マイクロバイオーム研研研代代代の到
全ゲノムショットガンシーケンスとトランスクリプトミクスからは、研究者や製薬会社が創薬を精密化するためのデータを得ることができます。
マイクロバイオーム研研研代代代の到
はじめに
约瑟夫·彼得罗西诺博士（博士）は、1993年にベイラー医科大学に来て以来、一度ならず三度も、自分がふさわしい時にふさわしい場所にいることに気付きました。そのたびに、博士はマイクロバイオーム研究の学界から産業界への移行開始とその後の研究の拡大に欠くことのできない存在となることに一歩ずつ近づいていきました。
まず、コモンファンドのヒトマイクロバイオームプロジェクト（HMP）が発表されたとき、博士はベイラー医科大学のヒトゲノムシーケンスセンターに所属していました。このプロジェクトはヒトゲノム研究所（NHGRI）のイニシアチブであったため、ゲノムセンターが発進段階の陣頭指揮を執りました。ヒトゲノムシーケンスセンターの理查德-吉布斯所長は、彼得罗西诺博士にベイラーでイニシアチブを立ち上げてセンターをサポートして欲しいと頼み、細菌ゲノミクスのバックグラウンドを持つ彼得罗西诺博士は、「次世代ゲノミクスプラットフォームを利用して、あらゆる種類のサンプルから培養不要で微生物の個体数調査や機能的能力についての情報を提供するということに非常に興味をそそられました。」と述べました。
2010年にHMPの取り組みが終わりに近づいた頃,彼得博士はトランスレーショナルマイクロバイオーム研究センターの設立というアイデアを大学側に持ちかけました。その目的は,過去のゲノミクスと発見に基づくパイプラインを宿主と微生物の関係の精査,特に微生物群の機能をまた疾患に関連付けることへと発展させることでした。メタゲノミクスマイクロバイオーム研究センター(CMMR)はその一年後,彼得博士が所長となって設立されました。
まもなくCMMRは複数の製薬会社からマイクロバイオームプロジェクトでのサポート要請を受けるようになりました。商業プロジェクトで求められる厳しい納期に対応するため,ベイラーでは2015年にDiversigenというマイクロバイオームサービス会社を設立しました。彼得罗西诺博士はこの会社の最高科学責任者(方案)として,自分の時間の約10%をDiversigenのプロジェクトの人員として,残りの90%をCMMRのリーダーとして費やしました。
彼得罗西诺博士は、「CMMR」は多样化の活動から恩恵を受けており、営利団体である多样化により、CMMRチームはその知識を新しい治療法や診断法の開発の最前線にいる人々に伝えられるようになりました。その結果、CMMRの学術的発見から利益をもたらす製品の開発が加速しました。」と述べています。最近、多样化は、マイクロバイオーム解析の包括的サービス構築のため、Orasure技术に買収されました。
icommunityは，マイクロバイオーム研のの，研マイクロバイ戦略やngsのの用が，10年间ででように进しのか，そして今后起こるの，petrosino博客に话を伺いまし。
约瑟夫·彼得博士は,CMMRの所長であり,Diversigenの全封闭です。
質問:ヒトマイクロバイオームプロジェクトの当初のビジョンについて教えてください。
约瑟夫•彼得(以下,摩根大通(JP):当時,世界中に共生生物の研究をしている研究者や,マイクロバイオーム研究のために次世代シーケンス(上天)テクノロジーを導入し始めた研究者がたくさんいました。NIHでは,マイクロバイオームが多数の疾患分野に影響を及ぼしうること,そしてそれが多数のNIH機関に影響を及ぼすことを認識していました。また,どのツールがマイクロバイオーム研究に最適で,何を目的にするかという,方法,戦略,ベストプラクティスを開発する必要性があることも把握していました。HMPの取り組みは,データ収集,ベストプラクティスや方法の理解,および研究者が各自の研究プログラム構築に使用できる参照データセットやプロトコールの開発という点で,ヒトゲノムプロジェクトと非常に似ていました。
质问：HMPプロトコールの设备でではどのようなことををびましたか？
J.P：HMPでは，ベイラーベイラー科大学とと大学という2つの临床试験中核からの被験者300名のコホートを构筑するにに侧で取り组みましまし临床侧侧での被験者者募集の侧での被験被験者者募集のでの被験被験被験被験被験费やしました.300名の被験者，12カ月で3回まで，最高18カ所の身部位から采取されることになっていましましたたたたたたましましましましましましましましまし
