腸内菌叢数値化法を基盤とした健全な腸内環境を安定化する乳酸菌生菌剤の創製

Research Project

Project/Area Number	21K14959
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 42010:Animal production science-related
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	重盛駿信州大学, 先鋭領域融合研究群バイオメディカル研究所, 助教(特定雇用) (90803487)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2021: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords	腸内生態系 / 生菌剤 / 乳酸菌 / マウス / 腸内細菌 / ゆらぎモデルマウス / 家畜用生菌剤
Outline of Research at the Start	複雑で安定した腸内生態系（GES）は動物の健康維持に不可欠である。本研究では、GESの健康状態を数値化する手法の開発を基盤として、健全なGESの維持に資する家畜用乳酸菌生菌剤の創製を目指す。具体的には、GESの安定と破綻を再現した独自モデル（ゆらぎモデルマウス）を用い、GESを構成する腸内細菌の変動経過を指標として、GESの状態を数値化する。本値を用いてGESの安定化に寄与する乳酸菌を選抜し、家畜の健全育成に向けた生菌剤の開発基盤を構築する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、腸内生態系（gut ecosystem, GES）の健康状態を数値化する手法の開発を基盤として、健全なGESの維持に資する家畜用乳酸菌生菌剤を創製することを目的とした。令和3年度は、GESの安定性を評価するマウスモデルの構築を試みた。健常な成マウスに高脂肪飼料（HFD）を1週間おきに給餌することで、GESの撹乱と回復を誘導した。マウスの体重変化をモニタリングしたところ、試験開始日から14週目まではHFDの摂食により増加した体重がその後ベースライン（健常コントロールの体重）に回復する一方で、16週目以降はベースラインよりも著しく増加した。また、HFDを断続給餌したマウスは、試験終了時（24週）の脂質代謝に異常をきたすことが示唆された。すなわち、HFDによるGESの断続的な撹乱により、宿主の健康状態がゆらぎながら維持され、やがて破綻する過程を再現したマウスモデル（「ゆらぎモデルマウス」と命名）の構築に成功した。同モデルに代表的な乳酸菌生菌（LGG株）を連日経口投与したところ、体重増加の速度が遅延し、最終的な体重増加率が著しく減少した。すなわち、LGG株は宿主の健康安定性を高める可能性が示唆された。以上の成果を基に、令和4年度は、ゆらぎモデルマウスの糞便細菌叢の変動経過を解析し、GESの健康状態を数値化することを目的とした。同時に、LGG株がGESの安定化に寄与する程度の定量化にも試みた。これらの目的を達成するために、次世代シーケンサーを用いた糞便細菌叢解析に着手した。しかし、令和4年9月以降、研究代表者は病気に罹り研究活動を続行することが不可能となったため、以後の成果は得られなかった。