非結核性抗酸菌同定のためのメタゲノム解析法とゲノムデータベースの確立

• 研究課題/領域番号: 19K16643
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分49050:細菌学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松本 悠希 大阪大学, 微生物病研究所, 特任研究員(常勤) (30749114)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 非結核性抗酸菌症 / 病原体検出 / MLST / 全ゲノムシーケンシング / NTM

研究開始時の研究の概要

非結核性抗酸菌(NTM)症の罹患率および粗死亡率は近年ともに増加傾向にあり，原因菌の同定が困難であることが治療法確立の大きな障害となっている．この要因として，NTMが環境常在菌であること，170を超える種が確認されている一方で，その多くのゲノムが未解読であることが挙げられる．本研究では，検体から直接メタゲノム解析を行う培養フリーなNTMの同定手法の開発を行うとともに，ゲノム未解読の菌種についてはゲノム解読を行い，包括的なNTMゲノムデータベースを構築する．本研究により従来6-14週間以上要していた検査は数日まで短縮されると共に，得られたゲノム配列のNTM症の治療法確立への貢献が期待される．

研究成果の概要

本研究ではNTM同定のためのMLSTデータベースおよびそれを用いた同定ソフトウェアであるmlstverseを開発した．これにより同日中に菌種同定を行うとともに，クラリスロマイシンなどのNTM症治療のキードラッグに対する薬剤耐性予測が行えるようになった．また核酸抽出方法及び増幅手法の最適化を行うことで，喀痰検体の取得から数日でのNTMの網羅的同定を実現することができた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

NTM症は難治性の呼吸器疾患の総称であり，NTMはおよそ200種が知られ，亜種の違いにより異なる薬剤耐性を示す．そのため治療方針決定のためには亜種レベルの正確な同定が要求され，これまでの手法では正確な同定を行うことは困難であった．本研究ではこの同定を，正確かつ短期間で行う手法を確立した．これによりNTM症診断にかかる期間は従来の4-8週間から数日に短縮されるため，より早期の確定診断・治療開始が可能となり，より良い治療方法の確立へ繋がることが期待される．

研究成果

• [雑誌論文] Serum GPL core antibody levels are associated with disease activity and treatment outcomes in Mycobacterium avium complex lung disease following first line antibiotic treatment (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Kiyoharu、Kitada Seigo、Matsumoto Yuki、Komukai Sho、Kuge Tomoki、Kawasaki Takahiro、Matsuki Takanori、Motooka Daisuke、Tsujino Kazuyuki、Miki Mari、Miki Keisuke、Nakamura Shota、Kida Hiroshi
  • 雑誌名: Respiratory Medicine 巻: 187 ページ: 106585-106585
  • DOI: 10.1016/j.rmed.2021.106585
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pleural Effusion Caused by Mycolicibacterium mageritense in an Immunocompetent Host: A Case Report (2021)
  • 著者名/発表者名: Niitsu Takayuki、Kuge Tomoki、Fukushima Kiyoharu、Matsumoto Yuki、Abe Yuko、Okamoto Masashi、Haduki Kako、Saito Haruko、Nitta Tadayoshi、Kawano Akira、Matsuki Takanori、Motooka Daisuke、Tsujino Kazuyuki、Miki Keisuke、Nakamura Shota、Kida Hiroshi、Kumanogoh Atsushi
  • 雑誌名: Frontiers in Medicine 巻: 8
  • DOI: 10.3389/fmed.2021.797171
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Host Immune Response and Novel Diagnostic Approach to NTM Infections (2020)
  • 著者名/発表者名: Abe Yuko、Fukushima Kiyoharu、Hosono Yuki、Matsumoto Yuki、Motooka Daisuke、Ose Naoko、Nakamura Shota、Kitada Seigo、Kida Hiroshi、Kumanogoh Atsushi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 12 ページ: 4351-4351
  • DOI: 10.3390/ijms21124351
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The impact of adjuvant surgical treatment of nontuberculous mycobacterial pulmonary disease on prognosis and outcome (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Kiyoharu、Miki Mari、Matsumoto Yuki、Uda Emi、Yamamoto Yuji、Kogita Yuya、Kagawa Yuko、Matsuki Takanori、Kagawa Hiroyuki、Oshitani Yohei、Motooka Daisuke、Tsujino Kazuyuki、Yoshimura Kenji、Miki Keisuke、Hayashi Akio、Nakamura Shota、Kitada Seigo、Takeuchi Yukiyasu、Kida Hiroshi
  • 雑誌名: Respiratory Research 巻: 21 号: 1 ページ: 153-153
  • DOI: 10.1186/s12931-020-01420-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pulmonary disease caused by a newly identified mycobacterium: Mycolicibacterium toneyamachuris: a case report (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuge Tomoki、Fukushima Kiyoharu、Matsumoto Yuki、Abe Yuko、Akiba Eri、Haduki Kako、Saito Haruko、Nitta Tadayoshi、Kawano Akira、Kawasaki Takahiro、Matsuki Takanori、Kagawa Hiroyuki、Motooka Daisuke、Tsujino Kazuyuki、Miki Mari、Miki Keisuke、Kitada Seigo、Nakamura Shota、Iida Tetsuya、Kida Hiroshi
  • 雑誌名: BMC Infectious Diseases 巻: 20 号: 1 ページ: 888-888
  • DOI: 10.1186/s12879-020-05626-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metagenome-wide association study of gut microbiome revealed novel aetiology of rheumatoid arthritis in the Japanese population (2020)
  • 著者名/発表者名: Kishikawa T, Maeda Y, Nii T, Motooka D, Matsumoto Y, Matsushita M, Matsuoka H, Yoshimura M, Kawada S, Teshigawara S, Oguro E, Okita Y, Kawamoto K, Higa S, Hirano T, Narazaki M, Ogata A, Saeki Y, Nakamura S, Inohara H, Kumanogoh A, Takeda K, Okada Y.
  • 雑誌名: Annals of the Rheumatic Diseases 巻: 79(1) 号: 1 ページ: 103-111
  • DOI: 10.1136/annrheumdis-2019-215743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive subspecies identification of 175 nontuberculous mycobacteria species based on 7547 genomic profiles (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Yuki、Kinjo Takeshi、Motooka Daisuke、Nabeya Daijiro、Jung Nicolas、Uechi Kohei、Horii Toshihiro、Iida Tetsuya、Fujita Jiro、Nakamura Shota
  • 雑誌名: Emerging Microbes & Infections 巻: 8 号: 1 ページ: 1043-1053
  • DOI: 10.1080/22221751.2019.1637702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex Class 1 Integron in a Clinical Escherichia coli Strain From Vietnam Carrying Both mcr-1 and blaNDM?1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Le-Vo Hong-Ngoc、Tran Phuong Thi-Bich、Le Lien、Matsumoto Yuki、Motooka Daisuke、Nakamura Shota、Jones James W.、Iida Tetsuya、Cao Van
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.02472
• [雑誌論文] Deep Learning Approach for Pathogen Detection Through Shotgun Metagenomics Sequence Classification (2019)
  • 著者名/発表者名: Hsu Ying-Feng、Ito Makiko、Maruyama Takumi、Matsuoka Morito、Jung Nicolas、Matsumoto Yuki、Motooka Daisuke、Nakamura Shota
  • 雑誌名: Artificial Intelligence in Medicine 巻: - ページ: 24-30
  • DOI: 10.1007/978-3-030-21642-9_4
  • ISBN: 9783030216412, 9783030216429
• [備考] プレスリリース
  • URL: http://www.biken.osaka-u.ac.jp/achievement/research/2019/130