それは病気を治したり、病気を引き起こしたり、さらには人の脳を「制御」したりすることもできます。腸内細菌叢にはなぜそんな力があるのでしょうか？

導入：

腸内細菌は人類の第二のゲノムと呼ばれ、私たちの健康と深く関係しています。腸内微生物は病気を治すことも、病気を引き起こすこともあります。これらが乱れると、さまざまな病気を引き起こす可能性があります。近年、腸内細菌叢と密接な関係のあるプロバイオティクス療法や糞便移植が登場しています。したがって、腸内微生物は今日の生命科学において最も注目されている研究分野の 1 つです。

このトピックでは、ワシントン大学の研究者であり、腸内細菌分野のリーダーであるジェフリー・ゴードンの愛弟子でもあるウー・メン博士とつながり、腸内細菌に関する彼女の見解を共有できることに幸運を感じています。

ウー・メン（ワシントン大学研究員）|ゲスト

イェ・シュイソンインタビュー

01 ヒトの腸内細菌の種類

Ye Shuisong: Wu Meng 博士、ヒトのマイクロバイオームについて紹介していただけますか?主なカテゴリーは何ですか?

呉孟：腸内微生物とは、主に人間の腸内に存在する微生物群を指します。人間の遺伝子の数をはるかに上回る非常に多くの遺伝子を持っていることから、主に第2のゲノムと考えられています。現在、これらの微生物には主に細菌、真菌、ウイルス、その他の微生物が含まれると考えられています。

大腸菌

細菌に関して言えば、これは私たちが最もよく知っているものであり、よく知られている大腸菌を含む腸内細菌叢の最大の部分でもあります。しかし実際には、大腸菌は腸内細菌叢のごく一部に過ぎず、おそらく 1% 未満を占めるにすぎません。そして、私たちの日常生活でも、腸内細菌叢の一部であるビフィズス菌や乳酸菌について耳にします。

しかし、それらは実際には健康な成人の腸内細菌叢の主要な部分ではありません。健康な成人の腸内細菌叢は、主にバクテロイデス門とフィルミクテス門で構成されています。日常生活ではあまり耳にすることはないかもしれませんが、実はこれらは正常で健康な成人の主な腸内細菌叢なのです。

私たちの体には、腸内細菌叢の一部である真菌、ウイルス、その他の微生物も存在します。

02 腸内微生物の調節機能

葉水松：腸内微生物は主に体のどの機能の調節に関与していますか？それは私たちの健康にどのような影響を与えるのでしょうか?

ウー・メン：腸内細菌叢は私たちの体に主に4つの影響を及ぼすと私たちは考えています。

まず第一に、腸内細菌叢は私たちの栄養代謝に関与しており、一部のセルロースなど、私たち自身では消化できない食品の消化を助けます。同時に、エネルギーを吸収するのに役立つエネルギーも生成します。また、細菌間の競争関係に関係して、有害な細菌の侵入を阻止する効果もあると考えられます。最後に、腸内細菌叢は私たちの免疫システムにおいて大きな調節的役割を果たします。近年、腸内細菌叢が神経系に対しても一定の調節作用を持つことも発見されました。

03 腸内細菌と免疫システム

葉水松：おっしゃるとおり、腸内微生物は私たちの免疫システムと密接な関係があります。それが免疫調節にどのように関与し、私たちの健康に影響を与えるのか教えていただけますか？

ウー・メン：私たちは今でも、腸内細菌叢は出生後に人体に定着すると信じています。人間の免疫システムの発達も出生後に起こるため、出生後の最初の 1,000 日間は腸内細菌叢が免疫システムに影響を与える絶好の機会であると一般的に考えられています。この過程で、腸内細菌叢の構成自体が大きく変化し、免疫細胞も大きな分化過程を経ます。そのため、免疫細胞の分化に作用し、免疫システムの発達に影響を及ぼします。

成人の場合、腸内細菌叢のさまざまな成分が免疫細胞に何らかの調節効果をもたらし、免疫細胞の分化を引き起こします。その調節のもう一つの側面は、免疫系を調節するためにいくつかの代謝産物を生成することもできることです。

04 腸内細菌叢とがんの関係

葉水松：呉教授、次の質問は癌についてです。癌も現在私たちの注目の研究分野の一つです。腸内細菌叢は、ある種の癌の調節にも深く関係しているのでしょうか?

