| Project/Area Number |
22K14351
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University (2023)
National Institute for Environmental Studies (2022) |
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Principal Investigator |
沈 尚 立命館大学, 理工学部, 講師 (20882426)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 細菌 / ウイルス / 流域 / 薬剤耐性遺伝子 / 溶存態DNA / 琵琶湖 / 流入河川 / バクテリオファージ / メタゲノム解析 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の抗生物質が効かない薬剤耐性菌の蔓延は世界的な社会問題の一つであり、水環境中で細菌が薬剤耐性遺伝子をどのように獲得するのかを明らかにすることは最重要課題である。申請者は、存在量・多様性ともに細菌を圧倒する細菌感染性ウイルスおよび、水中を漂う裸のDNAこそが薬剤耐性遺伝子の貯蔵庫であると考えた。本研究では、流域内（河川、下水処理場、琵琶湖）の薬剤耐性遺伝子が３つの画分内でどのように存在しているかを、メタゲノム解析を駆使して網羅的に明らかにし、全ての薬剤耐性遺伝子を対象とした分布図を作成する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
琵琶湖（北湖３地点、南湖１地点）および流入河川（12河川）から採水した試料水（計69サンプル）から細菌およびウイルスDNA を抽出し、ショットガンシーケンスを行った。個々のメタゲノムサンプルから細菌の個別ゲノムをMAGs（Metagenomic Assembled Genomes）として再構築した。ウイルスゲノムは、SPAdes, VirSorter2, CheckVを用いて再構築した。得られた細菌およびウイルスゲノム内の薬剤耐性遺伝子は、RGIおよびCARDを用いて検出した。琵琶湖および流入河川サンプルから922個の細菌ゲノム、41,824（>5 kbp）のウイルスゲノムを再構築することが出来た。これらのうち、858 MAGsから33,605個の薬剤耐性遺伝子が、191個のウイルスゲノムから200個の薬剤耐性遺伝子が検出された。細菌は多剤耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子を多く保有していた。ウイルスはバンコマイシン系やフルオロキノロン系の薬剤耐性遺伝子を多く保有していることが明らかとなった。本研究では森林河川や都市河川など多様な河川を対象にしたにもかかわらず、細菌の薬剤耐性遺伝子プロファイルに地点差は見られなかった。これは、未培養・非病原性を多く含む環境細菌に広く薬剤耐性遺伝子が存在していることを示しており、環境細菌が薬剤耐性遺伝子のリザーバの役割を果たすことを意味している。一方でウイルスゲノム内の薬剤耐性遺伝子プロファイルに地点間の差が見られた。ウイルスゲノム内の薬剤耐性遺伝子は、過去に宿主細菌から感染を通して得たと考えられる。つまりこれらの薬剤耐性遺伝子は、形質導入を介した水平伝播の履歴であるか、今後形質導入が生じる可能性を示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画である、流域調査および細菌・ウイルスのショットガンシーケンスを全て完了したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
溶存態ＤＮＡのショットガンシーケンスがまだ一部しか完了していないため、残りのサンプルのショットガンシーケンスを全て完了する。また最終年度であるため、全ての画分（細菌・ウイルス・溶存態ＤＮＡ）の薬剤耐性遺伝子プロファイルの比較および地域間の比較を行う。最終的には、琵琶湖流域の薬剤耐性遺伝子の分布図を作成する。
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