方法的见地から，收集した多次多重なサンプルで使える最适抽出抽出をのしましたたこれらのコールましたにに従っ评価ししし评価ししししをことことはことことはははことはははことことことは致密致密致密こと致密致密致密致密绵密な作业でした。この300名の被験者から得た最初の知见は，生物多様性は个人间で异なるものの，机能的要素は体の各部位で保存されている，ということでした。
質問：多样化の設立理由を教えてください。
J.P：メタゲノミクスマイクロバイオーム研究センターは、医療センターという環境下でトランスレーショナルな学術研究を実施するために設立されました。しかしながら、いくつかの製薬会社の商業チームがマイクロバイオームプロジェクトを持ちかけてきました。彼らは学術研究を支援してくれましたが、大学院1.年生が彼らのプロジェクトに従事していることなどに対して不満だったようです。彼らの希望は、データセットのトラブルシューティングや解析ができる経験豊富な研究者によりプロジェクトをより厳しいスケジュールで完了させることだったのです。多样化は、マイクロバイオーム研究に関する営利団体のニーズに応えるために2015年に設立されました。
センターの設立時,私は製薬会社がどのようにマイクロバイオームに注目しているのかを知るために,マイクロバイオームサービス会社を設立する可能性があることを言及しました。研究者として,自分の分野では自分たちが一番理解しており,公衆衛生に最も役立つにはどの分野が成長すべきなのかを知っていると思いたいのです。しかしながら,製薬会社の立場からは,考え方が大きく異なっているのかもしれません。Diversigenのおかげで私たちは製薬会社側の考えを知ることができ,マイクロバイオームについての考え方が変わりました。Diversigenは,最初から利益を上げ続けています。
“6000年NovaSeqシステムのマルチプレックス能力により,私たちは非常に助けられています。さらに多くのアプリケーションでNovaSeqを使い続けていく予定です。」
质问：Diversigenの特别な点を教えてください。
J.P：Diversigenは,法人顧客,特に製薬会社やバイオテクノロジー関連会社にマイクロバイオームサービスを提供する最高のプロバイダーであると自負しています。大学のラボはほとんどDiversigenの研究開発部の一部であると考えることができるため,Diversigenでは現場で使用されている最新のアプリケーションを提供し,学術的に得られものと遜色のないデータを提供するための戦略を練ることができます。そのためDiversigenでは大規模な社内解析チームを結成して,このチームが営利目的の研究に最適な独自のベストプラクティスを開発しました。
この多样化チームは、構想段階から結果や、さらにその先まで顧客と関わり合います。私たちは、研究デザインに協力し、サンプルの収集、保管、発送方法についてアドバイスを提供し、顧客が求める答えを得るのに最適なシーケンス方法をお勧めします。
マイクロバイオーム業界で大きな成長を遂げており,その多くが学術界から来たばかりのマイクロバイオーム専門家により設立されています。これらの会社の多く,特に製薬業界の会社の多くは,社内にマイクロバイオーム分析専門家がいませんでした。私たちは,世界中200名のを超える共同研究者と共400にを超える学術プロジェクトに携わったことで,さまざまな疾患とそれらにおけるマイクロバイオームの潜在的な役割に関する重要な見識を得ました。これらの会社は,次に進む方向や潜在的な下流アプリケーションに関するフィードバック,アドバイス,コンサルティングの提供でDiversigenチームを頼りにしています。
質問：多样化のプロジェクトの平均サンプル数はどのくらいですか？
J.P：昔は5〜20サンプルサンプル研実施実施していた。所以，ほとんどのプロジェクトは百分子百のてて，千単位のプロジェクトありますおり私たち，はは，长のにするする规模コホートを用语いプロジェクトプラクティスを确立ましベストプラクティスは确立たましたは，データ内の交络因子大大大约方法がが含まれれいい
質問:製薬分野の顧客と臨床試験を実施していますか吗?
