前回に引き続き、2019年度のネイチャー17号目のハイライトより。
今回は「微生物学：ヒト腸内微生物相の構成をこれまでにない分解能で明らかにする」についてです。
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微生物学：ヒト腸内微生物相の構成をこれまでにない分解能で明らかにする
Nature 568, 7753
2019年4月25日
ヒト腸内微生物相の構成は、健康および疾患の両方に関連付けられているが、培養や塩基配列解読の大規模な取り組みが行われてきたにもかかわらず、ヒト腸内微生物相の完全な細菌のレパートリーはまだ明らかにされていない。A Almeidaたちは今回、1万1850のヒト腸のマイクロバイオームから、9万2143のメタゲノムアセンブリーによる再構築ゲノム（MAG）を得て、1952種の未培養の候補細菌を特定した。これらの未培養ゲノムは、ヒト腸内微生物相の既知の種を大幅に拡大し、系統発生学的多様性を281％増大させた。新たに特定された種は、あまり調べられていなかったアフリカや南米の集団に由来する試料の分類を200％以上改善し、数百の新しい生合成遺伝子クラスターをコードしていることが分かった。このデータは、これらのメタゲノムデータセットにおける、真核微生物やウイルスの最初の解析となった。今回の研究は未培養の腸内細菌の多様性を明らかにし、腸内微生物相の分類学的かつ機能的な解析のための、今までにない方法を提供する。
ARTICLE p.499
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本論文においては、日本語版本誌では、「微生物学：ヒト腸内微生物相の新たなゲノム設計図」と題されています。
フルテキストを直訳しますと・・・
ヒト腸内細菌叢の新しいゲノム設計図
となり、Abstractを直訳しますと・・・
人間の腸内細菌叢の構成は健康と病気に関連していますが、個々の微生物種の知識はそれらの生物学的役割を解読するために必要です。広範な培養と配列決定の努力にもかかわらず、ヒト腸内細菌叢の完全な細菌レパートリーは未定義のままです。ここでは、11,850のヒト腸内微生物叢から92,143のメタゲノムアセンブルされたゲノムを再構築することにより、1,952の培養されていない候補細菌種を特定します。これらの培養されていないゲノムは、集合的なヒト腸内細菌叢の既知の種のレパートリーを大幅に拡大し、系統発生の多様性が281％増加します。新たに同定された種は、参照分離ゲノムと比較して十分に研究された集団ではあまり一般的ではありませんが、それらは十分に研究されていないアフリカおよび南アメリカのサンプルの分類を200％以上改善します。これらの候補種は、新たに同定された何百もの生合成遺伝子クラスターをコードし、それらのとらえどころのない性質を説明するかもしれない独特の機能的能力を持っています。私たちの仕事は、未培養の腸内細菌の既知の多様性を拡大し、腸内細菌叢の分類学的および機能的特性評価に前例のない解決策を提供します。
となります。
今回は、オープンテキストなので、Mainまで直訳しますと・・・
過去10年間、ヒト腸内細菌叢の研究により、微生物と宿主の間の相互作用が医学的に重要なさまざまな表現型に関連していることが示されています[1,2]。ショットガンメタゲノム分析法は、複雑な微生物群集から分類学的情報と機能的情報の両方を推測し、人間の健康と病気におけるそれらの潜在的な役割を理解することを目的とした表現型研究を導きます。ただし、メタゲノムデータセットの分析に使用されるさまざまな戦略は、高品質の参照データベースに依存しています[3]。これは、Human Microbiome Project（HMP）[4,5]やHuman Gastrointestinal Bacteria Genome Collection（HGG）[6,7,8]からのものなど、参照ゲノムの広範囲で十分に特徴付けられたコレクションの必要性を浮き彫りにします。培養努力の新しい波にもかかわらず、腸の生態系内にはまだかなりの、しかし未決定の程度の未分類の微生物の多様性があります[6,8,9,10,11]。これらの未知のコミュニティメンバーは、さまざまな理由で現在の培養戦略を回避している可能性がありますが（たとえば、増殖培地の栄養素の不足や腸内の栄養素の不足など）、未発見のままの重要な生物学的役割を果たしている可能性があります。したがって、腸内細菌叢からの代表的なゲノムと分離株の包括的なカタログにアクセスできることは、新しいメカニズムの洞察を得るために不可欠です。
