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個人多様性を考慮した腸内環境状態遷移モデルの構築による大腸がんリスク要因の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19J40249
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

水谷 紗弥佳  東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(RPD)

研究期間 (年度) 2019-07-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード腸内細菌 / メタゲノム / メタボローム / 大腸がん
研究開始時の研究の概要

ヒトの腸管には約40兆個もの腸内細菌が生息している。近年、様々な疾患との関連が分かってきた。腸内細菌は個人差が大きく、多様性に富んでいることが知られている一方で、大腸がんに代表される疾患関連因子の探索において、その多様性が考慮されている例は少ない。これまでの研究で、国立がん研究センターで大腸内視鏡を受けた患者から糞便を収集し、メタゲノム解析を行った結果、大腸がんに関連のある菌種や代謝遺伝子などの多くの知見を得た。本研究では、発がんに至る腸内環境全体の変動がもともとの腸内環境に依存しているという仮説を立て、大腸がんに至る腸内環境の状態遷移モデルを腸内環境のタイプ別に構築することを目的とする。

研究実績の概要

近年、大腸がんへの腸内細菌の関与について多くの研究報告がなされている。一般に、腸内環境の群集構造は個人差があることが知られているが、これまでの報告では、大腸がんへの関与が、個人が持つ腸内環境の多様性にどのように依するのかという問題は未着手であった。本研究では、発がんに至る腸内環境全体の変 動がもともとの腸内環境に依存しているという仮説を立て、これまで蓄積してきた腸内環境の大規模コホートデータを入力情報として、大腸がんに至る腸内環境 の状態遷移モデルを腸内環境のタイプ別に構築することを目的とした。
本研究室ではこれまで、国立がんセンターと共同で大腸がん患者さんから収集した便検体や「生活習慣などに関するアンケート」を元にメタゲノム解析データやメタボローム解析データを大規模に蓄積してきた。本研究では、このデータを元に、異なる腸内細菌群集構造のタイプ間で、年齢、性別、BMI、および、喫煙習慣について比較をした。その結果、Prevotella属を主な構成種とするタイプには男性が多く、喫煙習慣を表すブリンクマン指数も高いことがわかった。また、30歳未満の被験者は全て Bacteroides属を主な構成種とするタイプの群集構造を持つことがわかった。これらの結果は、サンプルを年齢や性別ごとに層別化した上で大腸がんと腸内細菌の関連性を解析する必要を示唆している。そこで2022年度は、年齢を層別化し、特に若年性の大腸がん患者の腸内細菌叢に注目して解析を行なった。若年生の大腸がんは世界的にもこれまであまりサンプル収集が行われて来なかったため、知見が少ない。本研究では、健常者と大腸がん患者の腸内細菌叢を若年層とそれ以外で比較し、若年層特有の大腸がん関連腸内細菌を特定した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Recent advances of machine learning applications in human gut microbiota study: from observational analysis toward?causal inference and clinical intervention2023

    • 著者名/発表者名
      Salim Felix、Mizutani Sayaka、Zolfo Moreno、Yamada Takuji
    • 雑誌名

      Current Opinion in Biotechnology

      巻: 79 ページ: 102884-102884

    • DOI

      10.1016/j.copbio.2022.102884

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leveraging explainable AI for gut microbiome-based colorectal cancer classification2023

    • 著者名/発表者名
      Rynazal Ryza、Fujisawa Kota、Shiroma Hirotsugu、Salim Felix、Mizutani Sayaka、Shiba Satoshi、Yachida Shinichi、Yamada Takuji
    • 雑誌名

      Genome Biology

      巻: 24 号: 1

    • DOI

      10.1186/s13059-023-02858-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mediation effect of intestinal microbiota on the relationship between fiber intake and colorectal cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Shimomura Yoshimitsu、Zha Ling、Komukai Sho、Narii Nobuhiro、Sobue Tomotaka、Kitamura Tetsuhisa、Shiba Satoshi、Mizutani Sayaka、Yamada Takuji、Sawada Norie、Yachida Shinichi
    • 雑誌名