J.P：私たちが初めて製薬会社と協業し始めたとき、临床实验室改进修正案（CLIA）臨床検査室改善修正法）と美国病理学家学院（CAP）米国病理医協会）により認定されたパイプラインの開発に着手しました。製薬会社の顧客には、私たちが得るデータが高品質かつ有効で再現性があり、規制申請用に最適であると安心してもらいたかったのです。
私たちの製薬会社パートナーのいくつかは臨床試験段階に入っており、私たちは一部の試験のためにシーケンスや分析を実施しています。複数年のプロジェクトも多くあり、そこでは得られるデータから可能な限り多くの情報を抽出できるように追加のベストプラクティスが採用されています。
質問：一般的に受け取るサンプルの種類やサイズについて教えてください。
J.P：マイクロバイオーム分野で多いサンプルの種類はいまだに糞便です。安定化試薬の出現により、サンプル安定性を維持するためにサンプルを冷蔵発送する必要がなくなり、色々なことが簡単になりました。
もちろん，生物量の少ないではないサンプルを受け取る受け取るプロジェクトももももですですですですです。私たち确立してます。
“私たちのターンアラウンドタイムは週単位ではなく日単位です。イルミナの挥动システムにより,プロジェクトの予定を事前に決めて,シーケンサーが常時稼働しているようにすることが可能になりました。」
質問：多样化プロジェクトではどのようなシーケンスを行いますか？
J.P：解析対象の生物群集に合わせて、16秒遺伝子内の複数の可変領域で16秒シーケンスを実施します。特定の可変領域からは、口腔内、皮膚、糞便など特定の種類の群集に関する詳細な結果が得られます。
真菌や真核生物では内部転写スペーサー2（ITS2）シーケンス、微小真核生物では18秒シーケンスを実施します。メタゲノム解析、微生物群の菌株、種レベルや機能レベルの測定では全ゲノムショットガンシーケンスを使います。ロングリードシーケンスも実施します。課題やアプリケーションに応じて、単一菌種シーケンスの高品質なシーケンスを提供するために、ロングリードとショートリードを併用することもあります。これは昔と同じですが、今では短時間になり、コストが削減されています。
トランスクリプトームやメタトランスクリプトームのパイプラインがありますが、これらについては方法論的観点や分析的観点から改善し続けています。ウイルスメタゲノミクスも私たちの重要な業務の一つです。私たちは、ウイルスメタゲノムサンプルを臨床的観点から解析できる能力を強化することに多大な時間を費やしてきました。これらのサンプルの中にはほとんどないくらいに少量のものもあり、従来のウイルス研究ラボでやっているようなウイルスをスピンダウンして遠心沈降グラジエントで精製する方法は不可能であり、拡張性もありません。サンプルの取扱いについては、これらの難しいサンプルからできる限り多くのウイルス情報を得るための分析法を用いる「少即是多」(少ない方がよい）アプローチを採用しています。
質問：ここ5.年間で研究デザイン戦略やNGSの使用はどのように進化しましたか？
J.P：初は，例えば例えば例えばとき，特价ののコホートについてについて的的的にににににに目的は限制ないないととということをびましましたとをよく致致させててを致疾患とせせてとの系の根底にあるあるの系の根底にあるある序をの根底にに作ある序详细ににに析ににににににににににににににモデルモデル采用するするが増え増えてます。
また,企業では16 sシーケンスの限界を認識し,マイクロバイオームを用いる研究に対する予算を追加しているため,存在する微生物群をより詳細に研究するための機能的遺伝子経路と菌種に関する情報を取得するために全ゲノムショットガンシーケンスにシフトしていることが認められます。同様に,トランスクリプトミクスの増加もみられています。これによりサンプルが収集された特定の時点においてどの遺伝子が活性化されているかを評価できるようになります。
“一般的なマイクロバイオームプロジェクトの規模を考えると,NovaSeq 6000システムの処理能力はこれからも長い間私たちの会社を存続させていってくれるでしょう。」
質問：メタゲノミクスやトランスクリプトミクスのデータから疾患について分かることを教えてください。
J.P：メタゲノミクスとメタトランスクリプトミクスにより、健康な個人にはどのような微生物や機能が存在し、特定の疾患と関連し、どのように疾患と関連しているのかを見つけ出すことができます。長期的に収集されたサンプルを用いれば、データを疾患の発症や増悪と関連付けることができます。特にトランスクリプトミクスでは、遺伝子発現が特定の疾患や増悪状態と関連しているかどうかを評価することができます。
質問：メタゲノム研究やトランスクリプトーム研究のデータからは、治療法や診断法の開発の標的が得られますか？
J.P：はいオミクスベースののでは标机械研究や机械研究に立ち戻り，前临床モデルを作品成面利用する必要がことことがましたたたたた。これらこれら研データからは，治疗や诊断の薬はは开口推进の决定ををの発
質問：2015年以降、顧客基盤はどのくらい拡大しましたか？
