Development of target-specific bactericidal chimeric phages using a synthetic genome

• Project/Area Number: 19K15740
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Kawauchi Moriyuki 京都大学, 農学研究科, 特定助教 (70771294)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: バクテリオファージ / ファージ / 人工合成 / 酵母 / CRISPR/Cas13 / ファージセラピー / 大腸菌

Outline of Research at the Start

本研究では、ファージの人工合成技術の確立及びCRISPR-Cas13a搭載ファージの合成を実施する。加えて、合成したファージの殺菌活性を検証し、将来のファージセラピーへの応用について、その可能性を検討する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop target-specific bactericidal chimeric phages with a broad host range and CRISPR/Cas13 targeted the antibiotic resistance gene. In this study, E. coli phages were used for chimeric phage development. Using genome synthesized by the yeast-stitching method, a prototype T7 bacteriophage with CRISPR/Cas13 was successfully rebooted. Additionally, the T6 phage was selected for its broad range of hosts from our bacteriophage library. By using the improved yeast-stitching method developed by this research term, T6 phages with CRISPR/Cas13 may be produced for next-generation phage therapy near future.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

薬剤耐性菌の急速な拡大により、抗菌薬とは作用機序の異なる抗菌療法の開発が急務となっている。その一つに、バクテリアに感染後宿主を溶菌し殺す性質を持つ「ファージ」を用いた、ファージセラピー法が考えられる。しかし、一般的にファージの感染宿主域は狭く、溶菌し殺菌する性質も不安定である。近年、標的配列特異的殺菌活性を持つCRISPR/Cas13が発見された。このCRISPR/Cas13を搭載したファージの開発、並びに感染宿主域の広いファージの単離に成功した。本成果を発展させることで、ファージを用いた標的配列特異的殺菌が実現できると考えている。本研究は、ファージセラピーの実用化に大きく貢献するものである。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Glasgow(英国)
• [Journal Article] Development of CRISPR-Cas13a-based antimicrobials capable of sequence-specific killing of target bacteria (2020)
  • Author(s): Kiga Kotaro、Tan Xin-Ee、Ibarra-Ch?vez Rodrigo、Watanabe Shinya、Aiba Yoshifumi、Sato’o Yusuke、Li Feng-Yu、Sasahara Teppei、Cui Bintao、Kawauchi Moriyuki、Boonsiri Tanit、Thitiananpakorn Kanate、Taki Yusuke、Azam Aa Haeruman、Suzuki Masato、Penad?s Jos? R.、Cui Longzhu
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 2934-2934
  • DOI: 10.1038/s41467-020-16731-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Composition and Diversity of CRISPR-Cas13a Systems in the Genus Leptotrichia (2019)
  • Author(s): Watanabe Shinya、Cui Bintao、Kiga Kotaro、Aiba Yoshifumi、Tan Xin-Ee、Sato’o Yusuke、Kawauchi Moriyuki、Boonsiri Tanit、Thitiananpakorn Kanate、Taki Yusuke、Li Fen-Yu、Azam Aa Haeruman、Nakada Yumi、Sasahara Teppei、Cui Longzhu
  • Journal Title: Frontiers in Microbiology Volume: 10 Pages: 2838-2838
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.02838
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 殺菌キメラファージの開発（4）―酵母を利用したキメラファージ 合成技術の開発 (2019)
  • Author(s): 河内 護之，氣駕 恒太朗，李 峰宇，Tanit Boonsiri，Xin Ee Tan，佐藤 祐介，相羽 由詞，Kanate Thitiananpakorn，渡邊 真弥，崔 龍洙
  • Organizer: 第92回日本細菌学会総会