Clarification of the relation between gut microbiota and intestinal neoplasia with the difference in microbial control

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06046
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 小久保 年章 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命・医学部門, 上席研究員 (10425663)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 有香 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命・医学部門, 主幹研究員 (40415435) ; 相澤 竜太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命・医学部門, 研究員 (70814680)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 腸内細菌叢 / Apc Minマウス / 大腸がん / メタゲノム解析 / SPF動物 / コンベンショナル動物

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、大腸がんモデル動物のApc Minマウスを用いてSPF又はコンベンショナル(CV)な飼育環境で発生する消化管腫瘍が、腸内細菌とどのような関係になっているか、放射線照射により腸内菌叢がどのように影響するかを明らかにし、大腸がん対策の基礎データとすることを目的としている。
SPF又はCV飼育環境下で、Apc Minマウスに2週齢時に放射線照射し、その後30週齢時の盲腸内容物を材料として細菌の16S rRNAのメタゲノム解析を実施したところ、放射線照射の有無に関係なくSPF飼育環境下のマウスは、CV飼育環境のマウスに比べてBacteroidetes門の比率が高いこと、Actinobacteria門とProteobacteria門の比率が低いことが分かった。
消化管腫瘍の発生等に関与する細菌を糞便から見出す実験では、SPF又はCV環境下で飼育しているApc Minマウスから糞便を採取しメタゲノム解析を行った。その結果、SPF、CV環境のいずれも高い割合を示した2菌種、SPF環境で高い割合を示した1菌種、さらにCV環境で高い割合を示した1菌種を選定して、無菌のApc Minマウスに投与する候補細菌とした。
無菌マウスの作出が出来なかったため、SPF環境で作出したApc Minマウスに、2週齢時にX線照射し、上記4菌株とFusobacterium nucleatumを1菌種ずつ投与する群を設けて5-6週齢、12週齢、15-16週齢、20週齢及び25週齢時に経口投与し、30週齢で変化をみる実験を行った。その結果、30週齢時の糞便中の細菌叢、短鎖脂肪酸及びpHは細菌投与しない群と比べて、いずれも差異はみられなかった。消化管腫瘍数はいずれの菌種においても菌投与しないApc Minマウスと同程度であったが、悪性化（がん）となる比率は投与したいずれの菌種においても高値であった。