細菌叢解析（16S rRNA解析）
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16S rRNA解析は、「どの細菌がどの程度存在し、ヒトの健康や環境にどう関わっているか」を調査する方法です。ここではその活用分野や手順、比較されやすい方法などについて、詳しくご紹介します。
細菌叢解析手法
「16S rRNA解析」とは
16S rRNAとは全ての細菌、および古細菌に存在するリボソームの一部です。この遺伝子配列を読み取ることで、細菌の種類や構成比を明らかにし、菌叢（マイクロバイオーム）の全体像を把握することができます。
また、保存領域と可変領域の組み合わせにより、系統分類や種の識別も可能です。単一のサンプルや単一のワークフロー内でも多様な微生物を把握できるため、微生物群集の構造や、それらが人体・環境にどのような相互作用を持つかなどに対する理解を深められる手法です。
16S rRNA解析が活用できる
研究分野・目的の具体例
16S rRNA解析は人体だけでなく、作物や自然など幅広い場所に存在する微生物を検出することができます。そのため、以下のように様々な活用方法が期待できるでしょう。
- ヒトマイクロバイオーム解析
- 感染症の分類・所属の決定
- 環境メタゲノム（土壌・水・空気などの自然環境からDNAを抽出）
- 食品の品質管理
- 育種支援（微生物環境に基づく作物の品種改良）
目に見えない微生物の役割を可視化することは、医療分野はもちろん自然科学や農業、食品業界などでも重要な技術だと言えます。
16S rRNA解析の基本的な手順
DNA抽出
土壌や糞便、唾液など、対象となるサンプルから微生物のDNAを抽出します。
ライブラリー調製・シーケンス
16S rRNA遺伝子の可変領域をPCR増幅し、ライブラリーの調製を行います。その後次世代シーケンサーによって塩基配列を読み取り、FASTQファイルにてデータを出力するのが一般的です。
データ解析
得られた配列情報を基に、微生物の分類群や多様性などを解析します。
次世代シーケンサーの操作にハードルを感じ、受託サービスを検討する研究者もいるかと思います。操作不要であることや初期費用の観点から受託サービスを選択するケースもありますが、運用頻度や研究体制によっては、装置を購入した方がメリットが大きい場合もあります。
当サイトでは受託ではなく購入する価値やはじめて次世代シーケンサーを購入する方におすすめのシステムも解説しているので併せて参考にしてください。
他の方法との比較
16S rRNA解析（細菌叢解析）と
メタゲノム解析の違い
16S rRNA解析（細菌叢解析）と比較されやすい方法として、メタゲノム解析があります。これは微生物群集を培養せずにそのままDNAを抽出・シーケンスし、16S rRNAのみならず全ての遺伝子を網羅的に解析する手法です。菌種の推定が主体となる16S rRNA解析と比較すると、菌種の同定や定量に加え、遺伝子の機能解析に関する情報も得られる、より情報量の多い手法だと言えるでしょう。
対して16S rRNA解析は、進化速度が遅く、種ごとに特異的な配列を持つ「16S rRNA遺伝子」のみをPCRで増幅させるのが特徴だと言えます。複雑な微生物群集をより正確、かつ詳細に短時間で明らかにするという目的がある場合には、メタゲノム解析より安価で迅速に結果を出すことが可能です。
イルミナのMiSeq i100 シリーズには、16S rRNA解析をより高精度に実施できる、従来より長いリード長を取得可能なキットをご用意しています。手法の選定やコストに関するご相談も承りますので、どうぞお気軽にお問い合わせください。
「次世代シーケンサーのすゝめ」
次世代シーケンサーは未来の研究や製品開発の可能性を広げる重要な装置です。しかし、初めて次世代シーケンサーを導入する方にはハードルが高く感じられるケースも少なくありません。
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