病原細菌の宿主内多様性と多様化を駆動する選択メカニズムの解明

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同一宿主体内でも細菌ゲノムの多様化が生じるが、この変化は宿主内環境への適応という点で重要である。その解析には、単一あるいはごく少数の菌種だけが存在する血液培養（血培）検体が都合の良い材料であるが、多数のコロニーを解析するには膨大な時間とコストが必要である。この問題を解決するため、申請者は血培検体から細菌DNAを効率的に濃縮し、ディープシーケンシングによって宿主内多様性を捉える手法を開発してきた。本研究では、これを用いて、1）血培陽性検体中に存在する細菌ゲノム多様性の解明(宿主内でのゲノム変化）、2）変異の種類や頻度に基づいた宿主内多様化を駆動する選択メカニズムの推定、3）菌種や感染様式の違いによる多様性や選択メカニズムの違いの解明を目指している。本年度の研究結果は以下の通りである。1.九州大学病院検査部の西田留梨子医師の協力を得て、新たに607検体を収集した。2.以前に収集した42検体を用いて解析パイプラインの有効性を検証した。その結果に基づいて修正を行い、以下の過程からなる最終的なパイプラインを構築した。(1)低速遠心による宿主細胞の除去やMolzyme社の MolYsis Plus kit などを組み合わせた細菌DNAの選択的濃縮、 (2)イルミナNovaSeqを用いたディープシーケンシング、 (3)ヒト由来リードの除去、(4)アセンブリとアセンブリ結果の評価、 (5) 得られたドラフト配列へのリードマッピング、 (6)マッピングエラー率が高いリードの除去、(7)2％以上の頻度で存在するヘテロ配列（SNPまたはInDel）の同定、(8)ヘテロ配列の種類とその存在比に基づいたハプロタイプの種類と存在比の推定。3.本年度に収集したに収集した607検体の解析を開始し、上記の(1)から(4)までの作業を行なった。これにより、予備解析に用いた42検体と合わせて649検体の配列情報を取得できた。一部については、(5)以降の作業を始めている。