【研究領域課題番号】20K04745 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腸管系ウイルス / メタゲノム / 流行指標 / 下水 / ウイルス / メタゲノム解析 / 病原微生物

【研究成果の概要】

今後ますます進むであろう社会の国際化や気候変動により、病原微生物の生態が変化し、新興ウイルスあるいは，これまで我が国では感染報告の無いウイルスによる新たな感染症の脅威が高まると考えられる。人間社会におけるウイルスの多様性と感染症の発生程度を把握し、ウイルス感染症を早期検出することは感染症対策を講じる上で必要かつ急務である。本申請研究では，下水試料からssRNAウイルス（多くのヒト腸管系ウイルスが有する特徴）を網羅的に検出し、それらウイルス感染の発生状況を明らかにする。加えて，検出されたウイルス（既知・未知）を用いて、ウイルス感染症の発生程度（感染者数やその割合）を示す流行指標を開発することを目的とする。本年度の研究実施計画は昨年度に引き続き下水試料（6試料）からの既知および未知ヒト腸管系ウイルスやバクテリオファージの検出を実施した。特に、未知ウイルスゲノムの可能性を有する配列（未知配列）について、既知ウイルスとの類似性を分析した。その結果、各試料から検出された未知配列の46.3~94.1%がウイルスに類似していた。そのうち、34.5~70.4%が ssRNA ウイルス、5.8~58.1％がdsDNAウイルス、1.1~29.4%がssDNAウイルスに類似していた。さらに、サンプル間で共通して検出された未知配列が各試料から16~54配列確認され、それらの29~100％がウイルスに類似しており、その多くが（14~67％）がssRNAウイルスに類似しており、未知ウイルスの検出と流行指標の開発に有用な結果を得ることができた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】自然人類学

【研究領域課題番号】17H03738 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

糞石 / 歯石 / ゲノム / DNAメタバーコーディング法 / 摂食物同定 / 狩猟採集 / 農耕牧畜 / 先史時代 / 縄文時代 / 弥生時代 / ゲノム解析 / 植物性植物 / 狩猟採取 / 古代ゲノム / 摂食物 / 腸内細菌 / 植物性食物 / 農耕 / メタゲノム / 先史日本列島人 / 食性 / メタゲノム解析 / DNAバーコーディング / 縄文人 / 弥生人 / 古人骨 / 古ゲノム解析

【研究成果の概要】

本研究の目的は、先史時代遺跡で見つかる糞石や歯石のゲノム解析をおこなうことにより、当時の人々の摂食対象となっていた動植物の同定する技術の確立である。本研究では、この技術的基礎を確立のために①飼育下の哺乳動物の糞便、②伝統的生活を続ける現代の先住民の糞便などをもちいて糞便からのDNA抽出技術の改良、ゲノム解析による摂食物同定技術の最適化を進めて来た。こいして蓄積したノウハウにもとづき、③日本の先史時代の糞石、④歴史時代の歯石からDNAを抽出し、DNAメタバーコーディング法による摂食物同定に成功した。④に関して国際誌PLoS ONEで原著論文を発表した。

【研究の社会的意義】

これまであまり研究対象とされてこなかった糞石および歯石に着目し、過去の人々が実際に何を食べていたかを明らかにするその第一歩が達成できたことの学術的意義は大きい。わたしたちの成果からゲノム解析にもとづく食性分析により、従来の方法では分からなかった、科あるいは属レベルでの摂食対象生物の同定が可能になった。食生活は、戦後の欧米化によって劇的に変化したが、これが現代日本人の健康にどのように影響しているかを過去にまでさかのぼった定量的な研究はこれまでほぼ皆無であった。本研究で得られるゲノム配列データがその答えを与えることが期待でき、社会的意義も大きい。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】土木環境システム

【研究領域課題番号】17K06614 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腸管系ウイルス / メタゲノム / 流入下水 / 未知塩基配列 / メタゲノム解析 / 下水 / 土木環境システム / ウイルス / 感染症 / ゲノム

【研究成果の概要】

一本鎖（＋）RNAウイルスを効率的に検出する選択的メタゲノム解析手法を用いて、流入下水およびヒト便検体から新たなウイルスゲノムと考えられる配列を検出することに成功した。当該配列は流入下水検体（31検体）から100％、および胃腸炎患者便検体（50検体）から86％の割合で検出された。本研究で用いた手法により、将来的なウイルス感染症の早期検出が期待され、また、本研究で検出した配列は新たな糞便汚染指標としても有用であることが示唆された。

