Fundamental research for the development of phage therapies targeting intestinal pathobiont

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我々は、ヒト糞便からファージDNAを単離し、ショットガンシークエンス後にウイルスコンティグ作成、種分類まで行うメタゲノム解析パイプラインを東大医科研のスーパーコンピュータSHIROKANE上に構築した。日本人健常者101名の解析を行い、世界初の腸内細菌とファージのデータベースを公開した。ファージゲノムを宿主細菌の染色体にプロファージとして組み込む溶原性ファージに注目し、ロファージ領域を同定から宿主寄生体関係を明らかにする手法も開発した。最近、細菌膜を破壊するファージ由来の酵素を抗菌物質として応用する次世代ファージ療法が期待されている。エンドライシンは、細菌のペプチドグリカン層を破壊する酵素で、グラム陽性菌に対する抗菌剤として注目されている。偽膜性腸炎の原因菌のClostridiodes difficileの溶原ファージのゲノムを網羅的に解析し、新規の10種類のエンドライシンを見つけた。ゲノム配列を元にタンパク質合成し、C.difficileに対して特異的かつ強力に殺菌する抗菌酵素を同定できた。この様に、細菌ゲノムの解析からプロファージ配列を同定し、プロファージのゲノム配列情報から宿主細菌に対する溶菌酵素を抽出し、抗菌剤として用いるデジタル創薬基盤を確立した。本年度は、肥満や糖尿病のpathobiontであるClostridium ramosumのおよびクローン病の増悪に関わるpathobiontである腸管接着性侵入性大腸菌（Adherent Invasive Escherichia coli; AIEC）の標準株及び臨床分離株を入手し、ショットガンメタゲノム解析を実践した。細菌ゲノムの解析からプロファージ配列を同定し、プロファージのゲノム配列情報から溶菌酵素の同定を目指した。またAIECに関しては宿主結合に関わる因子の検索を行った。