| 研究課題/領域番号 |
21K19211
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90501106)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | メタゲノム / アセンブル / k-mer解析 / GWAS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
NGSを用いたメタゲノム解析は現在ある程度普及しつつあるが、その環境に存在する菌種の記述であったり、構成する一部の菌種の再構成にとどまっているのが現状である。そこで本研究では、現状を打破し、メタゲノム解析を表現型の理解へと繋げるための新規情報解析手法の開発を目指す。
具体的には、ある二群の環境サンプルからそれぞれ複数のメタゲノムデータを取得し、それらを直接的に比較することで、GWAS的な発想を組み込み、二群の違いを引き起こす要因となるゲノムの相違箇所を統計的に抽出し、その差分箇所のみのアセンブルを実施、明らかにする新規メタゲノム解析手法の開発を実施する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ある二群の環境サンプルからそれぞれメタゲノムシークエンスを行い、比較解析することで、環境特異的なゲノム領域を効率的に抽出するための手法開発を目指した。当初は、両環境から取得したショートリードから特異的なk-merを抽出、アセンブルすることで実現予定であった。しかし、エラー由来のk-merとの頻度差による区別が困難などの理由から、両環境全体のpanメタゲノムアセンブルを実現後、特異的なゲノム領域をアセンブルグラフのバブル構造から抽出する方法へと方針を変更し、開発を行った。また実データへの適用により、同一菌種内で環境により多様性を持つ領域の抽出に成功し、本手法の有効性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、ある環境に生息する細菌群集からゲノムDNAを直接回収・解析するメタゲノム手法は注目されている研究分野の一つである。しかし、アセンブル・ビンニングにより各菌のゲノムを再構成させ、さらには表現型との因果関係まで繋げようとすると解析は極めて困難であると言わざるを得ない。このような問題に対して、二群間で異なる多様性を持つゲノム領域を効率的に抽出することを可能にする本成果の利用は、研究遂行を容易にする効果が期待される。残念ながらデータ量の不足などから、両群の表現型とのリンクまでを直接的に見出すことは、現時点で困難であるが、候補箇所の効率的な抽出による候補の絞り込みが可能となり、その意義は大きい。
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