Comprehensive detection of viruses in pediatric patients with severe infectious diseases using next-generation sequencing

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K10107
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 川田 潤一 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (20532831)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 嘉規 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (20373491)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 次世代シーケンス / ウイルス感染症

Outline of Annual Research Achievements

前年度に引き続き、現不明の小児重症患者から得られた検体を用いて、病原微生物の網羅的な検出を行った。2019年は重症肺炎患者より採取された気管支肺胞洗浄液（BALF）の検体を中心に解析した。前年度までは、RNAライブラリーは、ScriptSeq (illumina)を用いて作成していたが、キット由来のレトロウイルスが混入しすることが問題点として挙げられていた。そのため、RNAライブリーをREPLI-g WTA Single Cell kit(Qiagne)でRNAからcDNA合成し、その後にNextera XT (illumina)でライブラリー作成する過程に変更した。
小児の重症肺炎患者１０例から採取されたBALFを解析した。BALFからDNAおよびRNAライブラリーを作成し、1検体あたり約2000万リードの判読を行った。得られた結果をメタゲノム情報解析パイプライン（MePIC）により解析し、微生物由来のリードの存在が示唆された検体に関してはCLC workbench (CLC bio)を用いて、各ウイルスや細菌配列へのマッピングや配列相同性を確認した。10症例中、7症例から以下のウイルス由来の配列が多量に検出され、疾患との関連が示唆された（RSウイルスA　２例、エンテロウイルスD68　２例、RSウイルスB　1例、ライノウイルスB　１例、ヒトメタニューモウイルス１例）。エンテロウイルスD68については、系統樹解析を行い、近年本邦や海外で流行したsubclade B3に属していることが確認された。一方で、３例からはS. maltophilia, H.influenzae,　M.catarrhaliisが検出され培養検査と一致していた。
以上の結果よりNGSによる解析はウイルスおよび細菌を網羅的に検出することが可能であり、呼吸器感染症の病原体診断に有用な手法であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Association between graft source and response to live-attenuated vaccination in pediatric hematopoietic stem cell transplantation recipients: a single-center retrospective study (2020)
  • Author(s): Suzuki, T. Kawada, J. Nishikawa, E. Torii, Y. Horiba, K. Takeuchi, S. Okumura, T. Muramatsu, H. Takahashi, Y. Ito, Y.
  • Journal Title: Bone Marrow Transplant Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41409-020-0867-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Viral DNA Loads in Various Blood Components of Patients With Epstein-Barr Virus-Positive T-Cell/Natural Killer Cell Lymphoproliferative Diseases (2019)
  • Author(s): Kawada, J. Kamiya, Y. Sawada, A. Iwatsuki, K. Izutsu, K. Torii, Y. Kimura, H. Ito, Y.
  • Journal Title: J Infect Dis Volume: 220 Pages: 1307-1311
  • DOI: 10.1093/infdis/jiz315
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reactivation of human herpesviruses 6 and 7 in Kawasaki disease (2019)
  • Author(s): Kawano, Y. Kawada, J. Nagai, N. Ito, Y.
  • Journal Title: Mod Rheumatol Volume: 29 Pages: 651-655
  • DOI: 10.1080/14397595.2018.1510758
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design of a prospective multicenter randomized controlled trial evaluating the effects of gastric lavage on coffee-ground emesis in neonates: study protocol (2019)
  • Author(s): Maeda, T. Sato, Y. Hirakawa, A. Nakatochi, M. Kinoshita, F. Suzuki, T. Ichimura, S. Ito, R. Kudo, R. Suzuki, M. Hoshino, S. Sugiyama, Y. Muramatsu, H. Kidokoro, H. Kawada, J. Takahashi, Y.
  • Journal Title: Nagoya J Med Sci Volume: 81 Pages: 227-232
  • DOI: 10.18999/nagjms.81.2.227
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metagenomic analysis using next-generation sequencing of pathogens in bronchoalveolar lavage fluid from pediatric patients with respiratory failure (2019)
