環型協生農業プラットフォーム構築」 の動向

    竹山春子

    第 4 回 循環型協生農業プラットフォーム 社会連携アグリフォーラム 未来への挑戦・あふれる活力・輝く未来型農業  

    発表年月: 2024年12月

  • ムーンショット型農林水産研究開発事業 「土壌微生物叢アトラスに基づいた環境制御による 循環型協生農業プラットフォーム構築」 の研究領域と事業構想案につい

    竹山春子

    アグリビジネス創出フェア・セミナー  

    発表年月: 2024年11月

  • The Fascinating World of Microorganisms Revealed by Single-Cell Omics Analysis

     [招待有り]

    医用分光学研究会 - Raman Workshop  

    発表年月: 2024年11月

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 土壌微生物叢アトラスに基づいた環境制御による循環型協生農業プラットフォーム構築

    国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構  ムーンショット型研究開発制度

    研究期間:

    2020年12月
    -
    2030年03月
     

  • 日本海溝乱泥流物質供給システムと超深海・海底下微生物生態系との広域時空相関の解明

    日本学術振興会  科学研究費助成事業

    研究期間:

    2022年04月
    -
    2025年03月
     

    稲垣 史生, 竹山 春子, 星野 辰彦, 田中 周平, 西川 洋平

  • シングルセルメタゲノミクスを活用した臨床・環境試料のマイクロバイオーム解析

    国立研究開発法人日本医療研究開発機構  新興・再興感染症研究基盤創生事業

    研究期間:

    2020年
    -
    2023年03月
     

  • 新規生理活性物質生産株の超ハイスループットスクリーニングプラットフォーム構築

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(S)

    研究期間:

    2017年05月
    -
    2022年03月
     

    竹山 春子, 油谷 幸代, 安藤 正浩, 細川 正人

     概要を見る

    1.微生物二次代謝産物のラマンスペクトラムデータベースの構築
    本年度までに当初予定を前倒し、350種類の化合物の計測を行い、ウェブベースで試験運用DBへのデータ拡充を行った。また、生体試料を対象としたラマン分光測定に向け、市販の顕微ラマン分光計システムの改良・最適化を行った。解析アルゴリズムの開発では多変量スペクトル分解(MCR)を応用することにより、混合物由来の重畳したスペクトルから構成分子各々のスペクトルの分離・抽出・同定を可能にした。また、類似の骨格を持つ生理活性物質でも、官能基などの違いによるスペクトルの変化を捉え、混合物中での各成分の分子同定ができるシステムを構築した。
    2.シングルセル解析のためのドロップレットマイクロフローシステム構築
    真菌・放線菌を標的としたin situシングルセル測定を行い、生理活性物質の同定および菌体内での局在分布を可視化することに世界で初めて成功した。さらに、海外研究室との共同研究として、カイメン共在微生物を標的としたin situシングルセルラマン解析およびシングルセルゲノム解析を組み合わせた解析を行い、二次代謝産物を産生する未培養細菌の同定と全ゲノム情報の獲得を行った。
    3.シングルセルゲノミクスによる新規生理活性物質遺伝子群の解析
    微生物の高精度な性状解析手法として、ドロップレットを用いた新しいシングルセルゲノム解析技術を開発した。本手法により、多様かつ大規模な解析が可能になり、他大学や他の研究機関・企業を含め、当初の予定を超えた幅広い環境微生物への応用が展開された。具体的な応用例として、ヒト・マウス由来腸内細菌、サンゴ・昆虫共生細菌、土壌(土漠・海泥・根圏)細菌、海洋性細菌、感染性細菌、空中浮遊細菌などが挙げられる。また、得られた配列情報を効率的に解析する手法の開発にも並行して取り組んでおり、論文の発表に至っている。

  • 糖尿病個別化予防を加速するマイクロバイオーム解析AIの開発

    厚生労働省  厚労科研費

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2022年03月
     

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Misc

  • LC-Ramanを用いた新規分析手法による天然化合物の探索

    京谷拓磨, 中島琢自, 安藤正浩, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子

    日本化学会春季年会講演予稿集(Web)   104th  2024年

    J-GLOBAL

  • ラマン分光法による放線菌コロニーからの生理活性物質のin situスクリーニング技術の開発

    諏訪駿之介, 諏訪駿之介, 安藤正浩, 中島琢自, 堀井俊平, 松本厚子, 穴井豊昭, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子

    日本化学会春季年会講演予稿集(Web)   104th  2024年

    J-GLOBAL

  • 微生物の迅速な二次代謝産物スクリーニングを目指した,ラマン分光解析技術の開発

    諏訪駿之介, 諏訪駿之介, 安藤正弘, 中島琢自, 堀井俊平, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子

    マリンバイオテクノロジー学会大会講演要旨集   24th  2024年

    J-GLOBAL

  • LC-Ramanを用いた微生物からの効率的な二次代謝産物スクリーニング手法の開発

    京谷拓磨, 中島琢自, 安藤正浩, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子

    マリンバイオテクノロジー学会大会講演要旨集   24th  2024年

    J-GLOBAL

  • ダイズ根内生菌のゲノム解析による植物生育促進細菌の特定

    大西雄貴, 大西雄貴, 西川洋平, 西川洋平, 木伏真子, 木伏真子, 細川正人, 細川正人, 細川正人, 細川正人, 柏木康熙, 柏木康熙, 松本厚子, 中島琢自, 穴井豊昭, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子, 竹山春子

