メタゲノミクスとメタトランススクリプトミクスの重要な違いは、それぞれの分野で研究される生体分子の種類に依存します。メタゲノム解析はDNAとその塩基配列、および生物体内での挙動を研究し、メタトランススクリプト解析は転写されたDNA、主にmRNAの塩基配列と生物体内での挙動を研究しています。

メタゲノムとメタトランススクリプトミクスは、微生物群に関連して近年非常に注目されている分野である。ヘルスケア、産業、農業バイオテクノロジーにおいて重要な役割を担っています。メタゲノミクスとメタトランススクリプトミクスはともに、生物群集の中の個々の生物とその機能的役割（有益か有害か）を研究することができます。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. メタゲノムとは 3. トランスクリプトミクスとは 4. ゲノムとトランスクリプトミクスの類似点 5. 横並び比較 - 表形式マクロゲノムとメタトランスクリプトミクス 6. まとめ

マクロゲノミクス（メタゲノミクス）は何ですか？

メタゲノムとは、デオキシリボ核酸（DNA）を探索する学問分野である。微生物界と最も密接な関係にある。しかも、ゲノミクスに比べてより高度な分野である。ゲノミクスでは、特定の生物のDNAを分析する。一方、メタゲノム解析は、生物全体の遺伝子を解析するものです。そのため、ある条件や環境に対する生物集団の振る舞いを研究することが可能になるのです。

図01：メタゲノミクス

メタゲノム研究の主要技術は、マイクロアレイ技術を用いた次世代シーケンサーである。 NGS法は、1回の反応で特定のDNA配列を持つ、あるいは持たない複数の生物を分析することができる。これらのDNA配列は、一つの病気や環境条件の原因となっている可能性があります。そのため、サブゲノムの知識を利用することで、生物学的スクリーニングを容易かつ正確に行うことができる。NGSでは、短いリードで配列決定を行い、生物のDNAの解析が行われます。16s DNA配列は、近年、微生物のサブゲノム研究において人気のある配列です。

シーケンスアライメントは、バイオームシーケンス後に実施する必要があります。BLAST（Basic Local Alignment Sequence Tool）などのツールを使って、アライメント作業を完了させる。アライメント後、系統樹により、コミュニティ内の各生物間の関係やその振る舞いの詳細が示される。

トランスクリプトミクス（メタトランススクリプトミクス）は何ですか？

メタトランススクリプトームとは、生物のトランスクリプトームを研究する学問である。トランスクリプトームとは、DNAが転写される際に転写されるRNAの全塩基配列のことである。トランスクリプトーム中のmRNAの配列は、遺伝子の発現に関する情報を提供します。メタトランスクリプトミクスは、異なるグループや集団の複数のトランスクリプトームを解析することです。

図02：トランスクリプトーム解析

メタトランススクリプトミクス研究では、マイクロアレイ技術を使って、短い読み取り配列の配列を見つけることもできます。また、メタトランススクリプトミクスでは、比較ツールや樹形設計法を用いた徹底的なバイオインフォマティクス解析が行われます。しかし、メタトランススクリプトミクスはメタゲノミクスに比べ、研究が非常に困難です。mRNAやRNAを全体から抽出することは、意外と簡単ではありません。これらのRNAは損傷に非常に弱く、生存期間も短いため、その保存・保全が問題となる可能性がある。

マクロゲノミクス（メタゲノミクス）とメタトランススクリプトミクスの共通点

• マクロゲノミクスとトランスクリプトミクスは、微生物群集を中心としたバイオメスの解析のためのハイスループット技術です。
• いずれもマイクロアレイ技術を用い、研究結果を外挿する手法です。
• 得られた結果は、通常、BLAST比較や系統樹を用いて解析される。
• さらに、どちらの手法も単一の生物に特化したものではなく、グループやコミュニティーの生物に特化したものである。
• それとは別に、この2つの概念に関する研究のほとんどは、微生物に関するもので、主に役割が異なるからです。

マクロゲノミクス（メタゲノミクス）とメタトランススクリプトミクスの違い

メタゲノミクスやメタトランススクリプトミクスでは、生物に含まれる遺伝子の解析が行われます。このように、メタゲノムがDNAのパターンや配列を対象とするのに対し、サブトランススクリプトミクスは、mRNAや転写されたDNAを解析するものである。メタゲノムとゲノミクスの決定的な違い。

さらに、メタゲノム解析ではDNAを抽出するのに対し、トランスクリプトーム解析ではRNAを抽出するというように、2つの手法で抽出方法が異なる。したがって、この点がメタゲノムとメタトランススクリプトミクスとの大きな違いである。

メタゲノム解析とメタトランススクリプトーム解析の違いを以下のインフォグラフィックにまとめました。

概要 - マクロゲノミクス（メタゲノミクス） vs. メタトランススクリプトミクス

メタゲノムおよびメタトランススクリプトミクスは、生物群集の特異的な状態を解析する新しい研究分野である。このように、メタゲノムとはDNA配列の解析のことを指します。逆に、トランスクリプトミクスとは、RNA配列や転写されたDNA産物を解析することを指します。この点、トランスクリプトミクスは、特定の症例における遺伝子の発現を特定することができる。どちらも突然変異とその影響を解析する上で重要です。これらは、早期診断に使用される高速で信頼性の高い技術です。そこで、メタゲノミクスとメタトランススクリプトミクスの違いについてまとめてみました。

引用

1Aguiar Pulido, Vanessa et al. 2016年5月12日 Metabolomics, Microbiomics and Metabolomic Methods, オンライン版.