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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

研究課題

研究課題/領域番号 22K19556
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分55:恒常性維持器官の外科学およびその関連分野
研究機関新潟大学

研究代表者

若井 俊文  新潟大学, 医歯学系, 教授 (50372470)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード腫瘍内細菌叢 / 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 / ゲ ノム解析
研究開始時の研究の概要

「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(挿入)されている遺伝子異常を同定すること」が目的である。癌遺伝子異常(癌発生の原因)と癌部(原発巣・リンパ節転移巣)および非癌部の細菌叢とを同時にゲノム解析し、同一宿主(ヒト)の癌ゲノム解析データ、腫瘍内細菌叢ゲノム解析データを取得する。癌ゲノムデータおよび腫瘍内細菌叢ゲノムデータを統合し、データベース化することにより、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するための高次元データ解析を可能とするBioinformaticsプラットホームを構築する。

研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究課題Aでは、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できた。研究課題Bでは、通常の癌ゲノムデータ解析にIMS-Indel等のlong indelサーチを応用して、高次元データ解析し、insertionされているゲノム配列を同定することが可能であった。しかし、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に方法論を切り替えており、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

通常の癌ゲノムデータ解析にIMS-Indel等のlong indelサーチを応用して、高次元データ解析し、insertionされているゲノム配列を同定することが可能であった。しかし、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。今後は、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う。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Unveiling microbiome profiles in human inner body fluids and tumor tissues with pancreatic or biliary tract cancer.2022

    • 著者名/発表者名
      Okuda S, Hirose Y, Takihara H, Okuda A, Ling Y, Tajima Y, Shimada Y, Ichikawa H, Takizawa K, Sakata J, Wakai T.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 12(1) 号: 1 ページ: 8766-8766

    • DOI

      10.1038/s41598-022-12658-8

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Differential analysis of microbiomes in mucus and tissues obtained from colorectal cancer patients.2022

    • 著者名/発表者名
      Tajima Y, Okuda S, Hanai T, Hiro J, Masumori K, Koide Y, Kamiya T, Cheong Y, Inaguma G, Shimada Y, Wakai T, Takihara H, Akimoto S, Matsuoka H, Uyama I, Suda K.
    • 雑誌名

      Sci Rep.

      巻: 12(1) 号: 1 ページ: 18193-18193

    • DOI

      10.1038/s41598-022-21928-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 大腸癌患者の全ゲノム解析と遺伝子パネル検査における変異シグネチャーの相関性2023

    • 著者名/発表者名
      廣瀬 雄己, 島田 能史, 田島 陽介, 安部 馨, 松本 瑛生, 大関 瑛, 土田 純子, 諸 和樹, 宗岡 悠介, 市川 寛, 竹内 志穂, 永橋 昌幸, 坂田 純, 奥田 修二郎, 若井 俊文
    • 学会等名
      第82回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸癌における細菌叢と臨床病理学的因子および予後との関連2023

    • 著者名/発表者名
      田島 陽介, 島田 能史, 中野 麻恵, 中野 雅人, 山井 大介, 阿部 馨, 松本 瑛生, 大関 瑛, 宗岡 悠介, 廣瀬 雄己, 臼井 賢司, 石川 博補, 加納 陽介, 三浦 宏平, 市川 寛, 滝沢 一泰, 小林 隆, 坂田 純, 奥田 修二郎, 若井 俊文
    • 学会等名
      第123回日本外科学会定期学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトの大腸癌および大腸粘膜に定着した細菌を同定する手法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      田島陽介、廣純一郎、松岡 宏、花井 恒一、島田能史、奥田修二郎、若井俊文、須田康一
    • 学会等名
      第30回日本消化器関連学会週間(JDDW2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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