The analysis for virulence factors of the legionella pneumophila strains with highly pathogenicity

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本研究は、レジオネラ症の起因菌Legionella pneumophila SG1の強毒株に保有されている高病原性遺伝子を探索し、その遺伝子の機能を明らかにすることを目的としている。2022年度の計画では、当初の計画から変更し、保有する86株中30株のL. pneumophila SG1の全ゲノム情報とハチノスツヅリガを用いた致死活性評価データから、高病原性遺伝子の候補を決定する予定だった。まず各株の毒力を調べるため、主にL. pneumophila SG1の臨床および環境分離株27株と標準株2株をハチノスツヅリガ(1群あたりn=10)に接種し、24時間ごとの生存個体数を接種後72時間まで計測し、致死活性を相対的に評価した。なお標準株2株は、致死活性がやや高い株(H株；ATCC33152)と低い株(L株；ATCC33156)であることが既報で示されている。そしてKaplan-Meier法を用いて、統計学的にH株より有意に致死活性が低い株(L株を含む12株)、H株と致死活性に有意差がない株(H株を含む11株)、H株より致死活性が有意に高い株(6株)の3つに分類(H株より高い=2、H株と同程度=1、H株より低い=0)した。一方で、次世代シーケンサーで取得したこれらの菌株の全遺伝子情報から「GenAPI」というコマンドツールを用いて、保有遺伝子の有無を網羅的に調べた。次に、特徴量を保有遺伝子名、説明変数を保有遺伝子の有無(0, 1)、目的変数を致死活性(0~2)とし、ランダムフォレストモデルを用いた機械学習モデルを構築した。全データの80%を学習データ、20%をテストデータとしたところ、テストデータのすべての菌株について致死活性を正確に分類することができた。最後に、「rfpimp」というパッケージを用いて、特徴重要度が高い上位10個の遺伝子を高病原性遺伝子の候補として選定した。