地方衛生研究所の連携による食品由来病原微生物の網羅的ゲノム解析を基盤とする新たな食品の安全確保対策に関する研究

文献情報

文献番号
201522015A
報告書区分
総括
研究課題名
地方衛生研究所の連携による食品由来病原微生物の網羅的ゲノム解析を基盤とする新たな食品の安全確保対策に関する研究
課題番号
H25-食品-一般-016
研究年度
平成27(2015)年度
研究代表者(所属機関)
調　恒明(山口県環境保健センター)
研究分担者(所属機関)
  • 猿木信裕(群馬県衛生環境研究所)
  • 佐多徹太郎(富山件衛生研究所)
  • 四宮博人(愛媛県立衛生環境研究所)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
研究開始年度
平成25(2013)年度
研究終了予定年度
平成27(2015)年度
研究費
5,943,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
米国における食中毒による社会的損失は年間1.55 兆円に上ると米国農務省により試算されている。我が国においても、食中毒患者数は発表されている実数よりも遙かに多く、食中毒による社会的損失は多大なものがあると考えられる。本研究班では、食中毒患者由来細菌株と食品由来細菌株のゲノムを、次世代シークエンサー（NGS）を用いて解析する事により、食中毒菌と食品との関連を明らかにすること、また広域的食中毒事例の新たな早期探知手法の開発のための基礎的データを得ることを目的として研究を行った。
研究方法
食品、患者、動物由来のサルモネラ属菌分離株及びカンピロバクター属菌分離株についてゲノム解析を行い、SNPsを抽出し系統樹解析によりゲノム配列を比較した。
結果と考察
サルモネラ属菌及びカンピロバクター属菌のSNPs解析では菌株の遺伝的同一性をPFGEよりも高い分解能で区別でき、食中毒の原因究明、食品由来分離株と患者由来の分離株の関連を高い精度で示すことが出来ることがわかった。S. InfantisについてのNGS解析により、患者由来株と食材・動物由来株からなる近縁のペアが認められ、感染源となっていることが示唆された。特に患者由来株と鶏肉由来株で、NGSによるドラフトゲノム配列が完全に一致した例があり、直接的な関連が示唆された。さらに、S. Infantis株のうち薬剤耐性を示す株（患者由来株、食材由来株）における食品は全て鶏関連であり、鶏飼養における抗菌薬使用を検討する際の参考になると思われた。また、食中毒の原因と思われるCampylobacter lariのゲノム解析を実施し、病原性に関連する遺伝子の探索を行った結果53個の病原遺伝子が検出され、この様な解析が食中毒の原因究明に有用であると考えられた。さらに、カンピロバクター属菌についても網羅的遺伝子解析を行い、その有用性について評価を行った。
結論
愛媛県で分離された患者，食材（鶏肉，豚肉），家畜（豚）から分離されたS. Infantis 70株のNGSゲノム解析を実施し，食品もしくは家畜由来株と患者由来株との関係をより詳細に解析した。同一SNVを示した鶏肉由来と患者由来の2株は，同一クローンの可能性が高く，原因食品である可能性を強く示唆する。これらの結果は，NGSによる迅速ゲノム解析が，病原体の同定や分子疫学に基づく食品の安全確保対策に極めて有用であることを示している。また、カンピロバクターについてもNGS解析を行うことにより、詳細なデータを得ることであった。
今後、より多くの自治体で分離された食品由来、患者由来のサルモネラ属菌、カンピロバクター属菌等についてゲノムデータを蓄積し、その情報を共有することで、広域食中毒の早期探知のために役立てていく仕組みを構築する必要がある。

公開日・更新日

公開日
2016-07-06
更新日
-

研究報告書（PDF）

文献情報

文献番号
201522015B
報告書区分
総合
研究課題名
地方衛生研究所の連携による食品由来病原微生物の網羅的ゲノム解析を基盤とする新たな食品の安全確保対策に関する研究
課題番号
H25-食品-一般-016
研究年度
平成27(2015)年度
研究代表者(所属機関)
調　恒明(山口県環境保健センター)
研究分担者(所属機関)
  • 猿木　信裕(群馬県衛生環境研究所)
  • 佐多徹太郎(富山件衛生研究所)
  • 四宮博人(愛媛県立衛生環境研究所)
  • 小沢邦寿(群馬県衛生環境研究所)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
研究開始年度
平成25(2013)年度
研究終了予定年度
平成27(2015)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書（概要版）

