大阪医科大学プレゼン最終盤_配布

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9 Phylum 10 0% 80 % 60 % 40 % 20 % Genus 0% ~7 100%# 90%# 80%# 59 70%# 60%# 50%# 40%# 30%# 20%# 10%# 0%# 1# UNDEFINED# 5# 9# 13# 17# 21# 25# 29# Others# 33# 37# 41# 45# 49# 53# Lysobacter# 57# 61# 65# 69# 73# 77# 81# Tetrasphaera# 85# 89# 93# 97#101#105#109#113#117#121#125#129#133#137#141#145#149#153#157#161#165#169#173#177#181#185#189#193#197#201#205#209#213#217#221#225#229#233#237#241#245#249#253#257# Nesterenkonia# Megasphaera# BlauIa# Acidovorax# Nocardioides# Facklamia# AggregaIbacter# Ideonella# Selenomonas# Dialister# AllochromaIum# Parvimonas# OQowia# Oribacterium# Dermabacter# Cardiobacterium# Bradyrhizobium# Stenotrophomonas# Turicella# Caulobacter# Collinsella# Brevibacterium# Paraprevotella# Massilia# Brachybacterium# Williamsia# Pseudoclavibacter# Brochothrix# Thauera# Faecalibacterium# Lactococcus# Enterococcus# Ruminococcus# Flavobacterium# Aquabacterium# Paracoccus# Aerococcus# Campylobacter# Abiotrophia# Rhodobacter# MethyloversaIlis# TM7# Hydrogenophaga# Gordonia# Thermus# Janthinobacterium# Bifidobacterium# Eubacterium# Haemophilus# Klebsiella# Burkholderia# Cupriavidus# Bacillus# Capnocytophaga# Sphingomonas# Dermacoccus# Lautropia# Peptoniphilus# Bacteroides# Kocuria# Xanthomonas# Atopobium# Gemella# Porphyromonas# Fusobacterium# Mycobacterium# Enhydrobacter# Brevundimonas# Gardnerella# Paenibacillus# Microbacterium# Rhodococcus# Methylobacterium# Arthrobacter# Janibacter# Roseateles# Veillonella# Chryseobacterium# Clostridium# Deinococcus# Granulicatella# Del_ia# Finegoldia# Micrococcus# Pseudomonas# Lactobacillus# Rothia# Leptotrichia# AcInomyces# Anaerococcus# Moraxella# Neisseria# Prevotella# Acinetobacter# Streptococcus# Corynebacterium# Staphylococcus# Propionibacterium#

10 Lozupone C & Knight R. Appl Environ Microbiol. (2005)

11 解析例 炎症性腸疾患と唾液細菌叢の関連 唾液細菌叢は腸疾患である炎症性腸疾患(IBD)と関連する IBD患者と健常者の唾液細菌叢が有意に異なる Said HS, Suda W, Nakagome S, Chinen H, Oshima K, Kim S, Kimura R, Iraha A, Ishida H, Fujita J, Mano S, Morita H, Dohi T, Oota H, Hattori M. DNA Res. (2014) 21:15-25.

12 (A) PSC versus HC (B) PSC versus UC Sensitivity Genus AUC Species AUC Genus AUC Species AUC Sensitivity Genus AUC Species AUC Genus AUC Species AUC Specificity 1 - Specificity Iwasawa K, Suda W, Tsunoda T, Oikawa-Kawamoto M, Umetsu S, Takayasu L, Inui A, Fujisawa T, Morita H, Sogo T, Hattori M. Sci Rep :5480.

13 Weighted UniFrac distance ST * * DT Subject ST DT ST DT Subject 2 Subject 3 Auto-correlation coefficent Firmicutes Time lag (hr) 1.0 Bacteroidetes Subject 1 Subject 2 Subject 3 Subject 4 Subject 5 Subject 6 Relative Abundance (%) Subject Subject Subject :00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8: :00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8: :00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 4:00 8:00 Streptococcus Gemella Eubacterium Megasphaera Bergeyella Others Prevotella Fusobacterium Solobacterium Paraprevotella Lachnoanaerobaculum Neisseria Porphyromonas Campylobacter Atopobium Dialister Rothia Corynebacterium Parvimonas Filifactor Cardiobacterium Haemophilus Aggregatibacter Peptostreptococcus Abiotrophia Tannerella Veillonella Alloprevotella Oribacterium Selenomonas Mycoplasma Actinomyces Leptotrichia Lautropia Catonella Peptococcus Granulicatella Capnocytophaga Treponema Kingella Synergistes