      International Journal of Cancer

      巻: 152 号: 9 ページ: 1752-1762

    • DOI

      10.1002/ijc.34398

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Association Between Diet and <i>Fusobacterium nucleatum</i> in the Feces of Healthy Adults: A Hospital-based Cross-sectional Study2022

    • 著者名/発表者名
      Narii Nobuhiro、Zha Ling、Sobue Tomotaka、Kitamura Tetsuhisa、Shiba Satoshi、Mizutani Sayaka、Yamada Takuji、Yachida Shinichi
    • 雑誌名

      Cancer Prevention Research

      巻: 16 号: 2 ページ: 119-126

    • DOI

      10.1158/1940-6207.capr-22-0399

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Surgical Treatment for Colorectal Cancer Partially Restores Gut Microbiome and Metabolome Traits.2022

    • 著者名/発表者名
      Shiroma H, Shiba S, Erawijantari PP, Takamaru H, Yamada M, Sakamoto T, Kanemitsu Y, Mizutani S, Soga T, Saito Y, Shibata T, Fukuda S, Yachida S, Yamada T.
    • 雑誌名

      mSystems

      巻: 7 号: 2

    • DOI

      10.1128/msystems.00018-22

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 口腔内細菌と大腸がん進行の関連2021

    • 著者名/発表者名
      水谷紗弥佳、山田拓司
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 第39巻 ページ: 2527-2531

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of gastrectomy for gastric cancer treatment on faecal microbiome and metabolome profiles2020

    • 著者名/発表者名
      Erawijantari Pande Putu、Mizutani Sayaka、Shiroma Hirotsugu、Shiba Satoshi、Nakajima Takeshi、Sakamoto Taku、Saito Yutaka、Fukuda Shinji、Yachida Shinichi、Yamada Takuji
    • 雑誌名

      Gut

      巻: - 号: 8 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1136/gutjnl-2019-319188

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Significance of the gut microbiome in multistep colorectal carcinogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Mizutani Sayaka、Yamada Takuji、Yachida Shinichi
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 111 号: 3 ページ: 766-773

    • DOI

      10.1111/cas.14298

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Metagenomic and metabolomic analyses reveal distinct stage-specific phenotypes of the gut microbiota in colorectal cancer2019

    • 著者名/発表者名
      Yachida Shinichi、Mizutani Sayaka、Shiroma Hirotsugu、Shiba Satoshi、Nakajima Takeshi、Sakamoto Taku、Saito Yutaka、Fukuda Shinji、Shibata Tatsuhiro、Yamada Takuji
    • 雑誌名

      Nature Medicine

      巻: 25 号: 6 ページ: 968-976

    • DOI

      10.1038/s41591-019-0458-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 糞便メタゲノムおよびメタボローム解析を用いた大腸がんの多段階発がんに伴う腸内環境の変化2020

    • 著者名/発表者名
      水谷紗弥佳
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Metagenomic and metabolomic analyses reveal dynamic shifts in gut microbiota along the adenoma-carcinoma sequence in colorectal cancer2019

    • 著者名/発表者名
      水谷紗弥佳
    • 学会等名
      日本バイオインフォマティクス学会 2019 年年会・第 8 回生命医薬情報学連合大会(IIBMP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 糞便メタゲノムおよびメタボローム解析を用いた大腸がんの多段階発がんに伴う腸内細菌の変化2019

    • 著者名/発表者名
      水谷紗弥佳
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Metagenomic and metabolomic analyses reveal dynamic shifts in gut microbiota along the adenoma-carcinoma sequence in colorectal cancer2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Mizutani
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory meeting: Microbiome
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metagenomic and metabolomic analyses reveal distinct stage-specific phenotypes of the gut microbiota in colorectal cancer2019

    • 著者名/発表者名
      Takuji Yamada
    • 学会等名
      Keystone Symposia: Microbiome: Therapeutic Implications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] モダンメディア2020

    • 著者名/発表者名
      水谷紗弥佳、山田拓司
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      栄研化学株式会社
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2024-03-26  

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