초록 ▼

□ 연구목표
○ PCR을 활용한 식품 원료 내 식중독균의 존재유무 모니터링
○ 차세대 염기서열 분석기술(NGS)를 활용한 메타게놈 기반 식품 원료 유래 세균총 분석 및 식중독균 오염 분포도 평가
○ 국내 식품, 임상 및 환경 유래 다양한 식중독균 분리
○ 분리된 식중독균의 동정 및 library 구축
○ NGS 특화 genomic DNA 순수 분리 및 정제법 최적화 및 표준화
○ NGS 이용 6,000건 이상의 식중독균 전장유전체(WGS) 염기서열 확보 및 검증
○ NGS 및 생물정보학을 바탕으

□ 연구목표
○ PCR을 활용한 식품 원료 내 식중독균의 존재유무 모니터링
○ 차세대 염기서열 분석기술(NGS)를 활용한 메타게놈 기반 식품 원료 유래 세균총 분석 및 식중독균 오염 분포도 평가
○ 국내 식품, 임상 및 환경 유래 다양한 식중독균 분리
○ 분리된 식중독균의 동정 및 library 구축
○ NGS 특화 genomic DNA 순수 분리 및 정제법 최적화 및 표준화
○ NGS 이용 6,000건 이상의 식중독균 전장유전체(WGS) 염기서열 확보 및 검증
○ NGS 및 생물정보학을 바탕으로 75건 이상 식중독균 표준전장유전체 분석
○ 유전체 비교 분석 기반의 혈청형 분석을 위한 기술 검증
○ 식중독균 전장유전체 데이터 기반 유해인자 확인 및 특성 분석
○ 75건의 식중독균 표준전장유전체 정보 및 6,000건 이상의 전장유전체 정보 DB 축적
○ 메타게놈 기반 식품 원료 유래 세균총 정보 DB 축적
○ 식중독균 유전체 SNP 기반 계통수 분석 프로그램 개발 및 고도화
○ 주요 식중독균 유전체 기반 혈청형 분석 프로그램 개발 및 활용

□ 연구내용
< 식품 균총 모니터링 >
- 식중독균 특이적 유전자 검출용 PCR을 활용하여 축산물, 어패류, 과채류 등 수집된 식품 원료 내의 식중독균의 존재유무 모니터링
- 메타게놈 기반 식품 원료 유래 세균총 분석 및 식중독균 오염 분포도 평가

< 식중독균 library 구축 >
- 식중독균 library 구축을 위한 식품, 환경 샘플 수집
- 확보된 샘플로부터 선택배지를 활용한 특정 식중독균 분리 및 임상 분리 균주 확보
- 식품, 임상 및 환경에서 분리한 다양한 국내 유래 식중독균의 16S rRNA 분석을 통한 동정 및 library 구축

< 전장유전체 >
- 식중독 균체의 개별 특성에 따른 차세대 유전체 염기서열 분석기술(NGS)에 특화된 genomic DNA 순수 분리 및 정제법의 최적화와 표준화
- 정제된 식중독균 genomic DNA의 조각화(shearing) 및 라이브러리 구축
- NGS 기반 식중독균 유전체 염기서열 데이터 확보
- 확보된 염기서열 단편들의 검증을 위한 생물정보학적 Assembly 및 Annotation 수행

< 표준전장유전체 >
- 식중독 균주별 특이적 유전자 검출용 PCR, 특정 독소 유전자 발현 유무 및 특성 분석을 통한 표준전장유전체 분석 대상 식중독균주 선발
- 선발된 식중독균 균주의 표준전장유전체 염기서열에 대한 생물정보학적 분석 수행
- 선발된 식중독균의 유전체 정보로부터 in silico 분석을 통한 유해인자 탐색
- 비교유전체 정보 기반 혈청형 분석을 위한 유전자 정보의 획득 및 활용

< DB 구축 및 프로그램 개발 >
- 국내 식중독균의 표준전장유전체 및 전장유전체의 염기서열 및 분석 정보 데이터베이스화
- 국내 식품유래 식중독균 모니터링을 위한 메타게놈 염기서열 및 분석 정보 데이터베이스화
- 식중독균 유전체 SNP 기반 계통수 분석 프로그램 개발 및 고도화와 제외국 CFSAN 대비 비교분석 및 개선사항 검토
- 주요 식중독균 유전체 기반 혈청형 분석 프로그램 개발 및 활용
- 축적된 DB를 활용한 개발된 프로그램의 개발 기술 밸리데이션

□ 기대성과 및 활용방안
○ 국내 유래 식중독균의 표준전장유전체 분석 자료 축적을 통한 유전체 분석의 효율성 및 정확성 증가
○ 다양한 식품, 임상, 환경 유래 식중독균 모니터링을 통한 국내 식중독 사고위험 방지
○ 국내 식품, 임상 및 환경에서 분리된 식중독균의 전장유전체 정보 대량 확보를 통한 신속 동정기술 기반 제공 및 활용
○ SNP 기반 다양한 식중독균의 신속 검출 및 동정과 역학 조사를 위한 정보제공
○ 국내 유래 식중독균 유전체 DB 구축을 통한 식품 안전 확보 및 식중독 사고 예방

(출처 : 요약문 7p)

Abstract ▼

□ Purpose of this project
○ Monitoring of food-borne pathogens in foods using PCR
○ Metagenomic analysis of bacterial microbiota and food-borne pathogen contamination in foods using Next-Generation Sequencing (NGS) technique
○ Isolation of various food-borne pathogens in domestic foods, cli

