Environmental DNA biobanking: trans-kingdom parallel analysis of eDNA from fauna/flora to microbiota including pathogens

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12258
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64040:Social-ecological systems-related
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: Sato Yukuto 琉球大学, 医学部, 講師 (20566418)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 環境DNA / 生態疫学 / メタバーコーディング / メタゲノム / 人獣共通感染症 / 動物相 / 環境ゲノミクス

Outline of Final Research Achievements

In this study, I focused on environmental DNA (eDNA) metabarcoding analysis targeting from animals and plants to microbiota. Based on such a trans-kingdom DNA analysis approach, I addressed applied ecological issues including host animal estimation of pathogens and prospective biobanking of the eDNA samples. Exhaustive analysis of eDNA-based fauna and bacteriome was conducted on the main island of Okinawa prefecture, and Iriomote and Ishigaki Islands of Yaeyama region, Okinawa. Based on the results, I and co-authors published research papers of the study of zoonosis Leptospira and its natural reservoir animals in Iriomote and Sri Lanka on an international peer-reviewed journal. I am also preparing manuscripts of the studies conducted on the Ishigaki and Palau Islands focusing on eco-epidemiology of environmental pathogens and their candidate host animals.

Free Research Field

ゲノム生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、河川水などの環境媒質から病原体や動物などを直接DNA分析することで、未知であることが多い人獣共通感染症病原体の自然分布を解析できることを示しており、疫学的に重要な意義がある。さらに本研究は、環境DNA分析が、動物と細菌の共起関係のような、生物界を超えた同時分析が可能であることを活用し、病原体と同時に検出される宿主候補動物を分析できることを示した。これは世界的にも先端的な環境生態研究であり、このような研究の推進は、新興感染症について迅速に宿主候補動物を推定したり、特定された動物を用いた病原体培養やワクチン開発などの応用へとつながることから、社会的にも意義深いと考えられる。