2022 Fiscal Year Research-status Report
The analysis for virulence factors of the legionella pneumophila strains with highly pathogenicity
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21K15444
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| Research Institution | Osaka Institute of Public Health |
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Principal Investigator |
高橋 佑介 地方独立行政法人 大阪健康安全基盤研究所, 微生物部, 研究員 (70827146)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | レジオネラ / 致死活性 / 高病原性遺伝子 / 次世代シーケンサー / ランダムフォレストモデル / Galleria mellonella / 特徴重要度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、レジオネラ症の起因菌Legionella pneumophila SG1の強毒株に保有されている高病原性遺伝子を探索し、その遺伝子の機能を明らかにすることを目的としている。2022年度の計画では、当初の計画から変更し、保有する86株中30株のL. pneumophila SG1の全ゲノム情報とハチノスツヅリガを用いた致死活性評価データから、高病原性遺伝子の候補を決定する予定だった。
まず各株の毒力を調べるため、主にL. pneumophila SG1の臨床および環境分離株27株と標準株2株をハチノスツヅリガ(1群あたりn=10)に接種し、24時間ごとの生存個体数を接種後72時間まで計測し、致死活性を相対的に評価した。なお標準株2株は、致死活性がやや高い株(H株；ATCC33152)と低い株(L株；ATCC33156)であることが既報で示されている。そしてKaplan-Meier法を用いて、統計学的にH株より有意に致死活性が低い株(L株を含む12株)、H株と致死活性に有意差がない株(H株を含む11株)、H株より致死活性が有意に高い株(6株)の3つに分類(H株より高い=2、H株と同程度=1、H株より低い=0)した。一方で、次世代シーケンサーで取得したこれらの菌株の全遺伝子情報から「GenAPI」というコマンドツールを用いて、保有遺伝子の有無を網羅的に調べた。
次に、特徴量を保有遺伝子名、説明変数を保有遺伝子の有無(0, 1)、目的変数を致死活性(0~2)とし、ランダムフォレストモデルを用いた機械学習モデルを構築した。全データの80%を学習データ、20%をテストデータとしたところ、テストデータのすべての菌株について致死活性を正確に分類することができた。
最後に、「rfpimp」というパッケージを用いて、特徴重要度が高い上位10個の遺伝子を高病原性遺伝子の候補として選定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画書に記載した2022年度の研究計画項目のうち、4)ハチノスツヅリガでのL. pneoumophila SG1の病原性因子の病原性の確認および5) ヒトの細胞やマウスでのL. pneoumophila SG1の病原性因子の病原性の確認、については着手できていない。
理由の一つとして、菌株ごとの濁度(OD600)と菌数の相関関係に違いがあり、特にハチノスツヅリガへ接種する菌液の調整に時間を要し、保有している臨床分離株全ての病原性の分類が不十分なことにより、高病原性因子候補の選定、L. pneumophilaの組換え体の作製へと進められていないためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、引き続き研究計画の前半にある致死活性データとゲノム情報データの蓄積に注力し、高病原性因子候補を選定する予定である。なお、致死活性の高低が適度にバラつくよう、環境由来の菌株やL. pneumophilaの血清群1以外の血清群2~15の菌株も解析に含めることにした。
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| Causes of Carryover |
競争入札実施により、ほとんどの物品で購入予定額より支払い額が下回ったため。使用計画については当初の計画と大きな変更はない。
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