拡張viromeデータと長鎖シーケンサーを用いたファージと宿主のビッグデータ解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Neo-virology: the raison d'etre of viruses |
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| Project/Area Number |
19H04846
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | National Institute of Infectious Diseases |
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Principal Investigator |
矢原 耕史 国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 室長 (70542356)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | ファージ / ヴァイローム / ロングリード / メタゲノム / 細菌 / ゲノム / 口腔 / ナノポア / 組換え |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではまず、適応進化の原動力であるゲノムの組換えに注目し、地球上のウイルス叢の総体（virome）の最新データセットの解析によって、組換えの痕跡はどのような系統でどれだけ広く見られるのか、そして特に、自然選択を受け、組換えが頻発して見える系統や遺伝子は存在するのか、を探る。次に、ウイルスと宿主細菌の関係を探るモデル系として、両者が最も高密度に存在する環境の１つである口腔に注目し、最新の大型長鎖シーケンサーPromethIONとIllumina HiSeqで唾液をdeepにメタゲノム解読し、両者のハイブリッドアセンブリの効果でウイルスと細菌の世界の様相がどう変化するのかを明らかにする
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| Outline of Annual Research Achievements |
大型長鎖シーケンサー（PromethION）とIllumina Hiseqの両方で初めてヒト唾液由来DNAをショットガンメタゲノム解読したデータ（1サンプル30Gb以上で、ヒト由来DNAの混入率は1%未満）を解析することで、数百のファージを検出した。特にプロファージについて、長鎖リードのデータによってその全長が明らかになり、ホストゲノム上での位置とその周辺構造およびその系統分類が明らかになることを示した。存在量が特に多いファージ・プロファージの中には、口腔連鎖球菌に感染するファージのクラスターや、200kbを超えるジャンボファージが含まれることも明らかになった。それらの多くは薬剤耐性遺伝子の遠縁ホモログをコードしていることや、口腔ファージの遺伝子総数の中でコア遺伝子は僅か0.3%である一方、個人特有のシングルトン遺伝子が86.4%を占めることも明らかになった。さらに、ヒト唾液中のファージが宿主細菌のCRISPRの免疫系を回避していることの示唆や、ヒト由来DNAの混入率が1%未満となる理由まで明らかにすることが出来た（Yahara et al, Nature Communications, 2021）。これと並行して、機序不明だった口腔疾患に注目し、唾液由来DNAのショットガンメタゲノムデータを患者群と健常者群で比較する研究も行い、患者群に有意に高頻度に存在する微生物（Actinomyces）とその遺伝子を同定することも出来た（Yahara et al, PLOS One, 2020）。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
