2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of a rapid DNA typing system
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19K16246
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
石谷 孔司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40826062)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ゲノム / 多型 / CNV / MLST |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、ヒトDNA多型解析技術のうちコピー数多型(Copy Number Variant: CNV) の検出に着目して研究開発を進めた。コピー数多型の検出感度は、ゲノムへのマッパビリティやGC含量等に影響を受けやすく、次世代シーケンスデータから高精度にコピー数を推定することは未だ難しい。また、試料が外因性DNAによって汚染されたケースでは、偽陽性検出の恐れもある。そこで、本年度は、コピー数多型の検出感度を保ちつつ、マッパビリティやGC含量、コンタミネーションの影響を考慮した新たな解析パイプラインを構築した。また、ヒト以外のDNA多型検出技術として、Multi locus sequencing typing （MLST）をベースにした高速な微生物ゲノムタイピング技術の開発も併せて実施した。こうした多種多様な生物に対するゲノムタイピング技術を組み合わせることで、ヒト以外のDNA汚染の有無等を見分け、ヒトDNAの多型精度を改善することができると考えている。種横断的なゲノムプロファイリングは、土壌や水中等の環境試料や生物試料からの病原性微生物の検出、あるいは有用遺伝子の探索技術にも応用できると考えている。本年度は、ナノポアシーケンサーに対するゲノム再構築に関する新規アルゴリズム開発も試験的に実施し、実験系及び検出技術の両面で開発を進めた。また、本年度は汚染や微量DNAが問題となる難解析試料群である考古試料へのDNA多型解析も実施した。
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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
本年度は迅速なDNA多型解析システムの構築に向けて、コピー数多型の検出に関する各種アルゴリズムの検討を行い、高精度なパイプラインを設計することができた。また、実際に難解析試料群として考古試料に対するDNA多型解析を実施したところ、ミトコンドリアゲノムのハプログループやY染色体ハプログループ、試料の汚染状況等も把握することができた。さらに、ヒト以外のDNA多型のタイピング技術を応用することで汚染DNAの生物種（主に微生物）をプロファイリング出来るようになった。これらの技術は、迅速なDNA多型解析システムの精度面で大きな改善をもたらすものと考えている。以上から、研究全体の進捗状況としてはおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究開発では、ヒト以外の生物種をターゲットとしたＤＮＡ多型解析技術を開発することで、より高解像度な汚染ＤＮＡのプロファイリング（微生物種の株レベル）が実現できたと考えている。GenBank等をはじめとする公共データベースには、ヒト以外の生物種の核酸配列が多数アーカイブされており、これらの情報を活用することで本システムの精度や汎用性を改善できることが分かった。来年度以降は、ヒトに対するDNA多型解析技術の開発は引き続き行うとともに、動植物や微生物等のメタゲノムを対象としたＤＮＡ多型解析にもより力を入れて取り組みたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
全世界的な新型コロナウイルスの感染拡大を受けて国外での会議や国内学会への現地参加が出来ない状況にあり、旅費を中心として費用の減額が生じた。来年度以降も国際会議への参加は、引き続き難しい状況が続くことが予想されるため、次年度使用額は、オンラインでの学会参加費用や消耗品購入費用等に充てたいと考えている。
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