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2020 年度 実施状況報告書

新生児敗血症における発症予測因子・病原微生物同定のためのマイクロバイオーム解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K17464
研究機関名古屋大学

研究代表者

堀場 千尋  名古屋大学, 環境医学研究所, 特任助教 (40844907)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード次世代シークエンサー / 新生児敗血症 / マイクロバイオーム / 感染症診断 / 微生物叢
研究実績の概要

新生児敗血症の初期症状は非特異的症状であるため、呼吸障害を呈し治療を必要とした新生児患者を解析対象としてサンプル収集を行なった。サンプルは、感染症診断や臨床評価に必ず採取され、かつ研究のために新規で採取する必要のない血液と胃液を選択した。出生直後の新生児呼吸障害の一部は子宮内感染あるいは垂直感染で引き起こされる。出生直後の新生児の胃液は主に羊水を含み、子宮内感染を評価できるため、出生直後の胃液を血液と同様に解析する検体種として選択した。本研究に対して保護者の同意がとれた新生児呼吸障害患者より採取された血液検体、胃液は、DNA抽出後、次世代シークエンス解析のためのDNAライブラリー調製が行われた。検出対象をより網羅的にするため、シークエンス方法はショットガンシークエンス法を選択した。得られたDNAライブラリは、ショートリードシークエンサーであるHiSeq(illumina)によりシークエンスされた。得られたシークエンスデータはメタゲノム解析パイプラインPATHDETにより、ホストゲノムデータの除去と微生物ゲノムデータベースへの参照を行うことで、微生物リストとして出力された。得られた微生物リストを患者の臨床経過、サンプル種との関連を解析した。クラスター解析により、出生直後の胃液微生物叢に関しては有意に3群に分類された。現在各群の微生物叢を構成する各微生物の病原性や微生物叢中での役割、新生児敗血症発症への影響について検討中である。また、敗血症ショックとなった乳児2例の血液と髄液に対して同様の解析を行なったところ、B群溶血連鎖球菌(GBS)を髄液より検出した。この2例は発症時の細菌培養検査ではGBSの検出ができなかったため、従来法で診断困難であった感染症症例に対して、次世代シークエンス解析による微生物検出が有用な方法である可能性が示唆された。

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

(1)検体・臨床情報の収集
新生児呼吸障害患者30例の臨床検体ならびに臨床情報を収集できた。収集された症例数は目標症例数50例の60%を達成しており、引き続き症例収集を行う予定である。
(2)患者検体のショットガンメタゲノム解析
先行して収集した30例の血液と胃液に関してショットガンシークエンスを行なうことができた。しかしながら、検出された微生物叢中で新生児呼吸障害に関与する微生物は確定できていない。さらなる臨床経過と微生物叢構造の比較を行うことで、疾患との関連を検討する必要がある。
(3)血液中微生物ゲノム分布解析と病原微生物探索
血液微生物ゲノム分布解析の結果、Microcoleus、Phormidium、Nostoc等の採取現場や実験環境からのコンタミネーションが疑われる細菌種が高頻度で検出された。このような微生物をデータ解析で除外する手法の開発が必要である。現在、微生物叢を分類するソフトウェアが複数公開されており、これらを用いてコンタミネーションが疑われる微生物とそうでない微生物を分類する解析系の構築を検討する。

今後の研究の推進方策

(1)病原微生物不明の新生児感染症症例の臨床検体からの病原微生物検出
前年度に引き続き、次世代シークエンス解析による微生物検出を行う。検体量が十分に確保できた場合は、DNA解析だけでなくRNA解析も追加で行う予定ある。これにより、細菌や真菌、DNAウイルスだけでなく、RNAウイルスも検索対象となるため、より網羅的な病原微生物検出が可能となる。
(2)血液、胃液以外の検体種のマイクロバイオーム解析
現在、もっとも臨床評価のため採取される頻度の高い血液と胃液を対象に解析を進めている。さらに重症度の高い症例の場合、髄液など感染症診断目的に追加で採取される場合が多い。これらのマイクロバイオームデータは新生児敗血症の重要な情報を含む可能性が高いため、今後、収集・解析予定である。

次年度使用額が生じた理由

引き続き症例集積を行い、得られたサンプルに対して次世代シークエンス解析による病原微生物検索、マイクロバイオームの評価を行う。得られたデータは、現在保有するマイクロバイオームデータと比較され、新生児敗血症の発症予測因子を引き続き探索する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Immune cell infiltration landscapes in pediatric acute myocarditis analyzed by CIBERSORT2021

