日本藤田醫科大學感染症研究中心的澤井宏太郎助教、港雄介副教授、土井洋平教授等人的研究團隊，與廣島大學IDEC國際協作機構的丸山史人教授、神戶市健康科學研究所的岩本朋忠所長等人合作，成功全面鑑定出在日本臨床中引發難題的非結核分枝桿菌（NTM）生存所必需的基因。同時，通過與其他譜系的比較分析，首次證明了該基因的必要性會因菌株不同而發生變化。該成果有望為新型抗菌藥物的開發做出貢獻。相關研究結果已發表在《Microbial Genomics》的6月26日刊上。
圖1 MAH（Mycobacterium avium subsp. hominissuis，MAH）族群結構。基於SNP距離對185株分離株進行完全連鎖聚類分析。內環表示分離株來源：黑色表示人源，洋紅色表示動物源，青綠色表示環境源，灰色表示來源未知。中環表示分離株的地理來源：綠色表示日本，深藍色表示美國，黃色表示歐洲。外環表示由fastBAPS確定的譜系分類：綠色表示SC2，淺藍色表示SC3，棕色表示SC4，紫色表示SC5，紅色表示EA1，深藍色表示EA2。本研究測序的3 株分離株（OCU682、OCU683和OCU803）在圖中以粗體標示。（供圖：藤田醫科大學）
非結核分枝桿菌所致肺部疾病（NTM-PD）近年來在全球範圍內不斷增加，有報告稱，日本的患病比例尤為突出。作為主要致病菌——MAH廣泛存在於土壤和水環境等中，並分為多個遺傳譜系。其中，在日本和韓國高發的菌株被稱為「東亞譜系（East Asia lineage）」。
另一方面，新藥研發長期以歐美菌株為核心，針對日本本土致病菌株的基礎研究並不充分。尤其是可作為抗菌藥物靶點的必需基因，不同譜系菌株間的共有程度此前尚不明確。
為此，研究團隊本次以從日本患者浴室環境中分離的MAH菌株為對象，採用轉座子插入測序（Tn-Seq）法進行了基因必需性分析。開展該分析需要構建能向基因隨機導入突變的「轉座子突變菌株文庫」，但MAH的構建效率極低，此前全球範圍內僅完成2株菌株的相關解析。Tn-Seq法可通過向基因導入隨機突變，鑑定出生存所必需的基因。
研究人員通過針對多株菌株優化實驗條件、改良實驗方案，最終成功構建了3株MAH菌株的高密度突變文庫，並成功全面鑑定出了必需基因。
此外，通過將本次所得的同一譜系數據與已有的其他譜系數據開展對比分析，研究人員成功篩選出了所有譜系菌株均含有的124個核心必需基因。
同時，本次分析還證實，有200餘個基因的生存必需性會因菌株而異。
上述結果表明，基因的必需性並非固定不變，而是存在隨菌株或譜系而變化的「必需性的可塑性」。研究同時證實，譜系之間共有的必需基因數量低於預期，菌株間的差異較大。
港雄介副教授表示：「本研究針對日本國內流行的非結核分枝桿菌（NTM）進行了調查。正如我們最初的預期，現已證實日本流行的NTM菌株，其生物學特性與歐美報導的菌株存在差異。此外我們還發現，即便是日本的菌株，彼此間的差異也遠超預期。NTM菌與結核菌一樣增殖速度緩慢，研究需要較長時間。儘管如此，今後我們仍希望與合作研究者一起擴大檢測菌株的數量，特別是為了獲得有助於開發新型治療藥物的科學見解，繼續推進研究。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Microbial Genomics
論文：Integrated analysis of transposon insertion sequencing and
pangenome reveals core and lineage-specific essential genes
in Mycobacterium avium subsp. hominissuis
DOI：10.1099/mgen.0.001753
