2018 年度実施状況報告書

皮膚細菌叢による病原細菌ゲノム進化時の「進化的リスクマネージメント戦術」制御法

研究課題

研究課題/領域番号	17K19544
研究機関	千葉大学
研究代表者	松岡悠美千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (10402067)
研究期間 (年度)	2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード	皮膚細菌叢 / 最近ゲノム / トランスクリプトーム
研究実績の概要	現在、常在細菌叢解析法は広く疾患の病態解明のため用いられ、細菌叢に限らず、真菌叢、ウイルス叢を内包した微生物叢解析を行うことが先端研究として注目されている。われわれ宿主を構成する細胞数を遥かに凌駕する数のこれらの共生体は“第2の指紋”と称されるほどユニークな多様性と保存性を兼ね備えている。しかしながら、常在細菌叢解析をベースにした疾患病態の解明がその多様性を切り口にした解析法であると捉えると、その保存性を解析する方法はこれまでに確立されていない。ヒトにおける“指紋”の保存性を決定しているのがヒトゲノムであるように、細菌の“指紋”を決定しているのは細菌ゲノムである。そこで、細菌叢保存性を決定している細菌ゲノムの皮膚定着に関係する規定因子と、細菌叢および宿主との相互関係を明らかにすることで、従来の常在細菌叢解析とは異なる、多様性および保存性の両側面からの革新的な解析手法を確立する。マウスモデルを用いて皮膚上に感染させた黄色ブドウ球菌ゲノムに変異が誘導されるのかどうか、また、皮膚上で遺伝子発現プロファイルに変化が起こるかどうかを確認した。これまでにマウスの皮膚に感染させたS. aureusは10週間程度の生着期間の後、機能喪失性のagr変異を獲得していることが明らかとなった。また、これらの変異にともない、皮膚上の菌数は、もともと機能喪失製のagr変異を獲得している菌株のレベルまで定着菌数の現象を確認できた。このことから、今後、常在細菌、宿主のトランスクリプトームを変異獲得前後で解析することにより、病原微生物の変異獲得機序を明らかにできると考えている。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由マウスモデルにおける皮膚でのS. aureusゲノムの変異獲得モデルを確立できたので、変異獲得機序を明らかにするべく、トランスクリプトーム解析サンプルを採取しているところである。なお、細菌の全ゲノム比較において、我々が昨年までに使用していたゲノムのassembleツールが、世界的に当該分野で広く用いられているものと異なっていることが明らかとなったため、基盤となる先行研究の菌株も含め、すべてのS. aureusゲノム解析を再解析する事となった。この解析の結果による、先行研究の結論には影響がないことはすでに判明しているので今後研究を完成させることに関して問題はないが、これらの再解析により、前年度のやや遅れていた研究にさらに遅延をきたす結果となったため、研究費の繰越を行った。
今後の研究の推進方策	引き続き、マウスモデルにおける病原微生物ゲノムの変化と細菌叢の相互作用を解析する。採取前後のゲノム変化の起こるタイミングでの常在細菌および宿主のRNA発現パターンに影響している遺伝子領域やファージの感染様式などを検討する。これらにより、トランスクリプトーム解析はaRNAを作成し解析を引き続き行っていく。
次年度使用額が生じた理由	マウスモデルにおける皮膚でのS. aureusゲノムの変異獲得モデルを確立できたので、変異獲得機序を明らかにするべく、トランスクリプトーム解析サンプルを採取しているところである。なお、細菌の全ゲノム比較において、我々が昨年までに使用していたゲノムのassembleツールが、世界的に当該分野で広く用いられているものと異なっていることが明らかとなったため、基盤となる先行研究の菌株も含め、すべてのS. aureusゲノム解析を再解析する事となった。この解析の結果による、先行研究の結論には影響がないことはすでに判明しているので今後研究を完成させることに関して問題はないが、これらの再解析により、前年度のやや遅れていた研究にさらに遅延をきたす結果となったため、研究費の繰越を行い、トランスクリプトーム等を次年度使用として行う。