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2021 年度 実施状況報告書

糞石ゲノム解析による縄文人の栄養・衛生・健康状態のマルチプロファイリング

研究課題

研究課題/領域番号 21K19289
研究機関東京大学

研究代表者

太田 博樹  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (40401228)

研究分担者 梅崎 昌裕  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (30292725)
澤藤 りかい  総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 日本学術振興会特別研究員(CPD) (50814612)
和久 大介  東京農業大学, 国際食料情報学部, 助教 (60793578)
熊谷 真彦  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 主任研究員 (80738716)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード糞石 / ゲノム / 縄文人 / 摂食物 / 次世代シークエンサー
研究実績の概要

鳥浜貝塚遺跡から出土した糞石をもちいた次世代シークエンサ(NGS)によるPCRアンプリコン・シークエンス法で、科レベル(イネ科、ナスか、セリ科など)、属レベル(ネギ属など)、種レベル(ダイズ、ニンニクなど)で現代の私達が食品としてもちいている植物が検出された。またその周辺土壌からDNAを抽出した同様の手法での実験では、ほとんどのリードがイネ科ヨシ属として検出された。これらの結果から、PCRアンプリコン・シークエンス法により植物性摂食物が検出できていると考えている。また、これら糞石から検出される摂食物由来と思われるDNAは、どのような性質をもつのか、現代人の糞便をもちいた実験によって調査した。東京在住の現代日本人(n=1)について、18日間の食事記録と、後半10日間の採便を行い、上記と同じ方法で解析をおこなった。その結果、検出されやすい食材と検出されにくい食材があることが分かった。さらに、ダイズに着目し、現代日本人(n=1)について、調理したダイズ食品(納豆)を7日間、食べ続け、次ぎの5日間、ダイズが入った食品の摂取を避け、この5日間の糞便について、上記と同じ方法で解析をおこなった。その結果、8日目には40リードのダイズDNAが検出されたが、9日目には1リードに減少し、残りの3日間も低い検出量だった。調理しないダイズ食品(枝豆と炒り豆)を2日間で200g接触した翌日には、114リードのダイズDNAが検出されたが、その翌日には1リードに減少した。このように、ダイズの摂取を止めた2日後には、ダイズDNAはほとんど検出されなくなることから、腸内への摂食物DNA残留は、2日後以降ごく僅かである可能性が示された。

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

2021年までに、キャプチャー・ベイトの作製が完了し、ライブラリーの調製が完了すれば、すぐに使える状態になっている。また、研究分担者との共同作業により、地域性や植生分布を考慮した動植物同定技術の改良を進めることができた。また、現代人の糞便資料を用いて、体内に取り込まれた摂食物のDNAが、どの程度(量)どれくらい(期間)、腸内に滞在し、糞便ゲノムに含まれるか、基本的なデータが得られてた。このように、おおむね順調に進展している。一方、DNA濃度の既に分かっている複数の植物性食材(6種)のDNAを混ぜて、NGSライブラリーを作製し、キャプチャーする実験で、糞石から抽出できるDNAと同程度の濃度にまで希釈した混合DNAの場合、著しく低いDNA濃度のため、ライブラリ作製そのものが困難であることが明らかになった。このため、低濃度DNAを濃縮し、ライブラリ作製に問題ない濃度にする課題が新たに生まれた。

今後の研究の推進方策

糞石から抽出したDNAのような低濃度のDNAから如何にNGSライブラリーを作製するかが、現在の課題である。そこで、遠心エバポレータを使ったDNA濃縮の条件検討を進める。すなわち、遠心エバポレータでは、設定温度と時間を変化させ、どのような条件でDNAを濃縮すれば、より効率的にライブラリーを作製できるかを検討する。また、こうして作製できたライブラリーを、最も効率のよくキャプチャーできる条件を検討する。すなわち、キャプチャーをするミクスチャーにインプットするライビラリーの量、そして、非特異的な結合をできるだけ避けつつハイブリダイズする温度、主にこれら2つの条件を検討する。

次年度使用額が生じた理由

キャプチャー・ベイトの作製が完了したが、キャプチャー実験の条件検討をする以前のライブラリー作製段階で、低濃度DNAのため、NGSライブラリーが作製できない課題が生じた。このため、キャプチャー・ベイトをほとんど消費することなく、追加注文をしなかった。また、キャプチャーに続くNGSの外注も行うことができなかった。このため次年度にこれを使用することとなった。これらの条件検討を進め、今後これらの注文と実験を進める。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      コペンハーゲン大学
  • [雑誌論文] Complete Mitochondorial genome sequencing reveals double-buried Jomon Individuals excavated from the Ikawazu shell-mound site were not in a mother-child relationship2022

