シングルセル解析技術を用いた腸内ファージの生態系解明

• Project/Area Number: 18K14682
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43050:Genome biology-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 西嶋 傑 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 産総研特別研究員 (70784627)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: ファージ / 腸内細菌叢 / メタゲノム解析 / バイローム / シングルセル解析

Outline of Annual Research Achievements

ヒト腸内に存在するファージの網羅的なリファレンスゲノムセットを作成するため、下記1-3)パイプラインを構築しゲノム配列の収集を行った。1) Genbank (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/)、IMG/VR (https://img.jgi.doe.gov/cgi-bin/vr/main.cgi)データベースから全ファージゲノムデータの収集。2) NCBIのSRAからダウンロードした先行研究のヒト腸内viromeデータ（Norman JM et al 2015, Shkoporov AN et al 2018）をアセンブリすることで、完全ファージゲノムと考えられる環状コンティグを取得。3) ヒト腸内細菌叢のメタゲノムデータをアセンブリし、得られた環状コンティグの中からDeepVirFinder、VirSorter、ファージに特異的な遺伝子 (terminase, capsid and tail protein)の情報等を用いてファージゲノムを取得。1-3)のパイプラインから得られた全ゲノム配列を>95% identity, >85% alignment coverageでクラスタリングすることで、vOTUs (Viral operational units)を得た。
これらのvOTUsにヒト腸内細菌叢のメタゲノムデータをマッピングすることで、1被験者当たりから検出されるvOTU数や、ヒト腸内に豊富に存在する今まで知られていなかった未知の系統を明らかにした。今後各被験者のメタデータとの関連解析を行うことで、ヒトの生理状態や疾患と関連するヒト腸内ファージが明らかになると期待される。