メタゲノミック診断用データベースの構築と高速解析技術の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26870328
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 元岡 大祐 大阪大学, 微生物病研究所, 特任研究員(常勤) (10636830)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 感染症

研究実績の概要

近年、感染症が疑われる臨床検体からの網羅的病原体探索法として、次世代シークエンサーを用いたメタゲノム解析法が試みられている。本手法は、臨床検体中の核酸の網羅的解読と解読した配列の全核酸配列データベースに対する相同性検索から成る。しかし、シーケンサーから得られる配列数は莫大な数であり、相同性検索は大型並列計算機を用いても、数週間も要する。そのため本研究では、病原体探索用データベースの構築と相同性検索法の改良を行い、より迅速な病原体同定法の確立を目指した。
昨年度は病原体探索用データベースの構築と高速な系統分類解析法の開発に取り組んだ。そして、核酸配列データベースのサイズは、全データベースの4分の1のサイズに、アミノ酸配列データベースのサイズは、3分の2のサイズに減少した。また、BLAST検索後にたった1つのコマンドで系統分類解析を行えるようにした。
今年度は、臨床検体の大部分を占める宿主由来核酸の高速判別法を検討するとともに、これらの結果を基にデータ解析を高速かつ容易に実行できるパイプラインを作成した。具体的には、まず全データをヒトゲノムに対してマッピングし、マッピングされなかった配列のみ、つまりヒト由来ではない核酸のみを病原体探索用データベースに対して相同性検索する。その際も、まずは病原体探索用データベースに対してマッピングを行い、それでもマッピング出来なかった配列についてのみBLAST検索を行う方法とした。さらに、成果をWebページにて公開した。

研究成果

• [雑誌論文] Metagenomic Analysis Reveals Dynamic Changes of Whole Gut Microbiota in the Acute Phase of Intensive Care Unit Patients (2016)
  • 著者名/発表者名: Ojima M, Motooka D, Shimizu K, Gotoh K, Shintani A, Yoshiya K, Nakamura S, Ogura H, Iida T, Shimazu T
  • 雑誌名: Dig Dis Sci 巻: 61 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10620-015-4011-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Next-generation sequencing (NGS) in the identification of encephalitis-causing viruses: Unexpected detection of human herpesvirus 1 while searching for RNA pathogens (2015)
  • 著者名/発表者名: Perlejewski K, Popiel M, Laskus T, Nakamura S, Motooka D, Stokowy T, Lipowski D, Pollak A, Lechowicz U, Caraballo Cortes K, Stepien A, Radkowski M, Bukowska-Osko I
  • 雑誌名: J Virol Methods 巻: 226 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.jviromet.2015.09.010
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] メタゲノミック診断用データベース(iMetDB)の構築と高速解析パイプライン (2015)
  • 著者名/発表者名: 元岡大祐、後藤直久、飯田哲也、堀井俊宏、安永照雄、中村 昇太
  • 学会等名: NGS現場の会第四回研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-07-01 – 2015-07-03
• [備考] 感染症メタゲノム研究分野
  • URL: http://imet.gen-info.osaka-u.ac.jp/
• [備考] iMetDB
  • URL: http://imet.gen-info.osaka-u.ac.jp/en/imetdb.html