2014 Fiscal Year Annual Research Report
進化実験を用いた抗生物質耐性の進化ダイナミクスの解析
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26290071
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
古澤 力 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, チームリーダー (00372631)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀之内 貴明 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 特別研究員 (60610988)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 進化実験 / 抗生物質 / 次世代シーケンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年大きな問題となっている抗生物質耐性菌の出現を抑制するためには、その進化ダイナミクスを理解し、制御する必要がある。そこで本研究では、進化実験で得られた様々な抗生物質耐性の大腸菌株について、その表現型と遺伝子型を定量したデータに基づき、その耐性獲得への進化ダイナミクスを制御する手法を開発する。単独の抗生物質に対する耐性菌の表現型・遺伝子型データから、複数の抗生物質を同時に添加したときの進化ダイナミクスを予測し、進化実験を行うことによって検証する。さらに、抗生物質に限らず様々な環境摂動を与えて進化実験を行い、耐性獲得ダイナミクスに影響を与える摂動のスクリーニングを行う。これらのデータを統合することにより、薬剤耐性の進化ダイナミクスを制御する手法を開発する。
平成26年度は、複数の薬剤を同時添加した環境下での進化実験を行った。トレードオフの関係にある薬剤ペアなどを含んだ複数の組み合わせについて、2種類の薬剤を同時添加した環境下での進化実験を行い、進化ダイナミクスが単独添加の場合の単純な足し合わせで説明できるか、何らかの非加法性が見出されるかを解析した。結果として、同時に添加することによって耐性獲得が抑制される薬剤の組み合わせと、逆に促進される組み合わせがあることが見出された。それらの実験で得られた耐性株について、次世代シーケンサを用いたゲノム変異解析を行い、固定された変異を同定した。現在、それらの変異を親株に導入することによって、どのような耐性の変化が現れるかを解析している。
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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
2種類の抗生物質を同時に添加した環境での進化実験が完了し、同時に添加することによって耐性獲得が抑制される薬剤の組み合わせや、逆に促進される組み合わせがなど興味深い現象が見られることを示している。また、その実験によって得られた耐性株のゲノム変異解析が完了しており、詳細なメカニズムの解析の準備が整っており、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、平成26年度におこなった複数の抗生物質耐性を添加した環境での進化実験の結果を詳細に解析する。特に、ゲノムに固定された変異が表現型に対してどのような影響を与えるかを、その変異を親株のゲノムに導入することによって解析する。その解析から、どのようなメカニズムによって耐性進化が抑制あるいは促進されるかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
抗生物質を添加した環境での進化実験の実施に遅れが生じ、その進化実験によって得られたサンプルの次世代シーケンサ解析、マイクロアレイ解析などについて、必要な試薬の購入を延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
購入を延期した次世代シーケンサ解析、マイクロアレイ解析用の試薬などの購入に充てる。
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