前立腺細菌叢に着目した前立腺肥大症発症メカニズムの解明と個別化医療への応用

• Project/Area Number: 21K09344
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 竹澤 健太郎 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (90648015)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島田 昌一 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20216063) ; 福原 慎一郎 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20609870) ; 小山 佳久 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (40397667) ; 木内 寛 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい教員 (70403053)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 前立腺肥大症 / 細菌叢 / 前立腺

Outline of Research at the Start

前立腺肥大症の発症・進行メカニズムは未だによく分かっておらず、前立腺肥大症の予防法や根治療法は確立できていない。応募者は新たに開発した組織中の細菌同定法を用いてヒト前立腺内に多数の細菌が存在すること、すなわち前立腺細菌叢を発見し、前立腺細菌叢が前立腺肥大症の発症や進行、治療反応性の違いに重要な役割を果たしているとの仮説を立てた。本研究の目的は①前立腺細菌叢と前立腺肥大症の関連②細菌を介した前立腺肥大症発症・進行メカニズム③前立腺細菌叢と前立腺肥大症治療反応性の関連を明らかにし、BPHの予防法や新規治療法の開発、さらには個別化医療の確立を目指すことである。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、前立腺細菌叢と前立腺肥大症の関連を明らかにし、前立腺肥大症の発症メカニズムの解明と個別化医療への応用を目指している。予備実験において、FISH法を用いることでヒト前立腺腺管内に多数の細菌が存在することを見出した。また前立腺マッサージ液の16S rRNAメタゲノム解析により、前立腺マッサージ液中の細菌叢が前立腺肥大症患者と健常者で異なっていることも見出した。これら予備実験の成果をもとに、前立腺細菌叢が前立腺肥大症に何らかの影響を及ぼしているのでは無いかとの仮説に至った。
まず、前立腺マッサージ液の細菌叢が前立腺組織の細菌叢を反映しているのでは無いかと考え、両者を比較検討した。しかし、前立腺マッサージ液の細菌叢は前立腺組織の細菌叢と異なっていることがわかった。本研究ではもともと前立腺細菌叢を前立腺マッサージ液の細菌叢で評価する予定であったが、この結果から、前立腺細菌叢は前立腺組織で評価する必要があることが分かった。
そこで手術で前立腺を摘出する症例を対象として前立腺組織の細菌叢を解析し、前立腺細菌叢と前立腺肥大症の関連を検討した。その結果、前立腺腫大群ではコントロール群と比較し、前立腺細菌叢の多様性が低下していることがわかった。また、前立腺腫大群ではコントロール群と比較し、Burkholderia属の構成比率が高いことも分かった。
続いて前立腺細菌叢の多様性の低下やBurkholderia属の構成比率の増加が、前立腺腫大と関連するメカニズムを調べるために、前立腺細菌叢の正確な局在を評価する手法を検討した。FISH法では前立腺腺管内と思われる部位に細菌の信号が検出されたものの正確な局在は不明であった。このためより高倍率かつ薄い切片で観察可能なISH法を用いて細菌の正確な局在を評価した。ISH法により、前立腺細菌叢が腺管上皮の表面に存在することが分かった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

計画段階では、前立腺細菌叢は前立腺マッサージ液の細菌叢で評価できると考えていた。しかし、前立腺細菌叢と前立腺マッサージ液細菌叢を比較した結果、両者が異なることが明らかとなった。このため、前立腺細菌叢は前立腺組織の細菌叢で評価するべきであると考え、評価方法を変更することとなった。前立腺組織は前立腺マッサージ液と比べるとサンプル採取の機会が限られることから、研究進捗が当初の予定よりもやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

前立腺細菌叢の多様性の低下や特定の最近の構成比率の増加が前立腺肥大症に与える影響について、前立腺組織の遺伝子発現変化などを検討することで明らかにしたいと考えている。