    • 著者名/発表者名
      D. Waku, K. Koganebuchi, T. Gakuhari, M. Yoneda, O. Kondo, T. Masuyama, Y. Yamada*, H. Oota*
    • 雑誌名

      Anthropological Science (in press)

      巻: 130 ページ: -

    • DOI

      10.1537/ase.220129

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Genetic variation of olfactory receptor gene family in a Japanese population2022

    • 著者名/発表者名
      AKHTAR MUHAMMAD SHOAIB、ASHINO RYUICHI、OOTA HIROKI、ISHIDA HAJIME、NIIMURA YOSHIHITO、TOUHARA KAZUSHIGE、MELIN AMANDA D.、KAWAMURA SHOJI
    • 雑誌名

      Anthropological Science

      巻: 130 ページ: -

    • DOI

      10.1537/ase.211024

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Triangulation supports agricultural spread of the Transeurasian languages2021

    • 著者名/発表者名
      Robbeets Martine、(17名略)、Oota Hiroki、(20名略)、 Hudson Mark J.、Ning Chao
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 599 ページ: 616~621

    • DOI

      10.1038/s41586-021-04108-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Whole-Genome Sequencing of a 900-Year-Old Human Skeleton Supports Two Past Migration Events from the Russian Far East to Northern Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Takehiro、Adachi Noboru、Kimura Ryosuke、Hosomichi Kazuyoshi、Yoneda Minoru、Oota Hiroki、Tajima Atsushi、Toyoda Atsushi、Kanzawa-Kiriyama Hideaki、Matsumae Hiromi、Koganebuchi Kae、Shimizu Kentaro K、Shinoda Ken-ichi、Hanihara Tsunehiko、Weber Andrzej、Kato Hirofumi、Ishida Hajime
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1093/gbe/evab192

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploring correlations in genetic and cultural variation across language families in northeast Asia2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumae Hiromi、Ranacher Peter、Savage Patrick E.、Blasi Dami?n E.、Currie Thomas E.、Koganebuchi Kae、Nishida Nao、Sato Takehiro、Tanabe Hideyuki、Tajima Atsushi、Brown Steven、Stoneking Mark、Shimizu Kentaro K.、Oota Hiroki、Bickel Balthasar
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.abd9223

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An analysis of the demographic history of the risk allele R4810K in <i>RNF213</i> of moyamoya disease2021

    • 著者名/発表者名
      Koganebuchi Kae、Sato Kimitoshi、Fujii Kiyotaka、Kumabe Toshihiro、Haneji Kuniaki、Toma Takashi、Ishida Hajime、Joh Keiichiro、Soejima Hidenobu、Mano Shuhei、Ogawa Motoyuki、Oota Hiroki
    • 雑誌名

      Annals of Human Genetics

      巻: 85 ページ: 166~177

    • DOI

      10.1111/ahg.12424

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Genome of Jomon people and peopling history of East Eurasians2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oota
    • 学会等名
      Genome Concept Centennial Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Jomon genome analysis verifying “Northern” or “Southern” route into East Eurasia from Africa2021

    • 著者名/発表者名
      太田博樹
    • 学会等名
      日本進化学会第23回オンライン大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 古代ゲノム解読によるサピエンス全史2021

    • 著者名/発表者名
      太田博樹
    • 学会等名
      第28回多文化間精神医学会・学術総会「ポスト・コロナ時代の異世代間コミュニケーションと多文化共生」特別講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 縄文人糞石を用いたマイクロバイオーム解析2021

    • 著者名/発表者名
      西村瑠佳、谷野彰勇、鯵本眞友美、稲田健一、勝村啓史、小川元之、小金渕佳江、和久大介、熊谷真彦、杉本竜太、太田博樹、井ノ上逸郎
    • 学会等名
      日本進化学会第23回東京大会
  • [図書] 科学で読みとく縄文社会2022

    • 著者名/発表者名
      高橋 龍三郎
    • 総ページ数
      216
    • 出版者
      同成社
    • ISBN
      978-4886218865
  • [図書] 人間の本質にせまる科学2021

    • 著者名/発表者名
      井原 泰雄、梅﨑 昌裕、米田 穣
    • 総ページ数
      296
    • 出版者
      東京大学出版会
    • ISBN
      4130622285
  • [備考] ゲノム人類学研究室

    • URL

      http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~genomeanthro/

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公開日: 2022-12-28  

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