微⽣物ゲノム学（先端⽣命科学）／環境バイオインフォマティクス（先端⽣命科学）
「先端生命科学系列」の8つの研究会（冨田・内藤・黒田・金井・曽我・荒川・鈴木・辻本）は、合同で運営しています。また大学院のプロジェクト科目（先端生命科学）とも合同に運営しているため、学部生、大学院生そして教員が一緒になって研究を進めます。先端生命科学系列研究会の新規履修者は全員まず「研究会Ｂ(1) 冨田 勝」を履修してください。詳しい内容は研究会ホームページをご覧ください。https://bio.sfc.keio.ac.jp/
微生物は、様々な環境（ヒトの体、自然環境、人工環境など）で重要な役割を果たしている一方、様々な感染症の原因として人類の健康を脅かしている存在です。本研究会では、バイオインフォマティクスとゲノム解析により、環境微生物の多様性を理解し、その医学・農学・工学分野への有効活用を目指しています。
私たちは、再現可能なバイオインフォマティクス、ゲノム微生物学、および都市のマイクロバイオーム（微生物群集とその遺伝子の総体）に関する研究を進めています。このまま何の対策もとらなければ、2050年には薬剤耐性菌による感染症は全世界で年間1000万人の死亡者を出すとも予測されています。プラスミドは、薬剤耐性遺伝子を持ち、微生物間で水平移動することで、微生物群集における薬剤耐性の拡散に寄与しています。都市の人工環境における薬剤耐性遺伝子と可動遺伝因子（プラスミド、ウイルス、転移因子など動く遺伝子）を同定し追跡するために、世界中の大量輸送システムで微生物サンプルを収集してきました (Danko et al. International MetaSUB Consortium, 2021)。また、COVID-19パンデミックの発生前/中/後、マスギャザリング（ワールドカップ、オリンピック・パラリンピックを含む国際的なスポーツイベント）前/中/後に世界各地の都市環境から微生物サンプルを収集します (http://metasub.org/projects/)。バイオインフォマティクス・ツールを組み合わせることにより、微生物と薬剤耐性の世界地図を作成し、プラスミドやウイルスなど可動遺伝因子の宿主域と伝播経路を推定し、微生物のライフスタイルに関する洞察を得ることを目指します (Suzuki et al., 2017; Yano et al., 2018; Merino et al., 2019; Tokuda et al., 2020)。
References:
- 都市の微生物・薬剤耐性遺伝子の世界地図－世界60 都市で収集した約5,000 サンプルのメタゲノム解析－：[慶應義塾] https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2021/5/28/28-80215/
- Danko et al. International MetaSUB Consortium (2021) "GA global metagenomic map of urban microbiomes and antimicrobial resistance" doi: 10.1016/j.cell.2021.05.002.
- Tokuda et al. (2020) "Determination of Plasmid pSN1216-29 Host Range and the Similarity in Oligonucleotide Composition Between Plasmid and Host Chromosomes." doi: 10.3389/fmicb.2020.01187
- Merino et al. (2019) "Comparative genomics of Bacteria commonly identified in the built environment." doi: 10.1186/s12864-018-5389-z.
- Yano et al. (2018) "Reconsidering plasmid maintenance factors for computational plasmid design." doi: 10.1016/j.csbj.2018.12.001.
- Suzuki et al. (2017) "Comparative genomic analysis of Clostridium difficile ribotype 027 strains including the newly sequenced strain NCKUH-21 isolated from a patient in Taiwan" doi: 10.1186/s13099-017-0219-4.
- 都市の微生物、世界中で採集 綿棒使い、街の環境考える参考に：朝日新聞 2018年6月26日
“Advanced Biosciences” seminars (Tomita, Naito, Kuroda, Kanai, Soga, Arakawa, Suzuki and Tsujimoto) are operated along with “Systems Biology Project” for graduate students. All members, including faculty members, graduate students, and undergraduate students are involved to research projects.
At the first semester when you join the "Advanced Biosciences" seminars (Kenkyukai), you should take "SEMINAR B (1) Masaru Tomita."
Please check our website for more details. https://bio.sfc.keio.ac.jp/
While microorganisms have important roles in various environments (e.g. human body, natural and built environments), they can cause many infectious diseases, which are threats to public health. In this research group, we use bioinformatics and genomics to understand microbial diversity and its medicinal, agricultural and industrial applications.
Our research focuses on reproducible bioinformatics, genome microbiology, and urban microbiomes. It has been estimated that, by 2050, 10 million people will die every year due to antimicrobial resistance (AMR) if no action is taken. Plasmids often carry multiple AMR genes and can be horizontally transferred between microbes, contributing to the spread of AMR in microbial communities. To identify and track antimicrobial resistance genes (resistomes) and mobile genetic elements (e.g., viruses, plasmids, and transposable elements) in urban built environments, we have been collecting samples in mass-transit systems around the globe (Danko et al. International MetaSUB Consortium, 2021) and will sample urban environments around the globe before, during and after the COVID-19 pandemic and the mass gathering such as international sport events including the World Cup and Olympic & Paralympic Games (http://metasub.org/projects/). We are using a combination of bioinformatics tools for creating global maps of microbiomes and resistomes, inferring host range and transmission routes of mobile genetic elements (e.g., viruses and plasmids), and gaining insight into microbial lifestyles (Suzuki et al., 2017; Yano et al., 2018; Merino et al., 2019; Tokuda et al., 2020).