| 研究課題/領域番号 |
17H01447
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
大熊 盛也 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 室長 (10270597)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | 共生 / シングルセル / ゲノム解析 / 微生物群集 / 微生物機能 / トランスクリプトーム |
|---|
| 研究実績の概要 |
複雑ではあるが安定して再現性良く同一の微生物群集が得られるシロアリ腸内の共生微生物群集において、シングルセルゲノム解析によって網羅的に群集を構成する主要な微生物種の機能解明をめざしている。ヤマトシロアリ腸内全体の微生物群集を構成する主要な細菌種について、目標としていた約80種のシングルセルゲノムシーケンシングを完了した。細菌種間で保存されている遺伝子が解読ゲノムに得られた割合からゲノム完全率を算出したところ、多くの腸内細菌種の解読ゲノムの完全率は低く、それぞれの種の機能の比較解析には不十分であると考えられた。
シングルセルからの全ゲノム増幅においては、増福時のバイアスを低減させることが極めて重要で、増幅反応の液量を極めて低く抑えることが有効とされているが、既存の方法は、特殊なデバイスが必要で、高価かつ低スループットであった。そこで、工学系の研究者との共同研究で、シングルセルゲノム解析技術の高度化を進め、アガロース外殻構造の内部がゾル状の２層からなるマイクロカプセルを開発し、カプセル内でシングルセルゲノムの増幅反応を行えるようにした。大腸菌を用いた試験では、ピコリットルスケールの増幅反応により、従来には得られなかった高いゲノム完全率でのゲノム解読を再現性よく達成することができた。安価かつ容易に多数のマイクロカプセルを作成できることに加え、酵素、オリゴヌクレオチドプライマーなどの低分子物質を透過させることができ、反応液の置換も容易なシステムである。この技術の適用で、よりゲノム完全率の高いシングルセルゲノム解析を行うことができると考えられた。
セルロース分解性の原生生物細胞に共生する細菌種のシングルセルゲノム解析も継続して行うと同時に、腸内からの細菌の分離解析、原生生物のシングルセルトランスクリプトーム解析も進めている。
|
| 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
目標としていた８０種の腸内細菌のシングルセルゲノムのシーケンシングを終えたこと、原生生物のシングルセルトランスクリプトーム解析を論文投稿にまで進められたことなど、進捗状況は概ね順調である。十分なゲノム完全率を得ることができない細菌種が多いなど、個々の細菌種の腸内微生物群集における役割分担の解明には至っていないが、マイクロカプセルの新技術を工学系研究者との共同研究により開発できたことは、今後のシングルセル解析に大きな進展をもたらすと考えられる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
現在までの進捗状況は概ね順調であり、研究の推進方策に大きな変更はない。引き続き、取得した細菌種のシングルセルゲノム情報の機能解析を進めるが、ゲノム完全率の低いものについては、新しく開発したマイクロカプセルの技術を適用する。これらの解析により、個々の細菌種の腸内微生物群集における役割分担等を明らかにして群集の複雑性がもたらされ維持される機構の解明をめざす。原生生物細胞に共生する細菌については、複数種のシロアリや原生生物種間で、共通種または近縁種が共生するものを比較解析し、また、宿主である原生生物についてもシングルセルトランスクリプトーム解析により機能を解明して、原生生物―共生細菌間の共生機構の普遍性や特異性、進化的考察をする。
|
