海洋性無脊椎動物の体液に優占するピロリ菌近縁微生物：移植実験で開拓する新生命現象

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K21447
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 中川 聡 京都大学, 農学研究科, 准教授 (70435832)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: ピロリ菌 / 共生 / 無脊椎動物

Outline of Annual Research Achievements

「動物の体液は無菌的」という常識に反し、研究代表者らは海洋性無脊椎動物の体液（体腔液）に、1万細胞 /ml以上の細菌が普遍的・恒常的に生息し、それらが周辺海水や消化管等に存在しない特異微生物種であることを発見してきた。本研究は、マヒトデを対象とし(理由：体液にヒトの癌原因菌=ピロリ菌に近縁な特異微生物を大量に宿している。またマヒトデの甚大な漁業被害は喫緊の課題。かつ飼育や捕獲が容易)、その体液特異微生物の生態・生理機能を分子レベルで多元的に解明することを目的としている。具体的には天然・細菌移植実験下において、①体液中の微生物群集構造、宿主と微生物の②発現遺伝子、③代謝物質の3項目時系列解析を行い、「海洋性無脊椎動物は体液に特異微生物を宿し、新しい生理機能を獲得する」という斬新な仮説を検証する。
2020年度は、北海道で採取したマヒトデについて、予定していたすべての条件で飼育実験を行うことができた。飼育期間中、注射針を用いて体腔液（我々ヒトの血液+リンパ液に相当）を経時的かつ個体毎に採取し、微生物の群集構造や量の変化、さらにはそれらの発現遺伝子、宿主の死亡率・行動（摂餌量）等に関する知見を得ることに成功した。飼育実験において、過去の予備実験を上回る速度でマヒトデが死亡し（原因不明）、再現性について今後さらに検証する必要があるものの、宿主－微生物間相互作用や協調的な環境応答を担ういくつかの遺伝子群を同定することができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

体腔液（我々の血液+リンパ液に相当）を経時的に採取し、微生物相や量の変化、発現遺伝子、宿主の死亡率・行動等に関する知見を得ることに成功した。飼育実験において、過去の予備実験を上回る速度でマヒトデが死亡し、再現性について今後さらに検証する必要があるものの、宿主－微生物間相互作用や協調的な環境応答を担ういくつかの遺伝子群を同定することができた。また体腔液の移植方法を複数評価し、簡便かつ宿主への負担の少ない（死亡率が低い）方法で体腔液移植実験を実施することが可能となった。

Strategy for Future Research Activity

2020年度に実施した飼育実験において、過去の予備実験を上回る速度でマヒトデが死亡した。宿主－微生物間相互作用や協調的な環境応答を担ういくつかの遺伝子群を同定することに成功しているものの、今後さら飼育実験を行い再現性を検証する。2020年度に確立した方法を用いて、できるだけ多くの個体・条件において体腔液微生物の移植実験を行い、発現遺伝子解析や代謝産物の網羅的解析を組み合わせることにより、体腔液微生物の生理機能に多元的に迫る。

Causes of Carryover

飼育実験において、過去の予備実験を上回る速度でマヒトデが死亡したため、微生物叢の解析や発現遺伝子の解析を実施したサンプル数が当初想定していたものより少なくなったため。