腸内細菌叢を用いたコンディショニングの個別化に向けた基盤研究

• 研究課題/領域番号: 23K27966
• 補助金の研究課題番号: 23H03276 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59020:スポーツ科学関連
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 谷澤 薫平 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 准教授 (50771812)
• 研究分担者: 鈴木 克彦 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 教授 (80344597)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2026年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2025年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 腸内細菌叢 / コンディショニング / 個別化 / ストレス / 炎症 / 個人差 / 運動

研究開始時の研究の概要

腸内細菌叢が運動に対する炎症・ストレス応答やコンディション変化の個人差を規定するという仮説のもと、腸内細菌叢を用いたコンディショニングの個別化に向けた研究を行う。まず、一過性運動に対する炎症・ストレス応答の個人差を調べ、その個人差を規定する腸内細菌を明らかにする。次に介入研究を行い、プレ・プロバイオティクスによるコンディション改善効果を規定する腸内細菌を明らかにする。これらの研究で得られた知見に基づき、腸内細菌叢を用いたストレス応答の予測モデルやプレ・プロバイオティクスによるコンディション改善効果の予測モデルの構築を目指す。

研究実績の概要

本研究課題では、腸内細菌叢が運動に対する炎症・ストレス応答やコンディション変化の個人差を規定するという仮説のもと、腸内細菌叢を用いたコンディショニングの個別化に向けた研究を行う。2023年度は、腸内細菌叢解析プロトコルを確立した上で、一過性運動に対する炎症・ストレス応答の個人差に関連する腸内細菌叢の特徴を明らかにするための研究に着手することを目標として研究を行った。

先行研究で報告された腸内細菌叢解析プロトコルを精査し、以下の通り糞便採取から群集構造解析までのプロトコルを決定した。1) 糞便採取：グアニジンチオシアン酸塩溶液入り採便容器を用いて糞便を採取し、DNA抽出まで常温で保存する。2) DNA抽出：糞便採取後1週間以内に、ビーズ破砕とスピンカラムを用いてDNA抽出を行う。3) ライブラリー作成：16S rRNA遺伝子のV4領域をアダプター付きプライマーを用いてPCR増幅後、磁性ビーズによりPCR産物を精製する。インデックス付きプライマーを用いたPCRにより、精製されたPCR産物にインデックスを付加し、再度磁性ビーズにより精製する。4)DNAシーケンス：次世代シーケンサーiSeq100を用いてDNAシーケンスを行う（24~48サンプルをマルチプレックスする）。5) リードのクオリティーコントロールとトリミング：FastQCとBBDukを用いて、リードのクオリティーコントロールとトリミングをそれぞれ行う。6) 群集構造解析：菌叢解析パイプラインQIIME2を用いて行う。
実際に上記のプロトコルを用いて解析を行ったところ、良好な結果が得られたため、今後はこのプロトコルを用いて腸内細菌叢の解析を行うことにした。

また、一過性運動に対する炎症・ストレス応答の個人差に関連する腸内細菌叢の特徴を明らかにするための研究について倫理申請を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究で用いる腸内細菌叢解析プロトコルを確立し、一過性運動に対する炎症・ストレス応答の個人差に関連する腸内細菌叢の特徴を明らかにするための研究について倫理申請を行ったが、実験開始には至らなかったため。

今後の研究の推進方策

2024年度は、一過性運動に対する炎症・ストレス応答の個人差に関連する腸内細菌叢の特徴を明らかにするため、年間を通じて実験を行う。また、高強度・高用量のトレーニングによるコンディション悪化の個人差に関連する腸内細菌叢の特徴を明らかにするために、本学の体育各部に研究協力を打診し、研究の準備を進める。