  • Author(s): Takeuchi, S. Kawada, J. Horiba, K. Okuno, Y. Okumura, T. Suzuki, T. Torii, Y. Kawabe, S. Wada, S. Ikeyama, T. Ito, Y.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 9 Pages: 12909
  • DOI: 10.1038/s41598-019-49372-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Serological screening of immunoglobulin M and immunoglobulin G during pregnancy for predicting congenital cytomegalovirus infection (2019)
  • Author(s): Torii, Y. Yoshida, S. Yanase, Y. Mitsui, T. Horiba, K. Okumura, T. Takeuchi, S. Suzuki, T. Kawada, J. Kotani, T. Yamashita, M. Ito, Y.
  • Journal Title: BMC Pregnancy Childbirth Volume: 19 Pages: 205
  • DOI: 10.1186/s12884-019-2360-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 次世代シークエンスを用いた急性心筋炎患者の血清検体からの網羅的病原体検出 (2019)
  • Author(s): 武内俊、川田潤一、奥村俊彦、堀場千尋、鈴木高子、鳥居ゆか、安田和志、沼口敦、加藤太一、高橋義行、伊藤嘉規
  • Organizer: 第122回日本小児科学会学術集会
• [Presentation] 小児重症呼吸器感染症患者の気管支肺胞洗浄液からの次世代シークエンシング法を用いた病原体検出の有用性 (2019)
  • Author(s): 武内俊，川田潤一，堀場千尋，奥村俊彦，鈴木高子，鳥居ゆか，河邉慎司、伊藤嘉規
  • Organizer: 第93回日本感染症学会総会
• [Presentation] 包括的遺伝子解析による慢性活動性EBウイルス感染症の病態解明 (2019)
  • Author(s): 川田潤一
  • Organizer: 第60回日本臨床ウイルス学会
  • Invited
• [Presentation] 慢性活動性EBウイルス感染症における血液分画中のウイルスDNA量の診断的意義 (2019)
  • Author(s): 川田潤一、神谷泰子、鳥居ゆか、奥村俊彦、武内俊、鈴木高子、木村宏、伊藤嘉規
  • Organizer: 第33回ヘルペスウイルス研究会
• [Presentation] 肝移植後免疫抑制状態における血液中微生物ゲノム分布ダイナミズムの解析 (2019)
  • Author(s): 奥村俊彦、堀場千尋、亀井秀弥、武内俊、鈴木高子、鳥居ゆか、川田潤一、小倉靖弘、荻朋男、伊藤嘉規,
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会学術集会
• [Presentation] EBウイルス初感染時に急性中耳炎を合併し顔面神経麻痺を発症した2幼児例 (2019)
  • Author(s): 山口 慎、鈴木道雄、岩田健一、竹尾俊希、徳永博秀、森田 誠、川田潤一、伊藤嘉規、長谷川真司
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会学術集会
• [Presentation] 次世代シークエンス法による小児呼吸不全患者の気管支肺胞洗浄液からの病原微生物の網羅的検出 (2019)
  • Author(s): 武内俊 川田潤一 堀場千尋 奥野友介 奥村俊彦 鈴木高子 鳥居ゆか 伊藤嘉規
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会学術集会
• [Presentation] 小児発熱性好中球減少症における次世代シークエンス病原微生物診断 (2019)
  • Author(s): 堀場千尋、鳥居ゆか、原 雄一郎、嶋田繭子、鈴木高子、武内 俊、奥村俊彦、川田潤一、村松秀城、高橋義行、荻 朋男、伊藤嘉規
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会学術集会
• [Presentation] 妊婦における抗サイトメガロウイルス抗体スクリーニングの有用性 (2019)
  • Author(s): 鳥居 ゆか、吉田 茂、柳瀬 陽一郎、三井 崇、堀場 千尋、奥村 俊彦、武内 俊、鈴木 高子、川田 潤一、小谷 友美、山下 守、伊藤 嘉規
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会学術集会
• [Presentation] 造血細胞移植後小児における予防接種再開・接種後抗体価に影響する因子の解析 (2019)
  • Author(s): 西川英里、鈴木高子、市川大輔、濱田太立、川島希、成田敦、奥野友介、村松秀城、西尾信博、鳥居ゆか、川田潤一、小島勢二、高橋義行、伊藤嘉規
  • Organizer: 第23回日本ワクチン学会学術集会
• [Presentation] Viral DNA loads in various blood components of patients with EBV-positive T/NK cell lymphoproliferative diseases (2019)
  • Author(s): Jun-ichi Kawada, Yasuko Kamiya, Akihisa Sawada, Keiji Iwatsuki, Koji Izustu, Yuka Torii, Hiroshi Kimura, and Yoshinori Ito
  • Organizer: IDSA 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The Utility of Next-Generation Sequencing for Detection of Candidate Pathogens in Bronchoalveolar Lavage Fluid from Pediatric Patients with Respiratory Failure (2019)
  • Author(s): Suguru Takeuchi, Jun-ichi Kawada, Kazuhiro Horiba, Yusuke Okuno, Toshihiko Okumura, Takako Suzuki, Yuka Torii, Shinji Kawabe, Sho Wada, Takanari Ikeyama, and Yoshinori Ito
  • Organizer: IDSA 2019
  • Int'l Joint Research