□ Purpose of this project
○ Monitoring of food-borne pathogens in foods using PCR
○ Metagenomic analysis of bacterial microbiota and food-borne pathogen contamination in foods using Next-Generation Sequencing (NGS) technique
○ Isolation of various food-borne pathogens in domestic foods, clinical samples and environmental samples
○ Identification of isolated food-borne pathogens and construction of strain library
○ Isolation and purification of bacterial genomic DNA for NGS sequencing, and optimization and standardization of the exprimental procedure
○ Collection of >6,000 whole genome sequences (WGS) of food-borne pathogens using NGS sequencing
○ Collection of >75 complete genome sequences (CGS) of food-borne pathogens using NGS sequencing
○ Collection of specific serotype-associated gene information for in silico serotyping of food-borne pathogens
○ Detection and identification of virulence factors using WGS of food-borne pathogens
○ Database construction containing >75 CGS and >6,000 WGS of food-borne pathogens
○ Database construction containing bacterial microbiota information in foods using metagenomics
○ Development and optimization of SNPing program with CGS information of food-borne pathogens
○ Development of in silico serotyping program and its application

□ Contents of this project
< Monitoring of food microbiota using metagenomics >
- Monitoring of food-borne pathogens in foods using PCR
- Metagenomic analysis of bacterial microbiota and food-borne pathogen contamination in foods using Next-Generation Sequencing (NGS) technique

< Library construction of food-borne pathogens >
- Collection of various samples of foods and environments for library construction
- Isolation of various food-borne pathogens from domestic foods, clinical samples and environmental samples
- Identification of isolated food-borne pathogens using 16S rRNA sequencing and library construction of food-borne pathogens

< Whole genome sequencing; WGS >
- Isolation and purification of bacterial genomic DNA for NGS sequencing, and optimization and standardization of the exprimental procedure
- Shearing of purified genomic DNA and NGS library construction
- Collection of whole genome sequences of food-borne pathogens using NGS sequencing
- Genome sequence assembly and annotation using bioinformatics

< Complete genome sequencing; CGS >
- Detection of specific toxin genes and investigation of their gene expression levels for selection of target food-borne pathogens for NGS sequencing
- NGS sequencing of selected food-borne pathogen genome and its bioinformatics analysis
- In silico analysis of virulence factors using complete genome sequences
- Collection of specific serotype-associated gene information for in silico serotyping of food-borne pathogens

< DB construction and analysis program development >
- DB construction of CGS/WGS and analysis results of domestic food-borne pathogens
- Database construction containing bacterial microbiota information in foods using metagenomics
- Development and optimization of SNPing program with CGS information of food-borne pathogens
- Development of in silico serotyping program and its application
- Validation of developed programs in DB

□ Expectations and applications
○ Enhanced efficacy and accuracy of genome analysis by accumulation of CGS analysis results from domestic food-borne pathogens
○ Protection of food poisoning caused by food-borne bacteria contamination from foods, clinical and environmental samples
○ Development of rapid identification method of food-borne pathogens using WGS information, isolated from domestic foods, clinical and environmental samples
○ Information sharing for rapid detection and identification of food-borne pathogens using SNP analysis method
○ Prevention of food-borne outbreaks and confidence of food safety via DB construction of domestic food-borne pathogen WGS/CGS DB construction

(source : Summary 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 총괄연구개발과제 요약문 ... 7
• 국문 요약문 ... 7
• Summary ... 10
• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 13
• 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ... 13
• 제2장 총괄연구개발과제의 내용 및 방법 ... 37
• 제3장 총괄연구개발과제의 최종결과 및 고찰 ... 71
• 제4장 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 198
• 제5장 총괄주요연구 변경사항 ... 207
• 제6장 총괄첨부서류 ... 207
• Ⅲ. 제1세부연구개발과제 연구결과 ... 208
• 제 1세부 연구개발과제 요약문 ... 209
• 제2장 세부연구개발과제의 목적 ... 212
• 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ... 213
• 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ... 218
• 제5장 세부참고문헌 ... 246
• Ⅲ. 제2세부연구개발과제 연구결과 ... 251
• 제2세부 연구개발과제 요약문 ... 252
• 제2장 세부연구개발과제의 목적 ... 255
• 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ... 256
• 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ... 266
• 제5장 세부참고문헌 ... 281
• Ⅲ. 제(3)세부연구개발과제 연구결과 ... 282
• 제(3)세부 연구개발과제 요약문 ... 283
• 제2장 세부연구개발과제의 목적 ... 286
• 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ... 287
• 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ... 299
• 제5장 세부참고문헌 ... 349
• Ⅲ. 제(4)세부연구개발과제 연구결과 ... 351
• 제(4)세부 연구개발과제 요약문 ... 352
• 제2장 세부연구개발과제의 목적 ... 354
• 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ... 356
• 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ... 362
• 제5장 세부참고문헌 ... 417
• Ⅲ. 제5세부연구개발과제 연구결과 ... 418
• 제5세부 연구개발과제 요약문 ... 419
• 제2장 세부연구개발과제의 목적 ... 421
• 제3장 세부연구개발과제의 내용 및 방법 ... 423
• 제4장 세부연구개발과제의 결과 및 고찰 ... 432
• 제5장 세부참고문헌 ... 453
• 끝페이지 ... 498