研究課題
挑戦的研究(萌芽)
乳児期に形成される腸内細菌叢は、一生を通してヒトの健康状態に大きな影響を与える。申請者は、これまでの研究において、母乳栄養児の腸管内でビフィズス菌優勢な細菌叢（ビフィズスフローラ）が形成される仕組みを解明した。そこにはヒトとビフィズス菌の共進化が強く推察される。本研究の根源的な問いは「乳児腸管でビフィズス菌を増やすことに、ヒト(乳児)にとってのどんなメリットがあるのか？」であり、それを探索的手法を通して解明することである。すなわち、乳児糞便のオミクス解析を通してビフィズスフローラ形成の意義を化合物（細菌代謝物）レベルで理解し、以て人工乳開発につなげるものである。
乳児腸管におけるビフィズスフローラ形成機構を、ビフィズス菌の母乳オリゴ糖資化酵素を解析することで明らかとした。また、母乳オリゴ糖利用能を有する乳児型ビフィズス菌が高い芳香族乳酸産生能、中でもインドール乳酸を著量産生することを見出した。インドール乳酸は、腸管バリアや腸管免疫に関与していることが知られている。また、酪酸産生能を有する一部のFirmicutes門細菌が植物オリゴ糖のみならず一部の母乳オリゴ糖資化能も有していることを見出した。
本研究ではまず、乳児腸管におけるビフィズスフローラ形成の分子メカニズムを解明した。次に、ビフィズスフローラ形成の意義の解明に取り組み、乳児型ビフィズス菌には高いインドール乳酸産生能があることを見出し、その遺伝子を同定すると共に酵素解析を行った。インドール乳酸は腸管バリアや免疫に重要な役割を果たすことが示されている。また、一部の酪酸産生細菌が植物オリゴ糖のみならず母乳オリゴ糖資化能を有していることを見出した。以上の成果は、乳児期の菌叢形成機序と意義を知る上で重要な成果であり、調整乳開発にも多大な貢献をした（母乳オリゴ糖の調製乳添加の科学的基盤となった）。
すべて 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (2件)
Nat Commun.
巻: 3;11(1) 号: 1 ページ: 3285-3285
10.1038/s41467-020-17075-x
Microorganisms
巻: 8 号: 4 ページ: 481-481
10.3390/microorganisms8040481
Nutrients
巻: 12 号: 1 ページ: 71-71
10.3390/nu12010071
120006784431
Science Advance
巻: 5 号: 8
10.1126/sciadv.aaw7696
120006716596
http://www.bunshioutou.lif.kyoto-u.ac.jp/katayama/Home.html
