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早大、多種多様な細菌のゲノム情報を一挙に個別解読

発表日:2020年1月24日

多種多様な細菌のゲノム情報を一挙に個別解読

ヒトの健康と関わる腸内細菌叢の機能理解を助け、医療分野に貢献

○発表のポイント

●多種多様な細菌の集合から、細菌1細胞ごとに網羅的にゲノムを解読する技術を開発した。

●網羅的に収集した腸内細菌ゲノムから、腸内環境で食物繊維の代謝を行う細菌・遺伝子を特定した。

●本法は細菌ゲノムを圧倒的速度で収集して細菌叢の機能理解につなげ、医療・産業への応用に貢献する。

早稲田大学理工学術院の細川正人(ほそかわまさひと)次席研究員(研究院講師)、竹山春子(たけやまはるこ)教授らの研究グループは、多種多様な細菌から1細胞ごとにゲノム(※1)を解読する技術「SAG-gel」を開発しました。これにより、細菌の集合体である腸内細菌叢の中から、個々の細菌ゲノム情報を収集し、ホストに影響を与えうる細菌や遺伝子を探索することが可能となりました(図1)。

現在、ヒトの健康・疾患状態と腸内細菌叢の関係に注目した研究が世界各地で進められていますが、その分析には様々な細菌が混在したゲノムDNAを用いる方法が一般的となっています。しかし、混在した塩基配列を正しく整理して理解することは難しく、特定の機能を持つ細菌・遺伝子を探索するなどの応用が困難でした。

SAG-gelは、微小なカプセル内に細菌叢を物理的に1細胞ごとに分離し、個別の反応環境を構築してからゲノム解読処理をスタートします。得られるすべての塩基配列情報が1細胞由来であるため、複雑な計算処理を必要とせずに短時間でドラフトゲノム(全ゲノム配列の概要)を決定でき、収集したデータから標的の機能を持つ細菌・遺伝子を探索することが可能です。本法により、環境細菌やヒト腸内細菌などの微生物ゲノム情報を圧倒的な速度で収集することが可能となります。今後獲得される細菌ゲノム情報は、有用な酵素や抗生物質などの探索用の情報資源として活用できるほか、ヒトの健康と関わる細菌叢の機能理解のための基礎情報として、産業応用や医療分野への貢献が期待されます。

本研究成果は、『Microbiome』に2020年1月23日(現地時間)に掲載されます。

【論文情報】

・論文名:Single-cell genomics of uncultured bacteria reveals dietary fiber responders in the mouse gut microbiota

・DOI:10.1186/s40168-019-0779-2

*以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach_file/0527270_01.pdf

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