2020 Fiscal Year Research-status Report
タイにおける健常小児口腔微生物叢の構造解明とメタゲノムワイド関連解析
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20KK0210
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川端 重忠 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (50273694)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 雅也 大阪大学, 歯学研究科, 講師 (00714536)
広瀬 雄二郎 大阪大学, 歯学研究科, 特任研究員 (90788407)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2023-03-31
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| Keywords | 口腔細菌叢 / 細菌シングルセル解析 / メタゲノム解析 / 唾液 / 早期小児う蝕 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では、タイにおける健常および重度の早期小児う蝕の小児の口腔微生物叢について解析を行い、微生物叢全体の遺伝子解析に加えて個別の菌体のゲノム配列の決定を試みる。得られたゲノム情報から、薬剤耐性遺伝子の分布、ならびに培養不能菌の代謝経路の決定を行う。さらに、早期小児う蝕と相関を示す微生物叢中の菌種または遺伝子の検出を試みるものである。
初年度の3ヶ月間においては、共同研究先であるタイのマヒドン大学とMTAを締結するとともに、倫理審査の手続きを行った。また、微生物叢の解析を行うための予備試験を行った。健常人の唾液について、細菌を不活化する市販の口腔内フローラDNA保存キットによる保存、ならびにグリセロールストックによる唾液中の菌体の保存を行った。保存処置をした両検体について、16S rRNAアンプリコン解析ならびに細菌シングルセル解析を行い比較したところ、細菌叢構造に大きな差は認められず、両者ともに良好な細菌シングルセル分離能を示した。すなわち、迅速な検体収集にあたっては市販の保存キットが有効であり、培養を含めたさらなる解析においてはグリセロールストックによる保存が有効であることが示唆された。
さらに、得られたシングルセルゲノム情報について、ARIBAプログラムを用いて、ショートリードデータからのデータベースへのマッピングによる解析で、抗菌薬耐性遺伝子ならびに病原因子の分布の検索を行った。その結果、β-ラクタマーゼ、エリスロマイシン耐性遺伝子、テトラサイクリン耐性遺伝子が完全な状態で存在することが示された。また、多数の抗菌薬耐性遺伝子が断片的に存在した。すなわち、口腔細菌叢が薬剤耐性遺伝子の外部プールとなっている可能性が示された。
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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
国際共同研究による臨床検体収集のための各種手続きは順調に進んでいる。また、検体が得られた際に行う実験手法について予備実験を行い、良好な結果が得られる条件を決定した。また得られた情報から、情報解析も問題なく実行可能であることを確認した。以上の理由から、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
タイにおいて全身状態が健常な小児集団を選出する。同意が得られた被験者全員から微生物叢検体として、唾液と歯面プラークを収集する。重度ECCの解析については、得られた群より、口腔内状況に基づき、カリエスフリーな集団と重度ECCの集団をさらに選出し、比較を行う。
得られた各検体について、16S rRNAを解析対象とした細菌叢解析に加え、IST1を対象としたによる真菌叢解析を行う。併せてメタゲノムショットガン解析によって細菌叢中の遺伝子を同定する。薬剤耐性遺伝子については、遺伝子マッピングプログラムと耐性遺伝子データベースを利用して検索する。メタゲノム解析の結果から、患者および対照群の典型例について、シングルセルゲノム解析を行う。
微生物叢のパンゲノム解析ならびにコアゲノム解析を行い、得られたSNPおよび各遺伝子について、MWASの解析プログラムや、主成分分析などの機械学習を利用した次元削減法を用いて、う蝕発症または抑制と相関する菌種、SNPおよび遺伝子を検索する。
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| Causes of Carryover |
細菌の増殖を測定する吸光度計について、購入を予定していた機器がモデルチェンジにより欠品となったため初年度中の購入が不可能となった。翌年度分助成金と併せ、モデルチェンジされた吸光度計の性能を踏まえた上で購入を判断するとともに、消耗品費や次世代シーケンス解析の委託費などとして使用する。
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[Journal Article] Epidemiological Analysis of Pneumococcal Strains Isolated at Yangon Children's Hospital in Myanmar via Whole-genome Sequencing-based Methods.2021
Author(s)
Yamaguchi M., Myo Win H. P., Higashi K., Ono M., Hirose Y., Motooka D., Okuzaki D., Aye M. M., Htun M. M., Thu H. M., Kawabata S.
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Journal Title
Microb. Genomics
Volume: 7
Pages: －
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Streptococcus pyogenes upregulates arginine catabolism to exert its pathogenesis on the skin surface.2021
Author(s)
Hirose Y., Yamaguchi M., Sumitomo T., Nakata M., Hanada T., Okuzaki D., Motooka D., Mori Y., Kawasaki H., Coady A., Uchiyama S., Hiraoka M., Zurich R.H., Amagai M., Nizet V., Kawabata S.
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Journal Title
Cell Rep.
Volume: 34
Pages: 108924
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Genetic characterization of Streptococcus pyogenes emm89 strains isolated in Japan from 2011 to 2019.2020
Author(s)
Hirose Y., Yamaguchi M., Takemoto N., Miyoshi-Akiyama T., Sumitomo T., Nakata M., Ikebe T., Hanada T., Yamaguchi T., Kawahara R., Okuno R., Otsuka H., Matsumoto Y., Terashima Y., Kazawa Y., Nakanishi N., Uchida K., Akiyama Y., Iwabuchi K., Nakagawa C., Yamamoto K., Nizet V., Kawabata S.
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Journal Title
Infect. Microbe Dis.
Volume: 2
Pages: 160-166
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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