発がんに影響するピロリ菌の遺伝子とエピゲノム状態のPacBio解読による探索

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04666
• 研究機関: 杏林大学
• 研究代表者: 小林 一三 杏林大学, 医学部, 非常勤講師 (30126057)
• 研究分担者: 神谷 茂 杏林大学, 保健学部, 教授 (10177587)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: メチローム / エピゲノム進化 / ピロリ菌 / 胃がん / GWAS / 遺伝子発現ネットワーク / Pacbio / 適応進化

研究実績の概要

＜1.メチローム解読＞　Hp Genome Projectが世界からピロリ菌1000株を収集し、その半分のメチロームをPacbioシーケンサーで解読した。私たちは、杏林大医学部、札幌厚生病院の株を送った。
＜２．地域特異性＞　私たちとChinaCDCによる、東アジア各地のピロリ菌350株のゲノム配列について、系統地理解析を進めた。東アジアの先史・歴史、日本人の起源（縄文、弥生）に対応する集団構造が得られた。分集団特異的なタンパク配列多型(高Fstサイト)が多数明らかになり、立体構造ベースの機能予測から発がんとの関連を推測した。
＜３．GWAS＞　日本とベトナム由来の十二指腸潰瘍株と胃がん株のGWASから、この病態差に関連するタンパク配列多型を明らかにし、構造から機構を推測した。HpGP株の胃がんvs.胃炎の予備的GWASから、多数のタンパク配列多型を明らかにし、構造から機構を推測した。
＜４．ミクロ進化＞　配列特異的DNAメチル化酵素をハブとする、遺伝子制御ネットワークによる、適応的形質の支配を明らかにした。DNAメチル化と翻訳と転写の関連を示した。病原性アイランドでの、メチル化モチーフごとの特徴的な分布と遺伝子発現制御との関連を明らかにした。家族内感染株のメチロームの比較から、ピロリ菌メチル化酵素遺伝子の再編による配列特異性変換が、メチロームのミクロ進化を進める事を明らかにした。これらの株をスナネズミに感染させて、ゲノム進化を追った。発がんタンパク候補の機能解析を開始した。
＜５．Pacbio＞　ピロリ菌メチロームのPacbio解読のマルチプレックス法を、Pacbio社とともに開発した。1 セルで16株分を読む。