    日本生物工学会大会講演要旨集   76th  2024年

    J-GLOBAL

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現在担当している科目

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社会貢献活動

  • 朝日新聞

    朝日新聞 

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    「お宝遺伝子 一気に捜索 -培養不要のメタゲノム解析」

  • 日経BP

    日経BP 

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    ”NEDOのメタゲノムプロジェクト、データベースなど成果を産業応用へ”

  • 化学と工業

    化学と工業 

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    ”メタゲノムが微生物研究を一変させる”

  • YOMIURI ONLINE

    YOMIURI ONLINE 

     概要を見る

    海洋微生物が持つ無限の力—進化するメタゲノム解析—

  • 日刊工業新聞

    日刊工業新聞 

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    早稲田大学が専門家育成〜早稲田大学規範科学総合研究所

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他学部・他研究科等兼任情報

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバル・エデュケーション・センター

学内研究所・附属機関兼任歴

  • 2024年
     
     

    規範科学総合研究所   プロジェクト研究所所長

  • 2023年
    -
    2024年

    データ科学センター   兼任センター員

  • 2022年
    -
    2024年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

  • 2022年
    -
    2024年

    カーボンニュートラル社会研究教育センター   兼任センター員

特定課題制度(学内資金)

  • 16S rRNA解析による魚介類の腸管および環境水の細菌叢の構造と役割の解明

    2016年  

     概要を見る

    腸内の常在細菌叢は、外部からの病原体の影響を強く受け、侵入防御機構や腸管上皮細胞の分化誘導などの消化管免疫機能の役割を果たしている。魚類の腸内細菌叢(腸内フローラ)には多種多様な細菌叢が存在し、複雑な微生物生態系が形成しているが、その役割についてはほとんど解明されていない。そこで、本研究では、魚類の腸内フローラについて、メタゲノム解析を行い、腸内細菌の種類や組成を明らかにする事を目的とした。このために、今年度はサンプルからのDNA抽出法、16S rRNA遺伝子配列の解析に伴うプロトコルを検証し、今後の研究の基盤となる検討結果を得た。

  • バクテリアシングルセルRNA-seqのためのドロップレットデバイスの開発

    2015年  

     概要を見る

    1細胞トランスクリプトーム解析には、1細胞mRNAからcDNAを合成し、RNA-seqを実施可能とするための全転写産物増幅(WTA)の工程が必須である。本研究では、微生物に特化した1細胞WTA法を開発することを目的とした。具体的には真核細胞用のWTA技術を改変して、Poly(A)鎖配列を持たないバクテリアのmRNAからのcDNA鎖合成と増幅について検討した。この結果、従来法が必要とするmRNA量よりも少ない鋳型量から増幅cDNAライブラリーを構築し、次世代シーケンサーにてトランスクリプトーム解析を実施できる可能性が示唆された。以上より、今後1細胞に対応するための基盤となる検討結果が得られた。

  • 単一細胞解析技術を用いたHIVの感染進行と成立の解析

    2010年  

     概要を見る

    本研究では、二種類のHIV-1の細胞内での感染優位性の違いの解明を行うため、HIV-1のモデルとなるレンチウイルスの作成および単一細胞内の二種類のHIV-1の定量に向けた技術開発を行った。単一細胞レベルでのデジタルPCRを達成するためにCapillary plate PCR (CP-PCR)を開発した。CP-PCRとは多数のポアがあるキャピラリープレート内で単一分子cDNA を個別・並列的に増幅する技術である。CP-PCRでは各ポア内のPCR 産物量がプライマーの数により制限され、各ポア内のPCR産物量が限られるという特徴を持つ。この特徴からPCR産物の濃度を定量することでテンプレート量の解析に繋げることができ、リアルタイムPCR で解析が可能になる。またCP-PCRを行うときにTaqManプローブを加え、PCR後に蛍光を発するポアをカウントすることで定量する方法を検討した。この方法では単一分子のテンプレートcDNAを単一蛍光ポアに置換することができ、微量のcDNAをカウントにより定量することが期待できる。 

  • 環境有害金属のイムノクロマトグラフィーによる新規測定法の開発とその国際標準化

    2010年  

     概要を見る

    カドミウム(Cd)は人体に有害な重金属であり、水道水基準値は3 µg/Lである。Cd濃度の分析法は高額な費用、長い測定時間、専門的な知識と技術、広い分析場所が必要であるため、発展途上国や試料採取場所では微量分析が期待できない状況であり、迅速で簡便な検出・定量法が求められていた。近年コメ中のCd濃度を迅速かつ簡便高感度に定量するイムノクロマトグラフィー(ImC)が開発された。しかしながらImCの定量下界は10 µg/Lで環境基準を分析するには測定段階前に前処理が必要であった。本研究では前処理カラムの保持力および緩衝液の緩衝能の改善などの前処理段階の条件を最適化しImC測定の高精度化および簡易化を実現した。