消化器領域におけるヒト共生細菌叢と宿主の癌遺伝子異常との相互作用の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K22651
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 若井 俊文 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50372470)
• 研究分担者: 奥田 修二郎 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310) ; 坂田 純 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (70447605) ; 島田 能史 新潟大学, 医歯学系, 講師 (20706460) ; 永橋 昌幸 新潟大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (30743918) ; 市川 寛 新潟大学, 医歯学系, 助教 (50721875) ; 廣瀬 雄己 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任助教 (10737365) ; 油座 築 新潟大学, 医歯学総合病院, レジデント (00745565) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• キーワード: ヒト共生細菌叢 / 癌遺伝子異常 / 消化器 / 伝播経路 / 薬物療法 / バイオマーカー

研究実績の概要

本研究の目的は、「癌遺伝子変異データ、細菌叢ゲノムデータを高次元解析し、癌と関連する細菌叢バイオマーカー及び薬物療法における治療効果の予測が可能となる細菌叢バイオマーカー同定すること」である。臨床応用に向けたMicrobiome-based Precision Medicine（細菌叢を基盤とした精密医療）という新たな治療体系の礎を築くことを目指す。
消化器癌と細菌叢との類似研究における未解明な課題として、細菌叢と宿主（ヒト）の癌遺伝子異常との相互作用があげられる。本研究の意義は、癌における遺伝子異常と癌に共生する細菌（叢）とを同時にゲノム解析することにより、細菌叢と宿主（ヒト）の癌遺伝子異常との相互作用を究明できる点にある。
大腸癌および周囲の非癌粘膜内の腸内細菌叢を16S RNA遺伝子解析し、大腸癌における遺伝子異常との関連性をバイオインフォマティクスによる高次元解析を行った結果、腫瘍組織と非腫瘍組織に濃縮された細菌が確認された。さらに、腫瘍組織内にしばしば共存する特定の細菌は、宿主細胞内に変異した遺伝子や変異した遺伝子を持つシグナル経路が存在すると、濃縮されることが示された。腸内細菌叢の異なるパターンとその宿主特異的な遺伝子変化が明らかになれば、抗がん剤や免疫療法に加えて、マイクロバイオームを調節するなどの標的治療が可能になることを英語論文として発表した。宿主（ヒト）における各種体液（唾液、胃液、胆汁、膵液、腸液、糞便）中の細菌叢もターゲットにして、胆道癌、膵癌における各種体液（唾液、胃液、胆汁、膵液、腸液、糞便）中の細菌叢を16S RNA遺伝子解析した結果について英語論文を執筆し投稿中である。

研究成果

• [雑誌論文] Profiling of host genetic alterations and intra-tumor microbiomes in colorectal cancer. (2021)
  • 著者名/発表者名: Okuda S, Shimada Y, Tajima Y, Yuza K, Hirose Y, Ichikawa H, Nagahashi M, Sakata J, Ling Y, Miura N, Sugai M, Watanabe Y, Takeuchi S, Wakai T
  • 雑誌名: Comput Struct Biotechnol J 巻: 19 ページ: 3330-3338
  • DOI: 10.1016/j.csbj.2021.05.049.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Profiling of host genetic alterations and intra-tumor microbiomes in colorectal cancer 大腸癌における宿主の遺伝子変異と腫瘍内細菌叢のプロファイリング (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Wakai, Shujiro Okuda, Yoshifumi Shimada, Yosuke Tajima, Yuki Hirose, Hiroshi Ichikawa, Yiwei Ling, Nobuaki Miura, Mika Sugai, Yu Watanabe, Shiho Takeuchi, Jun Sakata
  • 学会等名: The 32nd Annual Meeting of the Japanese Society for Gastroenterological Carcinogenesis
  • 国際学会 / 招待講演