文化に依存せず、参照のないアプローチは、種の発見と特性評価のための成功した戦略であることが証明されています[12,13,14,15,16]。最も一般的なアプローチは、ショットガンメタゲノム読み取りのデノボアセンブリをコンティグシーケンスに実行し、シーケンスカバレッジとテトラヌクレオチド頻度[15]に基づいて異なるビンに配置することです。これは、メタゲノムアセンブルゲノム（MAG）と呼ばれる潜在的なゲノムの回復を可能にするプロセスです。いくつかの研究がこれらの方法を適用して多数のMAGを再構築しました[13,17,18,19]。最も顕著なものの1つは、生命の木への新しい洞察を明らかにする何千ものゲノムの回復です[16]。
ここでは、腸に関連するマイクロバイオームの多様性の理解を深めるために、11,850のヒト腸メタゲノムアセンブリから92,143のMAGのセットを生成して分類しました。 1,952の未培養細菌種を発見し、特定の地理的背景との関連、およびそれらの固有の機能的能力を調査しました。これにより、この特徴のない細菌群集内のどの種と機能が人間の腸環境で過小評価されている可能性があるかについての新しい洞察が可能になりました。
となります。
フルテキストは下記です。
Full Text：ARTICLE p.499
A new genomic blueprint of the human gut microbiota
Data availabilityによりますと・・・
この研究で生成されたUMGSゲノムは、研究アクセッションERP108418の下でENAに寄託されました。 QSが50を超える92,143個のMAG、BWAとサワーマッシュの定量結果、すべての系統樹、InterProScan、GP、GhostKOALAの機能分析結果は、ftp://ftp.ebi.ac.uk/pub/databases/metagenomics/umgs_analyses/で入手できます。
究極に溜まりにためりまくっているネイチャー。次回は、「医学研究：MSI腫瘍におけるWRNの合成致死性」を取り上げます。
≪natureの論文より≫
■コロナウイルス：SARS-CoV-2スパイク変異株はウイルス複製を増強する
■コロナウイルス：慢性COVID-19患者におけるSARS-CoV-2の進化
■コロナウイルス：バイオンテック社/ファイザー社製ワクチン候補BNT162b1とBNT162b2の前臨床開発
■コロナウイルス：南アフリカでのSARS-CoV-2変異株のゲノム疫学
■コロナウイルス：モデルナ社製とファイザー社製のSARS-CoV-2 mRNAワクチンによって誘導される抗体応答の解析
■コロナウイルス：SARS-CoV-2の現在拡散中で懸念されている変異株に対する中和活性
■コロナウイルス：BNT162b2ワクチンによって誘発されたSARS-CoV-2中和抗体に対するB.1.1.7変異株の感受性
■コロナウイルス：回復期血漿を用いたSARS-CoV-2変異株の交差中和
■コロナウイルス：SARS-CoV-2の新しい変異株に関連した死亡リスクの上昇
■コロナウイルス：安価なハンセン病薬がSARS-CoV-2に対する広域スペクトルの抗ウイルス薬となる
■コロナウイルス：SARS-CoV-2に対するヒト由来のIgG様二重特異性抗体
■コロナウイルス：SARS-CoV-2スパイクを介した細胞間融合に関わる機構
■コロナウイルス：SARS-CoV-2が宿主の遺伝子発現を遮断する仕組み
■コロナウイルス：SARS-CoV-2感染のマルチオミクス像
■コロナウイルス：COVID-19の長く残る症状を詳しく描写
■コロナウイルス：多量体フェリチンナノ粒子ベースの汎ベータコロナウイルスワクチンの候補の開発
■コロナウイルス：COVID-19患者におけるSARS-CoV-2誘導性の自己抗体
■コロナウイルス：SARS-CoV-2に対する長期生存骨髄形質細胞
■コロナウイルス：ワクチン接種により、SARS-CoV-2感染で誘導された抗体は増強される
■コロナウイルス：脳におけるSARS-CoV-2感染のマッピング
■コロナウイルス：SARS-CoV-2スパイク変異株に対するBNT162b2誘導性の抗体およびT細胞応答
ここで、ips細胞の生みの親の山中伸弥教授のお願いです。
※体調を確保しながらなので、更新等が滞ることもあるかと思いますので、申し訳ないと思っております。主治医の指示に従っておりますので、ご安心くださいませ。まずは取り急ぎに取り上げます。
※政宗（いぬのきもち・ねこのきもちのデータベース）つついては、体調をみながら随時、最終更新日から取り上げています。癒し＆知識の増強にお役立てくださいませ。
※8月1日、22日にワクチン接種となりました。
※急な猛暑で、休むことが多いですが、取り急ぎ取り上げさせていただきました。申し訳ないです。