Development of a pipeline for metagenomic analysis of phages in human intestine

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K19564
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 林 哲也 九州大学, 医学研究院, 教授 (10173014)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2019-03-31
• Keywords: メタゲノム / ファージ / ロングリード

Outline of Annual Research Achievements

本課題の基盤的技術であるナノポアシーケンシング法の評価、ロングリードとショートリードを使ったアッセンブルのパイプラインの確立、ウシ糞便を用いたファージ誘発条件等の至適化等が前年度に終了しているため、コホート研究で収集した糞便サンプルを用いたファージメタゲノム解析を進めた。フリーのファージの解析に関しては、アッセンブリに十分なロングリードを得ることができなかった。原因として、各検体から含まれるファージDNA(DNase耐性のDNAとして評価)は非常に少なく、しかも多様性に富んでいると思われること、またライブラリー作成の際に想定以上に断片化が起きること、明らかに宿主菌由来（非ファージのDNA）と考えられる配列が相当な割合を占めることである。これらの問題点解決のため、ファージ粒子回収法に関して種々の検討を行ったが、満足できる結果が得られず、最終的に糞便サンプルの量を増やすことが必要と判断したが、今回の研究計画では、数グラム程度の使用が限度であった。そのため、健常者からの検体収集計画を新たに立案し、学内承認の準備を進めている。一方、マイトマイシンCで誘発した糞便サンプルのメタゲノム解析では、少数のファージが圧倒的多数を占め、幅広いファージのゲノム情報を得ることができなかった。幅広く溶原化ファージのゲノム情報を得るためには、データ量を10倍以上増やす必要があり、その多様性、ファージを介した遺伝子伝達頻度やパターン、ファージ間での組換え等の解析には至らなかった。現時点では、腸内に存在する溶原化ファージの多様性解析には、ロングリードによる糞便のメタゲノム解析の方が現実的であると判断される。なお、前年度の解析で得られたウシ由来検体のデータ解析の中から、極めてユニークで新規性の高いファージと思われるゲノムを見出したため、詳細な解析を開始した。