メタゲノム解析

メタゲノム解析とは、環境試料から直接DNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いて塩基配列を網羅的に決定することで、培養困難な微生物を含む微生物叢の組成や機能を解析する手法である。¹

従来、微生物の詳細な解析を行うためには純粋培養が必要不可欠であったが、自然界に存在する微生物の大部分は実験室での培養が不可能であるとされている。¹ メタゲノム解析の登場により、培養を介さずに環境中に存在する微生物の遺伝子情報を直接取得することが可能となった。²

本解析手法では、まず土壌や海水、動物の消化管内容物などのサンプルからゲノムDNAを高精度に抽出する。¹ 得られたDNA断片は次世代シーケンサーによって大量の塩基配列データとして読み出される。² 得られた膨大なデータはバイオインフォマティクス技術を用いて解析され、16S rRNA遺伝子アンプリコン解析による分類群の同定や、ショットガンメタゲノム解析による機能遺伝子の網羅的なプロファイリングが行われる。¹

医学および生物学の分野において、メタゲノム解析は多様な応用がなされている。 ヒトの腸内細菌叢と疾患との関連を調べる研究では、肥満、糖尿病、炎症性腸疾患などの病態において腸内細菌の多様性やバランスに特徴的な異常が生じていることが明らかにされている。² また、感染症領域においても、臨床検体からの病原体検出や薬剤耐性遺伝子のモニタリングに活用されている。²

環境生物学においては、海洋や土壌などの生態系における物質循環への微生物の関与の解明や、未利用の有用酵素や生体物質をコードする遺伝子の探索（環境遺伝子バンクの構築）に貢献している。¹ このように、メタゲノム解析は目に見えない微生物社会の動態を解き明かすための極めて強力な基盤技術となっている。¹