ウー・メン：現在の研究では、腸内細菌叢ががんの発生と進行に大きな役割を果たしていることが示唆されており、現在、腸内細菌叢ががんの治療にも大きな役割を果たしているという点が大きな研究のホットスポットとなっています。

がんの発生と進行という点では、腸内細菌叢が主に存在する場所でもある大腸がんを例に挙げてみましょう。大腸がん患者の細菌叢と健常者の細菌叢を比較すると、その構成が大きく異なることがわかります。研究者らは、特定の細菌が大腸がん患者とより関連していることを発見し、マウスモデルを使用して、病原細菌がこの過程でどのような役割を果たすかをさらに理解する予定である。

もう一つのホットな話題は免疫療法です。免疫療法に対する反応、非反応も腸内細菌叢と密接に関係しており、腸内細菌叢ががんに与える影響についても注目されている話題です。

葉水松：過去 2 年間、免疫チェックポイント PD-1、PD-L1、CTLA-4 の治療効果は腸内細菌叢と密接に関係していると言われていますが、本当でしょうか?

ウー・メン：はい。 2015～2016年頃には、マウスモデルを使った研究で腸内細菌叢が大きな影響を与えていることがわかった論文もいくつか出てきました。科学者たちはその後もこの方向で研究を続け、この現象が人体でも起こることを発見しました。最も単純な比較は、無菌マウスを使用して免疫療法を行うと、ほとんどの無菌マウスは反応しないということです。

つまり、免疫療法が機能するためには、免疫系を調節し、正常な免疫環境を作り出す細菌群集が必要なのです。

人は細菌を保有しているため、免疫療法を受ける際に抗生物質を使用する人もいます。将来的には、免疫療法を行う際に抗生物質の使用を最小限に抑える必要があるかもしれません。さらに、抗生物質を使用していない患者の中には、抗生物質が効かない患者もいるかもしれません。

私たちは現在、これらの無反応が腸内細菌叢に関係しているかどうかを解明したいと考えています。もしそうなら、免疫療法を促進するための新たな標的や細菌を見つけることはできるでしょうか?

05 口腔細菌が腸内フローラに与える影響

葉水松：私たちの口の中にはさまざまな種類の細菌が存在します。それらは腸内細菌叢に影響を与え、私たちの健康に影響を及ぼすのでしょうか?

ウー・メン：COVID-19患者を対象とした私たちの研究では、病気の経過中に口腔内の細菌が腸管に入り、何らかの健康影響を引き起こす可能性があるかどうかが判明しており、これは現在私たちが研究している方向性です。

それがどのような機能的影響を及ぼすかはまだ不明ですが、そのような観察や発見はあります。さまざまな疾患モデルにおいて、口腔内細菌の増加が認められており、口腔内細菌自体が口腔と粘膜の相互作用を通じて健康に影響を及ぼします。

06 腸内フローラのバランスを保つ方法

葉水松：先ほどおっしゃったように、腸内には有益な細菌がたくさんいますが、病原菌もいくつかあります。有益な細菌と病原細菌は通常どのように互いに競争してバランスを保っているのでしょうか。また、どのような状況でこのバランスが崩れるのでしょうか。

ウー・メン：一般的に言えば、これらの有益な細菌は基本的に私たちを守ってくれます。健康な成人の場合、ほとんどの場合、腸内細菌叢は有害な細菌による感染から私たちを守る役割を果たします。それは主に 2 つの側面を通じて実現されます。

まず、スペースをめぐる競争です。有益な細菌がすでに腸の表面の大部分を占めているため、有害な細菌がやって来ても腸内で定着することができません。

第二に、栄養素をめぐる競争があります。有益な細菌がすでに腸内の栄養素を使い果たしている場合、病原細菌は適切な栄養素を得られず、生き残ることができません。

同時に、これらの有益な細菌は私たちの免疫システムを調整し、有害な細菌に対する抵抗力を高めることもできます。それら自体も、免疫系を促進して抗菌ペプチドや免疫細胞を生成し、有害な細菌に抵抗する役割を果たします。

もちろん、有害細菌の数が多い場合、またはこれらの有害細菌が有益な細菌の保護に抵抗する何らかのトリックを発見した場合、私たちは依然として有害細菌に感染する可能性があります。

葉水松：つまり、私たちの腸内には、実は有益な細菌と有害な細菌が同時に存在しているのです。通常は有益な菌が大部分を占め、有害な菌の増殖を抑制しますよね？

呉孟：現在、有害細菌にはいくつかの定義があります。腸内細菌叢の「国勢調査」を実施した場合、有害細菌は従来の意味での有害細菌ですが、ほとんどの場合、正常で健康な人の腸内細菌叢には存在しません。

