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環境中の生育速度を加えた微生物メタゲノム解析とゲノムへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17J10014
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 システムゲノム科学
研究機関東京工業大学

研究代表者

鈴木 真也  東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードメタゲノミクス / 統計モデリング / 微生物 / DNA複製 / 生育速度推定 / 円周統計学 / ゲノム科学 / バイオインフォマティクス / 統計学 / ゲノミクス
研究実績の概要

2019年度は2018年度までに開発・評価を経た手法を用いて、微生物の生育動態に関する新規関係性を解明することを目的にしていた。今年度は当初の計画通り、先行研究でシーケンスが完了し利用が可能であった複数のメタゲノムデータに対して手法を適用し、腸内細菌のin situにおけるDNA複製活性度を解析した。具体的な評価対象としては、炎症性腸疾患(クローン病・潰瘍性大腸炎の分別を含む)、新生児とその母、大腸がんの患者から得られたメタゲノムデータが挙げられる。この解析のうち、IBD患者に関する結果では先行研究において観測された結果の再現性が確認され、生体から得られたメタゲノムデータを利用した場合にも既存手法と同等の精度で生育動態を推定することが可能であることが示された。更に乳児と成人に腸内において生息するBifidobacterium属の細菌では、宿主となる個人の年齢と活発に複製する細菌株の間に関係性が確認された。この点は、先行研究で母乳を使ったBificobacterium属細菌の培養で生育速度に違いが見られた点と類似するものであり、ヒトの生育段階に応じて腸内のBifidobateriumが適宜入れ替わることを示唆した。このように、最終年度ではこれまで培養株等のシーケンスデータを用いて評価していた手法を、実際の生体から得られたデータまで拡張・実演した。これは核酸配列のデータから微生物の生育を推定し、より詳細に微生物群集のダイナミクスを解析するための一連の流れの上で意義深いものであると考えられる。更に本年度では、本研究成果に関して査読付き国際誌へ投稿・出版し、複数の国内学会で発表した上で内一つでは優秀口頭発表賞を受賞した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [国際共同研究] KU Leuven/Vlaams Instituut voor Biotechnologie(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Probabilistic model based on circular statistics for quantifying coverage depth dynamics originating from DNA replication2020

    • 著者名/発表者名
      Shinya Suzuki and Takuji Yamada
    • 雑誌名

      PeerJ

      巻: 8:e8722 ページ: 1-35

    • DOI

      10.7717/peerj.8722

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] DNA複製により生じる染色体DNA配列量動態の確率統計的な解析2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木真也, 山田拓司
    • 学会等名
      第14回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Replication dynamics analysis of microbes by whole genome sequence based on directional statistics.2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Suzuki and Takuji Yamada
    • 学会等名
      日本バイオインフォマティクス学会 2019年年会 第8回 生命医薬情報学連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Directional statistics modeling of prokaryotes genome quantity2018

    • 著者名/発表者名
      Shinya Suzuki, Takuji Yamada
    • 学会等名
      日本微生物生態学会 第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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