【研究の社会的意義】

途上国のみならず先進国においても，毎年ノロウイルス等の病原微生物による感染性胃腸炎が流行しており，我が国においてもその社会的損失は計り知れない。今後，社会の国際化や地球温暖化等による病原微生物の生態変化によって，新興ウイルスあるいは，これまで我が国では感染報告の無いウイルスによる新たな感染症の増加が懸念される。本研究では、新たなウイルスと考えられるゲノムの一部を下水から検出し、また地域における分布状況を示した。今後、本手法を応用することで、ウイルス感染症の発生状況を把握し，将来的なウイルス感染症の早期検出が期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】17K17624 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食物アレルギー / 腸内細菌叢 / メタゲノム / バクテロイデス / エスケリキア / メタゲノム解析 / ショットガンメタゲノム / 腸管免疫 / バクテロイデス属 / 腸内細菌叢解析 / アレルギー・ぜんそく / 遺伝学 / 菌類

【研究成果の概要】

乳幼児の食物アレルギーを発症する要因の１つとして腸内細菌叢に着目し、研究を開始した。食物アレルギーと診断された乳幼児29名と非食物アレルギーの乳幼児21名に対して、1歳6か月の時点での便検体を収集し、腸内細菌のバランス、量の比較を行った。その結果、食物アレルギー群ではBacteroides属の低下とEscherichia属の増加が確認された。授乳方法や分娩方法、食習慣による影響は確認されなかった。
過去に牛乳アレルギーやアトピー性皮膚炎の乳児に行われた海外の研究でも類似した結果が示されており、これらの菌がアレルギー疾患の発症に関与していることが示唆された。

【研究の社会的意義】

本研究により、食物アレルギー児と非食物アレルギー児の間で腸内細菌叢の分布が異なっていることが確認された。低下していたBacteroides属と増加していたEscherichia属が腸内でどのような役割を担っていたかは不明であり、これらの機能解析は今後の課題である。役割が明らかになることで、これらの菌の分布を整える内服薬あるいは乱れを予防する方法の開発が見込まれる。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】知能情報学

【研究領域課題番号】15K12092 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多細胞計算 / 合成生物学 / 微生物共生系 / 微生物マット / メタゲノム解析 / 光制御生態系 / 遺伝子回路カスケード / 遺伝子回路インピーダンス / チューリングパターン / セルオートマトン / メタゲノム / 多細胞生物 / 細胞間通信 / 結合振動子

【研究成果の概要】

自然計算としての合成生物学は、細胞集団をターゲットとできる段階に入った。従来研究は均一に混合された空間構造を持たない細胞集団を小分子で制御する段階にとどまっている。本研究では、合成生物学的に実証可能な細胞集団による計算モデルの提案を試みる。自然の温泉地に形成される微生物マットを題材として取り上げ、光条件をコントロールした複数サンプルを取り、メタゲノム解析を行った。光条件の変化によってマットを形成する微生物の属分布が変化する様子が観察された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】水産化学

【研究領域課題番号】23580286 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

難培養微生物 / 海産無脊椎動物 / 腸内細菌叢 / バイオエンリッチメント / アルギン酸リアーゼ / メタゲノム / メタゲノム解析 / 16SrDNA / エンリッチメント / アリギン酸リアーゼ

【研究成果の概要】

海産無脊椎動物腸を培養装置としたアルギン酸分解微生物群およびアルギン酸リアーゼ遺伝子群のバイオエンリッチメントの妥当性を検証するため、単一種の褐藻（カジメ）をサザエおよびタツナミガイに一ヶ月間給餌し、腸内細菌叢の菌種組成変化とアルギン酸リアーゼ活性を評価した。細菌叢は一定方向に収束する傾向を示し、特にサザエで顕著であった。アルギン酸リアーゼ遺伝子種も多くみられ、アルギン酸リアーゼ酵素活性も上昇する傾向を示したことから、与えたカジメの消化に適した菌種組成または酵素遺伝子種を有する細菌叢に変遷した可能性が高い。バイオエンリッチメントは高活性な新規アルギン酸リアーゼ遺伝子を取得する方法と考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)