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。

研究成果

• [国際共同研究] National Cancer Institute/Vanderbilt University/NCBI(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Cancer Institute/Vanderbilt University/NCBI
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] China CDC/Pasteur Shanghai/（地方の研究機関）(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: China CDC/Pasteur Shanghai/（地方の研究機関）
  • 他の機関数: 9
• [国際共同研究] Karolinska Institute(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Karolinska Institute
• [国際共同研究] Universidade de Lisboa, Lisbon/National Institute of Health(ポルトガル)
  • 国名: ポルトガル
  • 外国機関名: Universidade de Lisboa, Lisbon/National Institute of Health
• [国際共同研究] University of Bath/University of Warwick, Coventry(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Bath/University of Warwick, Coventry
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 29
• [雑誌論文] Serum Pepsinogen Values in Japanese Junior High School Students With Reference to <i>Helicobacter Pylori</i> Infection (2020)
  • 著者名/発表者名: Okuda Masumi、Lin Yingsong、Mabe Katsuhiro、Kato Mototsugu、Osaki Takako、Miyamoto Ryosuke、Okumura Akihisa、Kamiya Shigeru、Kikuchi Shogo
  • 雑誌名: Journal of Epidemiology 巻: 30 ページ: 30～36
  • DOI: 10.2188/jea.JE20180119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acanthamoeba castellanii supports extracellular survival of Helicobacter pylori in co-culture (2020)
  • 著者名/発表者名: Hojo Fuhito、Osaki Takako、Yonezawa Hideo、Hanawa Tomoko、Kurata Satoshi、Kamiya Shigeru
  • 雑誌名: Journal of Infection and Chemotherapy 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2020.04.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of DNA double-strand breaks by pulsed-field gel electrophoresis of circular bacterial chromosomes (2020)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi, Katsuhiro Hanada
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology (DNA Electrophoresis: Methods and Protocols) 巻: 2119 ページ: 145-154
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0323-9_13
• [雑誌論文] Enhanced infectivity of strains of Helicobacter pylori isolated from children compared with parental strains (2019)
  • 著者名/発表者名: Zaman Cynthia、Osaki Takako、Furuta Yoshikazu、Hojo Fuhito、Yonezawa Hideo、Konno Mutsuko、Kurata Satoshi、Hanawa Tomoko、Kamiya Shigeru
  • 雑誌名: Journal of Medical Microbiology 巻: 68 ページ: 633～641
  • DOI: 10.1099/jmm.0.000918
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Helicobacter pylori biofilm formation on susceptibility to amoxicillin, metronidazole and clarithromycin (2019)
  • 著者名/発表者名: Yonezawa Hideo、Osaki Takako、Hojo Fuhito、Kamiya Shigeru
  • 雑誌名: Microbial Pathogenesis 巻: 132 ページ: 100～108
  • DOI: 10.1016/j.micpath.2019.04.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the colonic mucosa associated microbiota (MAM) using brushing samples during colonic endoscopic procedures (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Hiroshi、Kuroki Yasutoshi、Higashi Seiya、Goda Kyosuke、Fukushima Shinya、Katsumoto Ryo、Oosawa Motoyasu、Murao Takahisa、Ishii Manabu、Oka Kentaro、Takahashi Motomichi、Osaki Takako、Kamiya Shigeru、Shiotani Akiko
  • 雑誌名: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 巻: 65 ページ: 132～137
  • DOI: DOI: 10.3164/jcbn.19-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of Probiotics in Eradication Therapy for Helicobacter pylori Infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Shigeru、Yonezawa Hideo、Osaki Takako
  • 雑誌名: Adv Exp Med Biol 巻: 369 ページ: 243～255
  • DOI: 10.1007/5584_2019_369
  • 査読あり
• [雑誌論文] ピロリ菌研究の最先端：HPI-2018 に参加して (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林一三
  • 雑誌名: Helicobacter Research (ISBN: 978-4-86550-401-9) 巻: 23 ページ: 40-43
• [雑誌論文] ラテンアメリカの「ピロリ菌と胃がん」研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林一三
  • 雑誌名: 日本ヘリコバクター学会誌 巻: 20 ページ: 123-127
• [学会発表] H. pylori genome and methylome evolution (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: IX International Symposium of Helicobacter pylori Infection and Gastric Cancer, Antigua, Guatemala
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 基調講演：ピロリ菌1000株ゲノム比較から現れる100の病原因子 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小林 一三
  • 学会等名: 第26回日本ヘリコバクター学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Emerging virulence factor/oncoprotein candidates (2020)
  • 著者名/発表者名: 小林 一三 Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会 ワークショップ細菌種内1000（エピ）ゲノムの比較で迫る、「細菌＋ヒト」共生体の存続、そして破綻としての発がん
• [学会発表] H. pylori base-excision restriction enzyme: an oncoprotein? (2019)
  • 著者名/発表者名: I. Kobayashi1,2, K. Hanada3, M. Fukuyo4, K. Yahara5, H. Yonezawa1, Ceslovas Venclovas6, Y. Katsura7, H. Yano2, N. Takahashi2, A. Toyoda8, S. Nishiumi9, T. Azuma9, M. Kato10
  • 学会等名: The 78th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association, Kyoto
• [学会発表] H. pylori epigenome micro-evolution associated with DNA methyltransferases’ sequence-specificity changes (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Fukuyo1,2, H. Yano3,4, H. Yonezawa5, N. Takahashi5, K. Yahara6, M. Konno7, T. F. Shibata8, S. Shigenobu8, B. Rahmutulla1, I. Uchiyama8, Y. Hasegawa2, O. Ohara2, A. Kaneda1, I. Kobayashi3,5,9
  • 学会等名: EHMSG2019
  • 国際学会
• [学会発表] Bacterial genome- and epigenome-wide association study (GWAS and EWAS) of gastric cancer and intestinal metaplasia (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Yahara, Daniel Falush, Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: HpGP BAG meeting. National Cancer Institute
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Helicobacter pylori as an extreme model in genetics and evolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: HpGP Workshop, National Cancer Institute
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 遺伝・エピジェネティクス・進化のモデルとしてのピロリ菌 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所 研究集会「分子進化研究の多様な世界」
  • 招待講演
• [学会発表] Base-excising Restriction Enzymes (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: JSHR2019
• [学会発表] Epigenome-based adaptive evolution of H. pylori: Evidence from genome, methylome, transcriptome and phenotype analyses (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: 16th Japan-Korea Joint Symposium on Helicobacter Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DNAメチル化酵素の配列特異性変換によるピロリ菌エピゲノム・ミクロ進化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福世真樹, 矢野大和, 矢原耕史, 今野武津子, 柴田朋子, 重信秀治, 内山郁夫, 小林一三
  • 学会等名: 第13回日本ゲノム微生物学会年会
• [学会発表] Epigenome-based adaptive evolution of H. pylori: Evidence from genome, methylome, transcriptome and phenotype analyses (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: United States-Japan Cooperative Medical Sciences Program 21st International Conference on Emerging Infectious Diseases (EID) in the Pacific Rim
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Epigenome-based adaptive evolution of H. pylori: Evidence from genome, methylome, transcriptome and phenotype analyses (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichizo Kobayashi
  • 学会等名: Biological Transactions: From Molecules to Organisms (BTMO-2019)
• [備考] Helicobacter pylori Genome Project (HpGP)
  • URL: https://dceg.cancer.gov/research/how-we-study/genomic-studies/h-pylori-genome-project