    • 著者名/発表者名
      Kawada Jun-ichi、Takeuchi Suguru、Imai Hiroshi、Okumura Toshihiko、Horiba Kazuhiro、Suzuki Takako、Torii Yuka、Yasuda Kazushi、Imanaka-Yoshida Kyoko、Ito Yoshinori
    • 雑誌名

      Journal of Cardiology

      巻: 77 ページ: 174~178

    • DOI

      10.1016/j.jjcc.2020.08.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive Detection of Candidate Pathogens in the Lower Respiratory Tract of Pediatric Patients With Unexpected Cardiopulmonary Deterioration Using Next-Generation Sequencing2020

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi Suguru、Kawada Jun-ichi、Horiba Kazuhiro、Yamaguchi Makoto、Okumura Toshihiko、Suzuki Takako、Torii Yuka、Kawabe Shinji、Wada Sho、Ikeyama Takanari、Ito Yoshinori
    • 雑誌名

      Pediatric Critical Care Medicine

      巻: 21 ページ: e1026~e1030

    • DOI

      10.1097/PCC.0000000000002558

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive pathogen detection in sera of Kawasaki disease patients by high-throughput sequencing: a retrospective exploratory study2020

    • 著者名/発表者名
      Torii Yuka、Horiba Kazuhiro、Hayano Satoshi、Kato Taichi、Suzuki Takako、Kawada Jun-ichi、Takahashi Yoshiyuki、Kojima Seiji、Okuno Yusuke、Ogi Tomoo、Ito Yoshinori
    • 雑誌名

      BMC Pediatrics

      巻: 20 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s12887-020-02380-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 次世代シークエンスデータ解析の効率を向上させる病原微生物予測パイプラインPATHDETの開発2020

    • 著者名/発表者名
      堀場千尋, 原雄一郎, 遠山美穂, 奥村俊彦, 鈴木高子, 鳥居ゆか, 川田潤一, 尾崎紀夫, 荻朋男, 伊藤嘉規
    • 学会等名
      第52回小児感染症学会学術集会
  • [学会発表] 院外心肺停止や予期せぬ呼吸/循環不全を呈した小児患者の下気道検体からの次世代シークエンス法による病原微生物の網羅的検出2020

    • 著者名/発表者名
      武内俊, 川田潤一, 堀場千尋, 山口慎, 奥村俊彦, 鈴木高子, 鳥居ゆか, 伊藤嘉規
    • 学会等名
      第52回小児感染症学会学術集会
  • [学会発表] 川田潤一, 武内俊, 今井裕, 堀場千尋, 山口慎, 奥村俊彦, 鈴木高子, 鳥居ゆか, 安田和志, 今中恭子, 伊藤嘉規2020

    • 著者名/発表者名
      CIBERSORTを用いた小児急性心筋炎における炎症性細胞浸潤の網羅的解析
    • 学会等名
      第52回小児感染症学会学術集会
  • [学会発表] 肝移植後免疫抑制状態における血液中マイクロバイオームダイナミズムの解析2020

    • 著者名/発表者名
      奥村俊彦、堀場千尋、武内俊、鈴木高子、鳥居ゆか、川田潤一、伊藤嘉規
    • 学会等名
      第94回日本感染症学会学術集会
  • [学会発表] 川崎病症例における血清中微生物メタゲノム解析2020

    • 著者名/発表者名
      鳥居ゆか、堀場千尋、早野聡、加藤太一、鈴木高子、川田潤一、高橋義行、小島勢二、伊藤嘉規
    • 学会等名
      第123回日本小児科学会学術集会
  • [学会発表] Investigation of Infectious Etiologies in the Lower Respiratory Tract from Pediatric Patients with Unexpected Cardiopulmonary Deterioration using Next-Generation Sequencing2020

    • 著者名/発表者名
      Suguru Takeuchi, Jun-ichi Kawada, Kazuhiro Horiba, Makoto yamaguchi, Toshihiko Okumura, Takako Suzuki, Yuka Torii, Shinji Kawabe, Sho Wada, Takanari Ikeyama, Yoshinori Ito
    • 学会等名
      IDWeek 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal Dynamics of the Plasma Microbiome in Recipients at Early Post-liver Transplantation2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Okumura, Kazuhiro Horiba, Hideya Kamei, Suguru Takeuchi, Takako Suzuki, Yuka Torii, Jun-ichi Kawada, Yoshiyuki Takahashi, Yasuhiro Ogura, Tomoo Ogi, Yoshinori Ito
    • 学会等名
      IDWeek 2020
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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