研究成果

• [国際共同研究] Hungarian University of Sports Science(ハンガリー)
• [雑誌論文] Dietary and other lifestyle factors and their influence on non-communicable diseases in the Western Pacific region (2024)
  • 著者名/発表者名: Sun X, Yon DK, Nguyen TT, Tanisawa K, Son K, Zhang L, Shu J, Peng W, Yang Y, Branca F, Wahlqvist ML, Lim H, Wang Y.
  • 雑誌名: The Lancet Regional Health - Western Pacific 巻: 43 ページ: 100842-100842
  • DOI: 10.1016/j.lanwpc.2023.100842
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association of skeletal muscle function, quantity, and quality with gut microbiota in Japanese adults: A cross‐sectional study (2023)
  • 著者名/発表者名: Iwasaka Chiharu、Nanri Hinako、Nakagata Takashi、Ohno Harumi、Tanisawa Kumpei、Konishi Kana、Murakami Haruka、Hosomi Koji、Park Jonguk、Yamada Yosuke、Ono Rei、Mizuguchi Kenji、Kunisawa Jun、Miyachi Motohiko
  • 雑誌名: Geriatrics & Gerontology International 巻: 24 号: 1 ページ: 53-60
  • DOI: 10.1111/ggi.14751
  • 査読あり
• [雑誌論文] Association between physical activity and the prevalence of tumorigenic bacteria in the gut microbiota of Japanese adults: a cross-sectional study (2023)
  • 著者名/発表者名: Iwasaka Chiharu、Ninomiya Yuka、Nakagata Takashi、Nanri Hinako、Watanabe Daiki、Ohno Harumi、Tanisawa Kumpei、Konishi Kana、Murakami Haruka、Tsunematsu Yuta、Sato Michio、Watanabe Kenji、Miyachi Motohiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 号: 1 ページ: 20841-20841
  • DOI: 10.1038/s41598-023-47442-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Technology Innovation and Guardrails in Elite Sport: The Future is Now (2023)
  • 著者名/発表者名: Guppy F, Muniz-Pardos B, Angeloudis K, Grivas GV, Pitsiladis A, Bundy R, Zelenkova I, Tanisawa K, Akiyama H, Keramitsoglou I, Miller M, Knopp M, Schweizer F, Luckfiel T, Ruiz D, Racinais S, Pitsiladis Y
  • 雑誌名: Sports Medicine 巻: 53 号: S1 ページ: 97-113
  • DOI: 10.1007/s40279-023-01913-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Association between circadian clock gene expressions and meal timing in young and older adults (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Masaki、Fukazawa Mayuko、Tahara Yu、Kim Hyeon-Ki、Tanisawa Kumpei、Ito Tomoko、Nakaoka Takashi、Higuchi Mitsuru、Shibata Shigenobu
  • 雑誌名: Chronobiology International 巻: 40 号: 9 ページ: 1235-1243
  • DOI: 10.1080/07420528.2023.2256855
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The combined effect of rowing exercise and the intake of functional foods containing inulin on muscle mass and bone mineral density in older Japanese women (2023)
  • 著者名/発表者名: Murata Hiroko、Zhang Qiwei、Ito Tomoko、Kawakami Ryoko、Sakamoto Shizuo、Torii Suguru、Shibata Shigenobu、Tanisawa Kumpei、Higuchi Mitsuru
  • 雑誌名: Geriatrics & Gerontology International 巻: 23 号: 11 ページ: 779-787
  • DOI: 10.1111/ggi.14672
  • 査読あり
• [雑誌論文] Voluntary exercise does not increase gastrointestinal motility but increases spatial memory, intestinal eNOS, Akt levels, and Bifidobacteria abundance in the microbiome (2023)
  • 著者名/発表者名: Bakonyi P, Kolonics A, Aczel D, Zhou L, Mozaffaritabar S, Molnar K, Laszlo L, Kutasi B, Tanisawa K, Park J, Gu Y, Pinho RA, Radak Z
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 14 ページ: 1173636-1173636
  • DOI: 10.3389/fphys.2023.1173636
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ramen Consumption and Gut Microbiota Diversity in Japanese Women: Cross-Sectional Data from the NEXIS Cohort Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Park Jonguk、Bushita Hiroto、Nakano Ayatake、Hara Ai、Ueno Hiroshi M.、Ozato Naoki、Hosomi Koji、Kawashima Hitoshi、Chen Yi-An、Mohsen Attayeb、Ohno Harumi、Konishi Kana、Tanisawa Kumpei、Nanri Hinako、Murakami Haruka、Miyachi Motohiko、Kunisawa Jun、Mizuguchi Kenji、Araki Michihiro
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 11 号: 8 ページ: 1892-1892
  • DOI: 10.3390/microorganisms11081892
