パレオゲノミクス解析プラットフォーム開発とその応用

Planned Research

Project Area	A New Archaeology Initiative to Elucidate the Formation Process of Chinese Civilization
Project/Area Number	20H05822
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (I)
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	覚張隆史金沢大学, 古代文明・文化資源学研究所, 助教 (70749530)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中込滋樹金沢大学, 古代文明・文化資源学研究所, 客員准教授 (40625208) 石谷孔司国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40826062) 澤藤りかい総合研究大学院大学, 統合進化科学研究センター, 日本学術振興会特別研究員(CPD) (50814612) 和久大介東京農業大学, 国際食料情報学部, 助教 (60793578)
Project Period (FY)	2020-11-19 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥91,130,000 (Direct Cost: ¥70,100,000、Indirect Cost: ¥21,030,000) Fiscal Year 2024: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000) Fiscal Year 2023: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000) Fiscal Year 2022: ¥19,890,000 (Direct Cost: ¥15,300,000、Indirect Cost: ¥4,590,000) Fiscal Year 2021: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000) Fiscal Year 2020: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Keywords	パレオゲノミクス / 中国考古学 / 遺跡出土骨 / 新石器時代後期 / 古代ゲノム / 新石器時代 / 古人骨 / 東アジア / 中国 / 日本
Outline of Research at the Start	古代中国内外との文化的ハイブリディティ形成過程において、社会の最小単位である個人が他地域文明の個人とどの様に接触し、その交流が各地域文化内でどの様に社会的に受容されていたか、その実態は未だ不明な点が多い。また、西方からの古代中国への文化的インパクトが生じる過程では、もともと中国にはいなかった家畜・野生種・微生物も併せて侵入してきたと考えられる。これら多様な生物群の伝播ルートは、未だその実態を示す直接的な証拠は得られていない。本計画研究では、大規模な古代ゲノムデータ解析を可能とする専用プラットフォームを構築することで、古代中国文明形成期における中国内外のハイブリディティの可視化を試みる。
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、古代ゲノム解析プラットフォームの開発と既報の中国新石器時代の遺跡出土人骨のゲノムデータ収集を上半期に進めた。先行研究で公開されている中国新石器時代のfastqファイルを、新たに設置した古代ゲノム解析専用サーバーでbamファイルに変換し、これから得られる予定のショットガンシーケンスのゲノムデータを迅速に解析できるように準備を進めた。また、西側からの中国への遺伝的寄与を評価するために、そのリファレンスとしてキルギス及びウズベキスタンの遺跡出土人骨のDNA分析を実施した。これらの試料からヒト由来DNA含有率が90%を超えるDNA抽出液を得ることに成功し、このDNA抽出液からゲノムデータの取得を実施した。中国の試料分析において、現地調査がコロナの感染拡大で実施できなかったため、古代ゲノム解析プラットフォームの開発に注力した。オンサイト型次世代シーケンサーであるオックスフォードナノポア社の次世代シーケンサーを導入し、超低分子である古代DNA分子をターゲットにしたゲノムデータ取得の手法の検討を進めた。ナノポアシーケンサーは高分子DNAのゲノムデータ取得に有用であり、低分子DNAからゲノムデータ取得をするためには、低分子DNAをリガーゼでタンデムに結合させ、あえてキメラ上の高分子DNAを合成し、データ取得する必要がある。さらに、これらキメラ配列をデータ解析によって低分子DNAの元の配列に再構築させる必要がある。これらの前処理条件の検討と、新たな解析ソフトウェア開発を進めた。また、新たにイルミナ社の次世代シーケンサーを金沢大学に設置し、本プロジェクトで新規にサンプリングした際に分析を円滑にするための環境整備をおこなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度の予定として、2月までに海外調査（中国）および新規資料の分析を行い、3月までに解析を進める予定であったが、コロナ感染拡大の状況が悪化したために、中国調査及び新規資料のサンプリングができなかった。一方で、古代ゲノム解析プラットフォームを先行して準備を進めたために、解析環境は予定よりも早く整備することができた。また、中国新石器時代の遺跡出土人骨のゲノムデータが中国人研究者により公開されてきており、中国以外の遺跡出土人骨のゲノムデータを取得し、公開された中国新石器時代遺跡出土人骨のゲノムデータと比較・再解析することで、新しい結果が得られる可能性が出てきたことから、おおむね順調に進展していると考えている。
Strategy for Future Research Activity	本年度では中国における新規資料のサンプリングができなかった点で、本科研でどこまで分析が可能か柔軟に対応する必要がある。コロナ感染状況が今後改善されるか不透明な状況であり、最悪は中国調査自体ができないことも想定して、研究計画を練り直す必要がある。コロナ感染拡大前にサンプリングしていた遺跡出土試料から追加でゲノムデータを取得することや、中国における研究のカウンターパートである中国社会科学院の古代DNA研究室と連携して、遺跡出土動物骨のゲノムデータの取得及び解析を進める必要があると考えている。これらの解析を進めるためには現状設置している解析サーバーのみでは処理能力が不足しているため、新たな大規模ストレージサーバーを設置して、解析環境の整備を早急に進める必要があると考えている。