研究目的
地方衛生研究所の病原体分離株の蓄積とネットワークを利用して、病原体ゲノムを次世代シークエンサー（NGS）により病原体分離株のゲノムを網羅的に解読し、国立感染症研究所ゲノム解析研究センターの協力を得てデータベースを構築する。データベースに登録された配列を効率よく比較する方法をゲノムセンターと共同で確立することにより、迅速に広域食中毒の探知を可能とするネットワークの構築に貢献するとともに食中毒菌汚染食品について精度の高い情報を提供することを主要な目的とする。
研究方法
　山口県、富山県、群馬県、愛媛県において鶏肉、患者、豚腸管から分離されたSalmonella Infantis 147株、Salmonella Enteriditis 30株、Salmonella Typhimurium 18株、Salmonella O4:i:-株、Campylobacter jejuni　34株、Campylobacter coli　9株、Campylobacter lari　1株、
腸管出血性大腸菌　7株、合計252株についてゲノムデータを取得した。得られた塩基配列の解析は、各地方衛生研究所及び国立感染症研究所病原体ゲノム解析研究センターで行った。
結果と考察
1．サルモネラ属菌株のゲノム解析
愛媛県内で分離された食物（鶏肉、豚肉）由来株29株、動物（豚直腸便）株10株、患者由来株31株の計70株のS. Infantisの全ゲノム配列を次世代シーケンサーで解読し、それを基に従来法よりも詳細な系統解析を実施した。その結果、患者株のみ、患者株と動物由来株、患者株と食物由来株のクラスターが得られた。クラスター内で、お互いに近縁の異なる由来株のペアが認められ、感染源の有力な候補と思われる。
患者由来で食品由来の株との関連が不明であったクラスターのNGS解析の結果を、他の都道府県で分離されたものと比較すると、鶏卵由来株と近縁であることが判明した。PFGEでは、異なる施設間でのデータの比較が難しいが、NGS解析結果では、全国的な比較が可能である。鶏卵由来株との関係が示されたこれらの患者について、鶏卵の摂食との関連を調べる根拠となる。また、豚由来株のクラスターに属する患者由来株も存在したことから、豚由来株にヒトの感染が関連する経路も示唆される。この様に、全ゲノム解析により、感染源の探索に有力な方法論を確立することができた。
2．カンピロバクターのゲノム解析
　Campylobacter jejuniのPFGEパターン解析による分類は、識別が困難な場合や制限酵素による影響があったことから、食中毒菌の疫学解析には限界があると考えられたが、NGSによる塩基配列の網羅的解析は、より高い分解能を示し、カンピロバクターの疫学的手法として有用と考えられた。富山県衛生研究所において食中毒の原因と思われるCampylobacter lariのゲノム解析を実施し、病原性に関連する遺伝子の探索を行った結果53個の病原遺伝子が検出され、この様な解析が食中毒の原因究明に有用であると考えられた。
3．地方衛生研究所におけるゲノム解析法の検討
　NGSから出力されるゲノム配列は、大量であり情報処理を適切に行うことが要求されるが、解析技術のほとんどが、Windows PC環境ではなく、高い専門性が要求されることから、地方衛生研究所で、NGS技術を検査や感染症、食中毒の原因究明に使用する場合、データ解析がボトルネックの一つとなることが懸念される。富山県衛生研究所では、windowsを用いた解析ソフトを使用し独自にゲノムデータの解析を試みた。ゲノム解析の結果をもとに遺伝子翻訳領域（CDS）の比較によりSNPsを抽出し、系統樹を作成した。従って、今後地方衛生研究所においてもゲノムデータ処理が可能となると思われるが、今後研究班において、国立感染症研究所ゲノム解析研究センターとの協力関係をどのように位置づけるかを検討する必要があると思われる。
結論
地方衛生研究所において食中毒原因菌株のゲノム解析を行い、効率よく遺伝的同一性を比較する技術を確立した。この技術は、NGSによるゲノム解析によって広域的食中毒を早期探知するための基盤となる技術である。今後、地方衛生絵研究所と国立感染症研究所を結ぶ高速ネットワークが必要となると思われる。
今後、より多くの自治体で分離された食品由来、患者由来のサルモネラ属菌、カンピロバクター属菌等についてゲノムデータを蓄積し、その情報を共有することで、広域食中毒の早期探知のために役立てていく仕組みを構築する必要がある。

公開日・更新日

公開日
2016-07-06
更新日
-

研究報告書（PDF）

行政効果報告

文献番号
201522015C

成果

専門的・学術的観点からの成果
地方衛生研究所において食中毒原因菌株のゲノム解析を行い、効率よく遺伝的同一性を比較する技術を確立した。この技術は、NGSによるゲノム解析によって広域的食中毒を早期探知するための基盤となる技術である。今後、地方衛生絵研究所と国立感染症研究所を結ぶ高速ネットワークが必要となると思われる。
今後、より多くの自治体で分離された食品由来、患者由来のサルモネラ属菌、カンピロバクター属菌等のゲノムデータを蓄積し、その情報を共有することで、広域食中毒の早期探知のために役立てていく仕組みを構築する必要がある。
臨床的観点からの成果
本研究成果を今後、広域的食中毒の早期探知に応用すれば食中毒患者数の削減につながり、医療負荷を低減できると思われる。また、サルモネラ属菌のうち、薬剤耐性を示したものはすべてが鶏由来であった事から、耐性菌の抑制について鶏飼養における抗菌薬の削減が必要である事を示唆した。
ガイドライン等の開発
なし
その他行政的観点からの成果
なし
その他のインパクト
平成27年度厚生労働科学研究シンポジウムにおいて「地方衛生研究所の連携による食品由来病原微生物の網羅的ゲノム解析を基盤とする新たな食品の安全確保対策に関する研究」のタイトルで発表を行った。

発表件数

原著論文（和文）
2件
原著論文（英文等）
0件
その他論文(和文)
0件
その他論文(英文等)
0件
学会発表(国内学会)
5件
学会発表(国際学会等)
0件
その他成果(特許の出願)
0件
その他成果(特許の取得)
0件
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
0件

特許

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

公開日・更新日

公開日
2016-06-10
更新日
2020-06-02

収支報告書

文献番号
201522015Z
報告年月日

収入

(1)補助金交付額
5,943,000円
(2)補助金確定額
5,943,000円
差引額 [(1)-(2)]
0円

支出

研究費 (内訳) 直接研究費 物品費 4,659,245円
人件費・謝金 200,000円
旅費 666,715円
その他 417,086円
間接経費 0円
合計 5,943,046円

備考

備考
収入を超える支出については自己負担

公開日・更新日

公開日
2017-11-28
更新日
-