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Associations between cardiorespiratory fitness and lifestyle‐related factors with <scp>DNA</scp> methylation‐based ageing clocks in older men: <scp>WASEDA</scp>'S Health Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Takuji、Radak Zsolt、Tabata Hiroki、Nakamura Nobuhiro、Kawakami Ryoko・・・・Jokai Matyas、Torma Ferenc、Kim Hyeon‐Ki、Miyachi Motohiko、Torii Suguru、Suzuki Katsuhiko、Ishii Kaori、Sakamoto Shizuo、Oka Koichiro、Higuchi Mitsuru、Muraoka Isao、McGreevy Kristen M.、Horvath Steve、Tanisawa Kumpei
  • 雑誌名: Aging Cell 巻: 23 号: 1
  • DOI: 10.1111/acel.13960
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acute social jetlag augments morning blood pressure surge: a randomized crossover trial (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura N, Akiyama H, Nishimura M, Zhu K, Suzuki K, Higuchi M, Tanisawa K
  • 雑誌名: Hypertension Research 巻: 46 号: 9 ページ: 2179-2191
  • DOI: 10.1038/s41440-023-01360-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Body Cell Mass to Fat-Free Mass Ratio and Extra- to Intracellular Water Ratio Are Related to Maximal Oxygen Uptake (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamada Yosuke、Yoshida Tsukasa、Murakami Haruka、Gando Yuko、Kawakami Ryoko、Ohno Harumi、Tanisawa Kumpei、Konishi Kana、Tripette Julien、Kondo Emi、Nakagata Takashi、Nanri Hinako、Miyachi Motohiko
  • 雑誌名: The Journals of Gerontology: Series A 巻: 78 号: 10 ページ: 1778-1784
  • DOI: 10.1093/gerona/glad140
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA methylation clock DNAmFitAge shows regular exercise is associated with slower aging and systemic adaptation (2023)
  • 著者名/発表者名: Jokai Matyas、Torma Ferenc、McGreevy Kristen M.、Koltai Erika、Bori Zoltan、Babszki Gergely、Bakonyi Peter、Gombos Zoltan、Gyorgy Bernadett、Aczel Dora、Toth Laszlo、Osvath Peter、Fridvalszky Marcell、Teglas Timea、Posa Aniko、Kujach Sylwester、Olek Robert、Kawamura Takuji、Seki Yasuhiro、Suzuki Katsuhiko、et al.
  • 雑誌名: GeroScience 巻: 45 号: 5 ページ: 2805-2817
  • DOI: 10.1007/s11357-023-00826-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An observational human study investigating the effect of anabolic androgenic steroid use on the transcriptome of skeletal muscle and whole blood using RNA-Seq (2023)
  • 著者名/発表者名: Kolliari-Turner A, Lima G, Wang G, Malinsky FR, Karanikolou A, Eichhorn G, Tanisawa K, Ospina-Betancurt J, Hamilton B, Kumi PYO, Shurlock J, Skiadas V, Twycross-Lewis R, Kilduff L, Martin RP, Ash GI, Potter C, Guppy FM, Seto JT, Fossati C, Pigozzi F, Borrione P, Pitsiladis Y
  • 雑誌名: BMC Medical Genomics 巻: 16 号: 1 ページ: 94-94
  • DOI: 10.1186/s12920-023-01512-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] No strong association among epigenetic modifications by DNA methylation, telomere length, and physical fitness in biological aging (2023)
  • 著者名/発表者名: Seki Y, Aczel D, Torma F, Jokai M, Boros A, Suzuki K, Higuchi M, Tanisawa K, Boldogh I, Horvath S, Radak Z
  • 雑誌名: Biogerontology 巻: 24(2) 号: 2 ページ: 245-255
  • DOI: 10.1007/s10522-022-10011-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The MMAAS Project: An Observational Human Study Investigating the Effect of Anabolic Androgenic Steroid Use on Gene Expression and the Molecular Mechanism of Muscle Memory (2023)
  • 著者名/発表者名: Lima G, Kolliari-Turner A, Wang G, Ho P, Meehan L, Roeszler K, Seto J, Malinsky FR, Karanikolou A, Eichhorn G, Tanisawa K, Ospina-Betancurt J, Hamilton B, Kumi PYO, Shurlock J, Skiadas V, Twycross-Lewis R, Kilduff L, Guppy FM, North K, Pitsiladis Y, Fossati C, Pigozzi F, Borrione P
  • 雑誌名: Clinical Journal of Sport Medicine 巻: 33 号: 5 ページ: e115-e122
  • DOI: 10.1097/jsm.0000000000001037
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Coffee consumption and skeletal muscle mass: WASEDA’S Health Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Ryoko、Tanisawa Kumpei、Ito Tomoko、Usui Chiyoko、Ishii Kaori、Muraoka Isao、Suzuki Katsuhiko、Sakamoto Shizuo、Higuchi Mitsuru、Oka Koichiro
  • 雑誌名: British Journal of Nutrition 巻: - 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1017/s0007114522003099
  • 査読あり / オープンアクセス