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

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19J40249
• 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
• 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ている。
東京工業大学の山田研究室では、国立がんセンター・中央病院 内視鏡科で大腸内視鏡検査を受けた患者さんから収集した糞便試料や生活習慣に関するアンケート調査を元に、メタゲノムやメタボロームデータを大規模に蓄積している。患者さんは同時に、大腸内視鏡検査結果に基づき、所見なし、ポリープを有するもの、大腸がんのステージごとなどに臨床分類されている。
2021年度は、研究計画に基づき、アンケート調査に基づく結果から、上記の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。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2021年度の研究計画では、機能的側面から群集構造を決定する最適な解析手法を構築することを目標として解析を進めていた。しかしながら、データ量の限界から困難であることがわかった。

今後の研究の推進方策

今年度までに行った研究から、腸内細菌の群集構造のタイプが年齢別に大きく異なることがわかった。若年生の大腸がん症例の腸内細菌については先行研究がほとんどないため、知見が少ない。そこで2022年度は、当初の研究計画を少し変更し、若年者の大腸がん患者の腸内細菌の解析を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Surgical Treatment for Colorectal Cancer Partially Restores Gut Microbiome and Metabolome Traits (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirotsugu Shiroma, Satoshi Shiba, Pande Putu Erawijantari, Hiroyuki Takamaru, Masayoshi Yamada, Taku Sakamoto, Yukihide Kanemitsu, Sayaka Mizutani, Tomoyoshi Soga, Yutaka Saito, Tatsuhiro Shibata, Shinji Fukuda, Shinichi Yachida, Takuji Yamada
  • 雑誌名: mSystems 巻: 7 ページ: e0001822
  • DOI: 10.1128/msystems.00018-22
• [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