腫瘍内細菌叢が引き起こす癌遺伝子異常の同定と変異シグネチャー解析による要因の解明

2024 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22K19556
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 若井 俊文 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50372470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥田 修二郎 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310) ; 宗岡 悠介 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (00769391) ; 島田 能史 新潟大学, 医歯学系, 講師 (20706460) ; 中野 麻恵 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任助教 (20790281) ; 市川 寛 新潟大学, 医歯学系, 助教 (50721875) ; 坂田 純 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (70447605) ; 凌 一葦 新潟大学, 医歯学系, 助教 (70804540) ; 田島 陽介 新潟大学, 医歯学系, 助教 (30757505)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Keywords: 腫瘍内細菌叢 / 癌遺伝子異常 / 変異シグネチャー解析 / 高次元データ解析 / ゲノム解析 / DNA付加体 / 発癌メカニズム / 16S rRNA遺伝子解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、「細菌叢ゲノムデータ、癌ゲノムデータを高次元データ解析し、癌と特異的に共生する細菌叢（腫瘍内細菌叢）を特定し、細菌叢のゲノム配列がヒト癌細胞にinsertionされている遺伝子異常を同定すること」である。臨床応用に向けたMicrobiome-based Precision Medicine（細菌叢を基盤とし た精密医療）という新たな学術体系の礎を築くことを目指す。本研究の意義 は、癌遺伝子異常と腫瘍内細菌叢とを同時にゲノム解析することにより、細菌叢と宿主（ヒト）の癌遺伝子異常との関連性および発癌要因を究明できる点にある。本研究の可能性は、癌遺伝子異常を医学的により深く理解するうえで腫瘍内細菌叢という新たな視点からアプローチできる点である。変異シグネチャー解析 を行うことでDNA付加体を介した発癌メカニズムにおける腫瘍内細菌叢の関与を変異パターンの解読で解明できる点にある。 研究課題A：臨床検体から癌部および非癌部の16SrRNA遺伝子解析を行い、癌と特異的に共生する腫瘍内細菌叢を特定する方法論を確立した。研究課題B：癌部のショートリードのNGS解析は断片化されたDNAをキャプチャーして配列決定しているため、insertionされているゲノム配列がヒトのゲノム配列にinsertionされた結果なのか、単に細菌のゲノム配列をキャプチャーして配列決定された結果なのか判定することは困難であった。バイオインフォマティクスによる高次元解析の結果、腫瘍内細菌叢のゲノム配列が混入した結果であることが判明した。VCFデータから大腸癌における変異シグネチャー解析を行った。研究課題C：ヒト癌細胞にinsertion（挿入）されているゲノム配列（long indel, short indel）を同定するためにロングリードの全ゲノム解析を行っている。