14 Mock: ~ Mock 3 Roche 454

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17 OTU S OTU Good s coverage Good's coverage Good s coverage index: 1 - (F1 / N) F1 : the number of singleton OTUs N : sum of abundances for all OTUs

18 Wet DNA Whole genome shotgun sequencing NGS ACGCGCAT CGATTCAG GATGCAGC CCGTAACG AATAGCAT CGCGCTAG DNA Species A Species B Species C Microbial profile Assembly gene information Gene A Gene B Gene C Functional profile Ref genome DB (6,200 genomes; 2,373 clusters ) Functional gene DB KEGG/COG

19 10 0% 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0% 10 0% 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0% Othe rgene elo tri chaceae_ge nus Pr evot el la Do re a Col li ns el la Par abact er oi des Cl os t ri di um Faecal ib acte ri um Eub acte ri um Bl aut ia Rum i nococcu s Bi fi dob acte ri um Bact er oi des Cel l m ot il it y Secondary m etabo lites b iosynthesi s, transportand catabol ism Cel l cycl e cont ro l, cel di vis io n, ch rom os ome par ti t ioni ng Intracelular traficking, secretion, and vesiculartransport Lipi d transport and metaboli sm Function unknown Nuc l eoti de t r anspor t and m et aboli sm Post tr anslat io nal m odi fi cati on, pr otei n t ur nover, chaperon es Coenzym e t ran spor t and m etabol is m Signal transducti on m echanism s Ener gy pr oduct ion and conver sion Def ens e m ec hanis m s Cel l w al / mem br ane/ envelope biogenes i s Tr anslat ion, r ib osom al str uct ur e and biogenesi s Inorganic ion transp ort an d metabolism Tr anscr i pti on Am ino acid tr ans por t and met aboli s m Repl icat ion, r ecom binat ion and r epai r Gener al f unc ti on pr edi c ti on onl y Car bohydr ate t rans por t and met abol is m

20 ,000 10, ,000 1,000,000 10,000, ,000 10, ,000 1,000,000 10,000, ,000 1, ,000 10, ,000 1,000,000 10,000, ,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5, ,000 1,000, a b c d / 10M (person)

21 16S 16S % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 9 apr apr apr apr apr apr apr apr apr Bacteria Unknown Virus Fungi Human 2007 International Human Microbiome Consortium (IHMC) hit

22 Wet DNA Kit) (-80 )* * RNAlater etc,,,

23 Beads 破砕 酵素反応 IHMC Protocols ( ビーズ法 ) 熱処理 (Qiagen kit) 酵素法 SDS フェノクロ処理カラム精製 PEG 処理 Gram : Gram + :

24 S V12 vs V34 16S V12 vs V68 16S V34 vs V vs MiSeq

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29 Year Subject# Country NGS Reference Denmark, Spain Illumina Qin J. et al., Nature China Illumina Qin J. et al., Nature Russia SOLiD Tyakht AV. et al., Nature Com. 145 Sweden Illumina Karlsson FH. et al., Nature China Illumina Qin N. et al., Nature 196 France, Germany Illumina Zeller G. et al., Mol. Sys. Biol. 156 Austria Illumina Feng Q. et al, Nature Com China Illumina Zhang X. et al., Nature Med. 900 Israel Illumina Zeevi D. et al., Cell Japan 454, IonPGM, Illumina Nishijima S. et al., DNA Res. 1,179 Netherlands Illumina Zhernakova A. et al., Science 10 M Short-read NGS data with 150 bp readlength NGS ( 150base )

30 PacBio RS II (SMRT sequencing) ~10 kb Leonard, M. T. et al. human gut microbiome in Front. Microbiol. 5, 361 (2014). 2. Tsai, Y. C. et al. human skin microbiome in mbio 7, e (2016). ~3kb 1Tb NGS HiSeq Total bases/run 100Gb 10Gb 1Gb IonProton MiSeq IonPGM 454 PacBio 100Mb 0bp 100bp Read-length 1,000bp 10,000bp

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