もちろん、私たちは「日和見病原体」と呼ばれるものも発見しました。これは健康な人の腸内細菌叢にも存在しますが、通常の状況では病気を引き起こすことはありません。しかし、人体の健康状態に何らかの変化が生じると、それらが機会を捉えて現れ、何らかの病気を引き起こす可能性があります。

07 食事を通して腸内フローラを整える方法

葉水松：減量を例にとると、食事を通じて腸内細菌叢を調整し、減量の目標を達成するにはどうすればよいでしょうか。

ウー・メン：この分野の研究はまだ進行中なので、食事を通して腸内細菌叢を調整すれば体重を減らせるという明確な医学的ガイドラインはありません。これはまだ研究中だと思います。

しかし、現在の研究を通じて、いくつかの基本的な内容について話すことができます。

まず、高繊維食品を摂取するようにしてください。高繊維食品は有益な細菌に多くの栄養を与えることができ、また、それらが生成する代謝物の一部が人間の健康に役立つことも証明されているからです。ですから、これは食生活において注意すべき点です。

第二に、食生活の多様性に注意を払ってください。腸内細菌叢を研究する過程で、腸内細菌叢によって消化できる食品が大きく異なることがわかったからです。

3番目は、プロバイオティクスとプレバイオティクスです。多くの場合、私たちはプロバイオティクスを摂取しますが、適切な食べ物がなければ、それらはもはや生き残ることができない可能性があるため、高糖分および高脂肪の食品を最小限に抑える必要があるかもしれません。また、私たちの実験では、糖分や脂肪分の多い食品から得られる栄養素は、主に潜在的な病原菌に供給され、有益な細菌には特に役立たないことも分かりました。

08 腸内細菌叢のホットスポットの研究

葉水松：あなたが以前勤務していた研究室は、腸内微生物の分野で非常に優秀で、国際的にもトップレベルでしたね。腸に関する現在の理解のレベルと、克服すべき困難、そして今後の一般的な方向性について教えてください。

呉孟：腸内フローラは大きな進歩を遂げたと思います。多くの研究により腸内細菌叢の重要な役割が証明されています。しかし、他の研究と比較すると、腸内細菌叢はまだ非常に初期段階にあり、継続的な研究が必要なさまざまな問題がまだたくさんあると考えています。

まず、腸内細菌叢には何らかの微生物が存在することはわかっていますが、それを測定して健康な腸内細菌叢であるかどうかを判断する方法など、健康な人の腸内細菌叢の明確な指標はありません。

Google もいくつかの作業を実行しました。彼らは多くの人の腸内細菌叢を測定し、ビッグデータの手法を使って人間の「最も基本的な腸内細菌叢」を発見しようと試みている。この腸内細菌叢こそが、私たちが真に正常で健康な腸内細菌叢として理解しているものです。これは研究する必要がある方向性です。

第二に、腸内細菌叢と宿主との分子メカニズムの関係は、依然として多くの研究室で研究の焦点となっています。腸内細菌叢が宿主とどのように相互作用するかを真に理解して初めて、腸内細菌叢を真に活用できるからです。

3つ目に、腸内細菌叢は環境の影響を大きく受けます。先ほど、食べ物が腸内細菌叢に大きな影響を与える可能性があることをお話ししました。実際、感情やさまざまな食生活は腸内細菌叢に大きな影響を与える可能性があります。これらの環境要因が腸内細菌叢にどのような影響を与えるかも研究の焦点となっています。

09 抗生物質の副作用

葉水松：現在、我が国では抗生物質の乱用が多発しています。腸内細菌にどのような影響を与えるのでしょうか？

呉孟：抗生物質が通常の治療方針に従って使用されない場合、細菌を殺す前に、抗生物質が細菌に選択的な影響を与え、細菌が薬剤耐性を獲得する原因になります。これが多くの病原菌が発生する理由であり、抗生物質の誤用の結果です。

また、抗生物質の使用は腸内細菌叢に影響を与え、腸内細菌叢内の有益な細菌の一部を殺してしまうため、細菌叢の乱れを引き起こし、いくつかの病気につながる可能性もあります。

抗生物質が医師から処方された場合は、すでに健康になったから使用をやめてもよいと考えずに、医師が指定した量に従って使用する必要があります。抗生物質は医師の指示に従って使用してください。