J.P：私たちの顧客基盤は飛躍的に拡大しており、減速する兆しは見られません。マイクロバイオームベースの治療薬を作り、推進している会社の数は爆発的に増えています。製薬会社もファーマコマイクロバイオミクス、つまりマイクロバイオームにより薬剤がどのように代謝されるかの研究を実施しています。そして化学物質ベースの薬剤の開発者までもが、マイクロバイオームによる薬剤修飾の有無に関心を寄せています。
質問:お使いのイルミナ挥动システムを教えてください。
J.P：iSeq™ 100システムは1.台、米塞克™ システムは2.台、下一步™ 500システムは1.台、iSeq™ 3000システムは1.台、诺瓦塞克™ 6000システムは1.台あります。私たちのラボの視点から言えば、これらのシステムを大変気に入っており、これらのシステムから高い柔軟性が得られています。
プロジェクトのリード長,データ,およびマルチプレックス要件が,どのパイプラインを使用するかを決定します。品質管理と新しいプロトコールの検証にはiSeq 100システムを使っています。このシステムは,短いターンアラウンドタイムでファージゲノムシーケンスや小ゲノムシーケンスのプロジェクトを実施できるコスト効率の高いツールでもあります。アンプリコンベースのシーケンスにはMiSeqシステムを使用しています。3000年HiSeq NextSeq 500システムシステム,およびNovaSeq 6000システムは,RNA-Seqとメタゲノムシーケンスの実施に使用されています。シーケンスライブラリーの構築に役立てるためにさまざまなロボットハンドラーや回声装置の検証も行いました。
质问：博客の研研研における诺萨克6000システムの性能はいかがたか？
J.P：novaseq 6000システムは最近追加したもので，さまざまなフローセルによりプロジェクトでするの种类柔软柔软がられています性得られています。ます.Novaseq 6000システムのマルチプレックスプレックス力により，私たちは非常に助けられてい。。
“品質管理と新しいプロトコールの検証にはiSeq 100システムを使っています。このシステムは,短いターンアラウンドタイムでファージゲノムシーケンスや小ゲノムシーケンスのプロジェクトを実施できるコスト効率の高いツールでもあります。」
質問：シーケンス効率は重要ですか？
J.P：効率はDiversigenの成功にとって絶対に欠かせないものです。Diversigenには,サンプル採取から一次解析までに携わる12 ~ 17名からなる少人数の経験豊富なチームがいます。私たちのターンアラウンドタイムは週単位ではなく日単位です。イルミナの挥动システムにより,プロジェクトの予定を事前に決めて,シーケンサーが常時稼働しているようにすることが可能になりました。
質問:CMMRとDiversigenでの今後5年間の目標を教えてください。
J.P：引き続き拡大していきたいと思っており、いくつかのCMMRプロジェクトに関しては知的財産（IP）の開発に興味があります。CMMRでは、数ある中でも特にがん免疫療法や社会不安障害のプロジェクトに関与しており、複数の臨床試験を実施しました。ベイラーと多样化とのパートナーシップを通じて、診断法や治療法の開発で使える他の候補薬物を明らかにするために有用なコホートの構築に、これらの初期の知見を適用できる方法を特定したいと思っています。多样化でも、開発した技術や分析法を用いてさらに知识产权重視の環境を作っていきたいと考えています。
質問：NGSシーケンスシステムとイルミナシーケンスシステムは多样化の今後のマイクロバイオーム研究にどのような影響を与えると思いますか？
J.P：短期的には,アンプリコンシーケンスが微生物群のプロファイリングに優れた方法です。16 sシーケンスから全ゲノムショットガンシーケンスへの移行は,シーケンスコストの低下,マルチプレックスや分析法構築の技術の向上,そして微生物群の効果的なプロファイリングのためのバイオマーカーの発見に伴いこれからも続いていくでしょう。
一道的なマイクロバイオームプロジェクト规模考える考えると，诺萨克6000システムの经理能はこれも长い长い私たち社を存続せせいっくれるでしょう伴い事业主うに伴い，事な拡に伴い，最适なターンタイムに対応対応できる速度でプロジェクトのマルチプレックスを継続できるように2台目が必要になってくるかもしれません。
このインタビューに登場するイルミナの製品やシステムについての詳細は、以下のリンクからご覧いただけます：
NovaSeq 6000システムについては、jp.illumina.com/systems/sequencing-platforms/novaseq.html
ISEQ 100システムについては，jp.illumina.com/systems/sequencing-platforms/iseq.html
nextseq 500システムについては，*jp.illumina.com/systems/sequencing-platforms/nextseq.html
米塞克システムについては、jp.illumina.com/systems/sequencing-platforms/miseq.html.
*nextseq 500システムはnextseq 550システムへとアップデートされました。