2015 Fiscal Year Research-status Report
プラスミド・ネットワーク解析による臨床由来薬剤耐性プラスミドの動態解明
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15K08488
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| Research Institution | National Institute of Infectious Diseases |
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Principal Investigator |
山下 明史 国立感染症研究所, その他部局等, 研究員 (00573180)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プラスミド / ネットワーク解析 / 不和合性タイプ / 薬剤耐性遺伝子 / webアプリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
公共データベースからネットワーク経由で完全長プラスミド配列情報を自動的に取得する仕組みを構築した。また、プラスミド配列の不和合性タイプデータベース、薬剤耐性遺伝子データベースを収集し、プラスミドの不和合性タイプ判定、薬剤耐性遺伝子検索ができるようにした。
次世代シークエンサーによって解読されたプラスミド配列情報から不和合性タイプ判定、薬剤耐性遺伝子検索、類似プラスミド検索などができるプラスミド総合解析ツールをwebアプリケーション（GPAT）として作成した。次世代シークエンサーから出力される配列データはプラスミド全長と比べて非常に短く、プラスミドと無関係な配列も含まれるため、無関係な配列や質の悪い配列を取り除いたのちに短い配列をつなぎ合わせて1本又は数本程度の連結配列(コンティグ)にするための工程もGPATには含まれている。また、GPATによって生成されたコンティグと類似の遺伝子を持つプラスミドを検索し、類似の遺伝子を持つプラスミド同士を連結するプラスミド・ネットワーク解析を行うソフトウエア（ipat）を開発した。GPAT・iPATはサーバーに対する負荷が大きいため一般公開はしていないものの、感染症研究所で行われている行政検査などで活用されている。
平成28年度にはGPAT・iPATからサーバーに対する負荷の軽い部分だけをスピンアウトさせ、一般公開できるバージョンを構築することを予定している。
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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
公共データベースからネットワーク経由で完全長プラスミド配列情報を自動的に取得する仕組みを構築した。また、プラスミド配列の不和合性タイプデータベース、薬剤耐性遺伝子データベースを収集し、プラスミドの不和合性タイプ判定、薬剤耐性遺伝子検索ができるようにした。プラスミドの採取時期、採取地域などの情報も取得済みであるが、容易に検索できる仕組みがまだ完成していない。平成28年度はテキストマイニングの技術を用いてこれらの情報を容易に検索できる仕組みを構築してゆく予定である。
さらに、新たに配列を決定したプラスミドと近縁なプラスミドを上記のプラスミド・データベースから検索し、プラスミド・ネットワーク解析を行うソフトウエアGPAT・iPATを開発し、プラスミドのクラスタリング方法の検討を行った。その結果、共通遺伝子を持つプラスミドをつないでゆくネットワーク解析は遠縁のプラスミドの関係性を示すには有効であるが、ごく近縁のプラスミド間の関係性を解析することは困難であることが明らかになった。この問題を解決するために、共通でない遺伝子の数を比較することでプラスミド間の隔たりを評価する方法を検討している。
さらに、サーバーに対する負荷が大きいために一般公開できないGPAT・iPATから、負荷が比較的小さい部分だけをスピンアウトさせ一般公開できるバージョンを平成28年度に開発する。
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| Strategy for Future Research Activity |
公共データベースから完全帳プラスミド配列を自動的に取得する仕組みを構築することはできたので、取得した配列情報からテキストマイニングを用いて採取時期地域ホストなどのメタ情報を抽出し容易に検索できる仕組みを構築する。現在の手法では解析が困難なごく近縁のプラスミド間の関係を解析する方法を検討する。
すでに構築したwebアプリケーションのうち、サーバーに対する負荷がそれほど大きくない部分をスピンアウトさせ一般公開する。
プラスミドサンプルを提供してもらい次世代シークエンサーを用いて配列を解読する。解読した配列をwebアプリケーションで解析し、プラスミド・コミュニティと宿主、地域、時期、薬剤耐性遺伝子や不和合性タイプなどを比較しこれらの間に相関があるかどうか検討する。
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| Causes of Carryover |
年度末納品等にかかる支払いが平成28年4月1日以降となったため、
当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。
平成27年度分についてはほぼ使用済みである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記のとおり。
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[Journal Article] Distribution and relationships of antimicrobial resistance determinants among extended-spectrum cephalosporin or carbapenem-resistant Escherichia coli isolated from rivers and sewage treatment plants in India.2016
Author(s)
Masato Akiba, Tsuyoshi Sekizuka, Akifumi Yamashita, Makoto Kuroda, Yuki Fujii, Misato Murata, Ken-Ichi Lee, Derrick Ian Joshua, Keshava Balakrishna, Indira Bairy, Kaushik Subramanian, Padma Krishnan, Natesan Munuswamy, Ravindra K Sinha, Taketoshi Iwata, Masahiro Kusumoto, Keerthi S Guruge
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Journal Title
Antimicrobial agents and chemotherapy
Volume: 60
Pages: 2972-2980
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Geographical view of dengue genotype distribution2015
Author(s)
Akifumi Yamashita, Tetsuya Sakamoto, Tsuyoshi Sekizuka, and Makoto Kuroda
Organizer
DENGUE SURVEILLANCE: INFORMATION-SHARING AMONG ASIAN COUNTRIES FOR A BETTER PREPARED REGION
Place of Presentation
国立感染症研究所戸山庁舎
Year and Date
2015-09-30 – 2015-10-02
Int'l Joint Research
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