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2020 年度 実績報告書

拡張viromeデータと長鎖シーケンサーを用いたファージと宿主のビッグデータ解析

公募研究

研究領域ネオウイルス学:生命源流から超個体、そしてエコ・スフィアーへ
研究課題/領域番号 19H04846
研究機関国立感染症研究所

研究代表者

矢原 耕史  国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 室長 (70542356)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードファージ / ヴァイローム / ロングリード / メタゲノム / 細菌 / ゲノム / 口腔
研究実績の概要

大型長鎖シーケンサー(PromethION)とIllumina Hiseqの両方で初めてヒト唾液由来DNAをショットガンメタゲノム解読したデータ(1サンプル30Gb以上で、ヒト由来DNAの混入率は1%未満)を解析することで、数百のファージを検出した。特にプロファージについて、長鎖リードのデータによってその全長が明らかになり、ホストゲノム上での位置とその周辺構造およびその系統分類が明らかになることを示した。存在量が特に多いファージ・プロファージの中には、口腔連鎖球菌に感染するファージのクラスターや、200kbを超えるジャンボファージが含まれることも明らかになった。それらの多くは薬剤耐性遺伝子の遠縁ホモログをコードしていることや、口腔ファージの遺伝子総数の中でコア遺伝子は僅か0.3%である一方、個人特有のシングルトン遺伝子が86.4%を占めることも明らかになった。さらに、ヒト唾液中のファージが宿主細菌のCRISPRの免疫系を回避していることの示唆や、ヒト由来DNAの混入率が1%未満となる理由まで明らかにすることが出来た(Yahara et al, Nature Communications, 2021)。これと並行して、機序不明だった口腔疾患に注目し、唾液由来DNAのショットガンメタゲノムデータを患者群と健常者群で比較する研究も行い、患者群に有意に高頻度に存在する微生物(Actinomyces)とその遺伝子を同定することも出来た(Yahara et al, PLOS One, 2020)。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Long-read metagenomics using PromethION uncovers oral bacteriophages and their interaction with host bacteria2021

    • 著者名/発表者名
      Yahara Koji、Suzuki Masato、Hirabayashi Aki、Suda Wataru、Hattori Masahira、Suzuki Yutaka、Okazaki Yusuke
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20199-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shotgun metagenome sequencing identification of a set of genes encoded by Actinomyces associated with medication-related osteonecrosis of the jaw2020

    • 著者名/発表者名
      Yahara Hiroko、Hiraki Akimitsu、Maruoka Yutaka、Hirabayashi Aki、Suzuki Masato、Yahara Koji
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0241676

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0241676

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Long-read metagenomics using PromethION uncovers oral bacteriophages and their interaction with host bacteria2021

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara, Masato Suzuki, Aki Hirabayashi, Wataru Suda, Masahira Hattori, Yutaka Suzuki, Yusuke Okazaki
    • 学会等名
      ゲノム微生物学会年会
  • [学会発表] 唾液のメタゲノム解読と 薬剤耐性菌ゲノムサーベイランスに関する最近の話題2021

    • 著者名/発表者名
      矢原耕史
    • 学会等名
      東海大学シンポジウム「感染症診断と治療におけるゲノム解析」
    • 招待講演
  • [学会発表] Shotgun metagenome sequencing identification of a set of genes encoded by Actinomyces associated with medication-related osteonecrosis of the jaw2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroko Yahara, Akimitsu Hiraki, Yutaka Maruoka, Aki Hirabayashi, Masato Suzuki, Koji Yahara
    • 学会等名
      細菌学会年会

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公開日: 2021-12-27  

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