ヒト腸内細菌叢における遺伝子水平転移を介した共同体ゲノム進化機構の解明

本研究では、ヒト腸内細菌叢特有のゲノム機能（ゲノム形質）の進化シナリオをメタゲノミクス解析由来データのphylodynamics解析に基づき推測するというアプローチに着目し、推測されたゲノム形質進化と個々の機能遺伝子の水平転移との照らし合わせを行うことで、遺伝子水平転移というミクロな事象が細菌叢全体のゲノム機能進化というマクロな事象にどのように影響したのかを解明することを目的としてきた。このために最も必要とされたものが大規模系統樹における頑健かつ高速な祖先形質復元を可能にする手法であり、海外研究機関との共同研究のもと、様々なデータ解析環境に適用可能なオープンソースプログラム「PASTML」を開発した(1)。同プログラムをヒト腸内細菌叢由来メタゲノムデータに基づく大規模系統解析に適用し、腸内細菌叢ゲノム形質の進化シナリオを推測するまでには至らなかったが、本研究はPASTMLプログラムの更なる機能開発と並行して今後も引き続き行う予定である。メタゲノミクス由来データを含む種々の大規模遺伝子配列データに基づくphylodynamics解析において重要となる祖先形質復元手法の開発と汎用プログラムへの実装を行ったこと、また、当初予定していたものとは異なるが大規模ウイルス由来データ解析においてウイルス株の地理的拡散や薬剤耐性変異獲得プロセスなどの形質進化を頑健に推測し、ウイルスの進化疫学研究に有用な知見を提供できた(2)ことから、本研究における成果は十分にあると判断する。(1)ソフトウェアURL:https://pastml.pasteur.fr/(2)本研究成果の論文は現在Molecular Biology and Evolution誌にてrevision中。

本研究では、ヒト腸内細菌叢特有のゲノム機能（ゲノム形質）の進化シナリオをメタゲノミクス解析由来データのphylodynamics解析に基づき推測するというアプローチに着目し、推測されたゲノム形質進化と個々の機能遺伝子の水平転移との照らし合わせを行うことで、遺伝子水平転移というミクロな事象が細菌叢全体のゲノム機能進化というマクロな事象にどのように影響したのかを解明することを目的としてきた。このために最も必要とされたものが大規模系統樹における頑健かつ高速な祖先形質復元を可能にする手法であり、海外研究機関との共同研究のもと、様々なデータ解析環境に適用可能なオープンソースプログラム「PASTML」を開発した(1)。同プログラムをヒト腸内細菌叢由来メタゲノムデータに基づく大規模系統解析に適用し、腸内細菌叢ゲノム形質の進化シナリオを推測するまでには至らなかったが、本研究はPASTMLプログラムの更なる機能開発と並行して今後も引き続き行う予定である。メタゲノミクス由来データを含む種々の大規模遺伝子配列データに基づくphylodynamics解析において重要となる祖先形質復元手法の開発と汎用プログラムへの実装を行ったこと、また、当初予定していたものとは異なるが大規模ウイルス由来データ解析においてウイルス株の地理的拡散や薬剤耐性変異獲得プロセスなどの形質進化を頑健に推測し、ウイルスの進化疫学研究に有用な知見を提供できた(2)ことから、本研究における成果は十分にあると判断する。(1)ソフトウェアURL:https://pastml.pasteur.fr/(2)本研究成果の論文は現在Molecular Biology and Evolution誌にてrevision中。