腸管出血性大腸菌感染症および炎症性腸炎の予防を目指した腸内細菌叢改変法の確立

• 研究課題/領域番号: 20K07023
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47030:薬系衛生および生物化学関連
• 研究機関: 岐阜医療科学大学
• 研究代表者: 杉山 剛志 岐阜医療科学大学, 薬学部, 教授 (70268001)
• 研究分担者: 所 俊志 岐阜医療科学大学, 薬学部, 講師 (10551088) ; 村上 泰介 岐阜医療科学大学, 薬学部, 准教授 (40384135)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 腸内細菌叢 / 感染性腸炎 / 炎症性腸疾患

研究開始時の研究の概要

腸管出血性大腸菌感染症や潰瘍性大腸炎などの大腸疾患の発症は、腸内細菌叢に大きく左右される。しかし、どのような腸内細菌叢が腸炎発症に対してどのように影響するかは不明な点が多い。本研究では、マウス実験モデルを用いて種々の腸内細菌を移植することで腸内細菌叢を改変し、マウスの感染性腸炎および炎症性腸疾患に対する感受性と腸内細菌叢との相関を明らかにする。また、抗菌薬投与と特定の菌種・菌群移植によって一定の腸内細菌叢を再構成する方法を確立することを目指す。

研究実績の概要

アンピシリン、バンコマイシン、ネオマイシン、リンコマイシンの4種の抗菌薬を自由飲水投与したマウスに、SPFマウスの糞便中細菌（N便）、DSS高感受性マウスの糞便中細菌（S便）、アンピシリン投与によってDSSの感受性が増したマウスの糞便中細菌（A便）を移植し、DSS投与による大腸炎の発症を検討した。今回の検討では、これらの糞便移植マウスではDSSに対する感受性の顕著な上昇は見られなかった。以前に実施したアンピシリン投与マウスの糞便サンプルとともに、糞便中の粘膜成分であるムチンの量を測定したところ、糞便中のムチン量は4種の抗菌薬またはアンピシリン投与によって顕著に増加した。DSS投与による大腸炎では糞便中のムチン量が減少することが報告されているが、S便移植マウスでは、DSS投与によって糞便中ムチン量の減少がみられた。一方、その他のマウスでは抗菌薬投与の有無、DSS投与後の大腸炎の重症度に関わらずDSS投与による糞便中ムチン量の減少は見られなかった。これらのマウスのDSS投与直前の糞便中細菌叢を次世代シーケンサーにより解析した。A便移植マウスではFirmicutes（Bacillota）門が98％以上となり昨年度解析したアンピシリン投与によりDSS感受性が増したマウスの菌叢とは大きく異なっていた。またS便移植マウスではProteobacteria（Pseudomonadota）門のGammaproteobacteria綱が70%以上の優勢菌叢となり、以前のS便移植マウスやS便自体の菌叢と異なっていた。今後、S便および過去に行ったS便移植マウス糞便の菌叢解析データをもとに、特定の菌叢を移植して安定にDSS高感受性状態の細菌叢を再現できる実験系を確立する必要がある。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

当研究室で保存しているDSS高感受性マウス糞便の移植実験を行ったが、以前の実験を十分に再現できる結果が得られなかった。所属機関の異動やコロナ禍での研究の滞りで保存期間が長期となったため、移植用糞便に変化が生じた可能性も考えられる。残りの移植用糞便を検討するとともに、過去に得られた細菌叢のデータから移植菌種を再検討する必要があるかもしれない。

今後の研究の推進方策

本年度の研究で、糞便移植実験の操作法を確立し、いくつかの糞便中細菌叢の解析データを得ることができた。今後、得られた結果を解析し、保存された移植用糞便の移植実験、細菌叢解析から得られたDSS感受性に関連すると考えられる細菌叢、細菌種の移植実験を行う。再構成された腸内細菌叢を次世代シーケンサーの受託解析によって解析し、DSS-UC感受性との関係を明らかにしていく。再現性良く発症または発症抑制をおこす菌叢および特定の菌種を見出し、その菌種の持つDSS-UC発症に必須の因子の同定を目指す。