2021 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of the interaction between human commensal bacterial flora and host genetic alterations in the digestive tract

Research Project

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Project/Area Number	19K22651
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 55:Surgery of the organs maintaining homeostasis and related fields
Research Institution	Niigata University
Principal Investigator	Wakai Toshifumi 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50372470)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	奥田修二郎新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310) 坂田純新潟大学, 医歯学系, 准教授 (70447605) 島田能史新潟大学, 医歯学系, 講師 (20706460) 永橋昌幸新潟大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (30743918) 市川寛新潟大学, 医歯学系, 助教 (50721875) 廣瀬雄己新潟大学, 医歯学総合病院, 特任助教 (10737365) 油座築新潟大学, 医歯学総合病院, レジデント (00745565)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	ヒト共生細菌叢 / 癌遺伝子異常 / 消化器 / 伝播経路 / 薬物療法 / バイオマーカー
Outline of Final Research Achievements	The tumor and non-tumor tissues were extracted from the patients, and 16S rRNA genes were sequenced for each sample. We identified enriched bacteria in tumor and non-tumor tissues. Furthermore, it was shown that certain bacteria that often coexist within tumor tissue were enriched in the presence of a mutated gene or signal pathway with mutated genes in the host cells. In addition, the patients with a high abundance of Campylobacter were suggested to be associated with mutational signature 3 indicating failure of double-strand DNA break repairs. These results suggest that CRC development may be partly caused by DNA damage caused by substances released by bacterial infection. Taken together, the identification of distinct gut microbiome patterns and their host specific genetic alterations might facilitate targeted interventions, such as modulation of the microbiome in addition to anticancer agents or immunotherapy.
Free Research Field	消化器外科
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	大腸癌に多く存在することが知られているFusobacteriumをはじめとするいくつかの細菌は、非腫瘍組織と比較して腫瘍組織との共生が豊かであることがわかった。腫瘍組織内に共存する微生物群は宿主細胞の遺伝子の変化やシグナル伝達経路の異常がある場合にエンリッチされることが示された。これらの結果から、大腸癌発症は微生物叢の細菌が放出する物質によるDNA損傷やシグナル伝達経路の異常が原因の一つである可能性が示唆されました。腸内細菌叢の明確なパターンとその特異的な遺伝子変異を特定することで、抗がん剤や免疫療法に加えてマイクロバイオームを調節するなど、標的を絞った介入が可能になるかもしれないと考えます。