大腸がんの内視鏡生検検体を用いた腸内細菌機能の定量化による発がんへの関与の解明
| Project/Area Number |
19K08416
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 53010:Gastroenterology-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水谷 紗弥佳 東京工業大学, 生命理工学院, 研究員 (70790278)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 大腸がん / 内視鏡生検 / 腸内細菌 / メタゲノム / メタトランスクリプトーム |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの腸内には数千種、100兆個もの腸内細菌が生息し、他の種類の腸内細菌との間で数のバランスを保ちながらひとつの生態系を形成している。腸内細菌はヒトの健康維持に欠かせない役割を持つ一方、菌組成のバランスが崩れた場合には大腸がんを含む様々な疾患の要因にもなる。本研究代表者らが大腸がん患者の糞便を用いて行った研究では、大腸がんの初期段階であるポリープや粘膜内がんを有する患者の糞便中に硫黄細菌やアミノ酸腐敗菌が多く検出された。本研究では、これらの細菌が発がんの要因であることを定量的に明らかにするため、大腸がん患者の粘膜生検（腫瘍部位と正常部位）を用いたメタゲノム・メタトランスクリプトーム解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究代表者らはこれまで、国立がん研究センターとの共同研究で、大腸がん患者から収集した便検体を元に大規模にメタゲノム解析を行なってきた。しかしながら、便検体を用いたマルチオミクス解析は、大腸全体の腸内細菌叢を俯瞰的に解析するには有用であるが、大腸腫瘍に局在する細菌を検出することはできない。そこで本研究では、大腸腫瘍や、その前がん病変であるポリープに局在する細菌やその遺伝子機能を網羅的に明らかにすることを目的として、大腸内視鏡生検検体を用いたメタゲノム・メタトランスクリプトーム解析などのオミクス解析の方法論確立のためのパイロット研究を行う。便検体を用いたオミクス解析はDNA・RNAの抽出方法やデータ解析のプロトコルが確立されつつある。しかしながら、その他の臨床検体（組織、血液、唾液、皮膚など）には、ヒト由来の物質が大量に含まれるため、細菌由来のDNA・RNAの取得が困難であり、細菌由来のDNAやRNAを大量に必要とするショットガンメタゲノム解析やメタトランスクリプトーム解析の標準方法は確立されていない。そこで本研究では、大腸生検検体を用いた腸内細菌由来DNA・RNA抽出プロトコルの構築を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
予備実験として、希少性の低い材料でRNAの抽出プロトコルを検証した。マウスの腸管粘膜から全RNAを抽出し、Poly(A)濃縮法によりマウス由来RNAを除去し、細菌由来RNAの取得を試みた。しかしながら、ショットガンシーケンスに十分な量のRNAを取得することは困難であった。次に、大腸内視鏡下生検により大腸がん患者から新たに収集したポリープ３検体を用い、ショットガンメタゲノム用のキットを用いてDNA・RNAを取得した。その結果、RNAの品質は十分ではなかったが、DNAは高品質のものが取得できたため、次世代シーケンサによるショットガンメタゲノム解析を行なった。現在、シーケンスデータ中の腸内細菌画分の割合や、細菌の系統組成の算出などを行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度にショットガンシーケンスを行なった３検体について、腸内細菌由来DNA画分の割合や、その内容を情報学的に算出し、現在のプロトコルの有用性を評価する。腸内細菌の系統組成や遺伝子機能組成の算出に十分なデータ量が取得できていた場合は、さらに多くの検体に適用する。データ量が不十分であった場合は、他の方法を試みる。近年、便以外の臨床検体（組織、血液、唾液、皮膚など）を用いたメタゲノム・メタトランスクリプトーム解析が世界中で提案されつつあるため、それらを精査し、本研究に応用する。
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Report
(4 results)
Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Surgical Treatment for Colorectal Cancer Partially Restores Gut Microbiome and Metabolome Traits.2022
Author(s)
Shiroma H, Shiba S, Erawijantari PP, Takamaru H, Yamada M, Sakamoto T, Kanemitsu Y, Mizutani S, Soga T, Saito Y, Shibata T, Fukuda S, Yachida S, Yamada T.
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Journal Title
mSystems
Volume: 7
Issue: 2
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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