Metagenomic approach for within-host genomic diversity in bacteremia

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K17933
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 後藤 恭宏 九州大学, 医学研究院, 助教 (20558358)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 患者内多様性 / ヘテロサイト / ハプロタイプ / メタゲノム解析

Outline of Annual Research Achievements

収集した多くの検体で、メタゲノムシーケンス解析によりヘテロサイトが確認された。その解析の1例として、Helicobacter cinaediによる再燃症例で確認された患者内多様性を挙げる。本菌は、高い再燃率が問題になっているが、感染源や感染経路は明らかにされていない。本症例は、発症期に51日間の時間的間隔があった。それぞれの血液検体を全ゲノムシーケンス解析した結果、複数の塩基型が確認される多型部位（ヘテロサイト）がゲノム上に6ヶ所確認された。そこで、同一染色体上に存在する遺伝型（ハプロタイプ）を明らかにするために、平板培地に塗抹して得られたコロニー（個別菌）の全ゲノムシーケンス解析をおこなった。個別菌の解析の結果、初発期に5つの宿主内多様性（遺伝型）、再燃期には2つの遺伝型が確認された。再燃期の遺伝型は、初発期に確認された遺伝型であった。初発期に存在した多様性は、複数クローンが体内に侵入した可能性だけでなく、発症するまでに生体内で本菌がコロナイゼーションしていた可能性が考えられた。また、初発期から再燃期までの優勢クローンの経時的な移り変わりは、患者生体内で有利なクローンが選択された可能性が考えられた。そこで、各ヘテロサイトについて詳細な解析を行ったが、本症例では宿主内の環境から受けた選択圧（たとえば、治療のために投与された抗菌薬）からエスケープした形跡の特定には至らなかった。本検体に比べて、高頻度でヘテロサイトが確認された検体が多くあり、複雑な解析作業になっている。多様なクローンが検出される頻度と、原因菌種の常在性/環境由来や侵入門戸、感染経路などとの相関解析を行い、各菌種における多様化の様式・パターンを明らかにすることを目指して、現在詳細な解析を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Genome sequencing verifies relapsed infection of Helicobacter cinaedi (2019)
  • Author(s): Sawada Osamu、Gotoh Yasuhiro、Taniguchi Takako、Furukawa Shota、Yoshimura Dai、Sasaki Satomi、Shida Haruki、Kusunoki Yoshihiro、Yamamura Tsuyoshi、Furuya Ken、Itoh Takehiko、Horita Tetsuya、Hayashi Tetsuya、Misawa Naoaki
  • Journal Title: Open Forum Infectious Diseases Volume: 印刷中 Pages: －
  • DOI: 10.1093/ofid/ofz200
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multi-step genomic dissection of a suspected intra-hospital Helicobacter cinaedi outbreak (2019)
  • Author(s): Gotoh Y, Taniguchi T, Yoshimura D, Katsura K, Saeki Y, Hirabara Y, Fukuda M, Takajo I, Tomida J, Kawamura Y, Ogura Y, Itoh T, Misawa N, Okayama A, Hayashi T
  • Journal Title: Microbial Genomics Volume: 5 Pages: －
  • DOI: 10.1099/mgen.0.000236
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genomic Characterization of β-Glucuronidase Positive Escherichia coli O157:H7 Producing Stx2a (2018)
  • Author(s): Ogura Y, Seto K, Morimoto Y, Nakamura K, Sato MP, Gotoh Y, Itoh T, Toyoda A, Ohnishi M, Hayashi T
  • Journal Title: Emerging Infectious Diseases Volume: 24 Pages: 2219～2227
  • DOI: 10.3201/eid2412.180404
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 院内感染疑い事例の全ゲノムシーケンスによる超高解像度分子疫学解析 (2019)
  • Author(s): 後藤恭宏, 谷口喬子, 吉村大, 桂啓介, 佐伯裕二, 平原康寿, 福田真弓, 高城一郎, 小椋義俊, 伊藤武彦, 三澤尚明, 岡山昭彦, 林哲也
  • Organizer: 第13回日本ゲノム微生物学会