科学者は消化の新しい見方を得る

総称して腸内微生物叢として知られる私たちの腸内微生物は、消化以外にも影響を与えます。 私たちの腸管内の細菌は脳の活動に影響を与え、さらには精神疾患を発症する可能性にも影響します。 数十年にわたる研究により、腸内細菌のバランスが崩れると人体の多くのシステムが混乱し、肥満、栄養失調、さらにはがんの原因となる可能性があることが示されています。 5月10日にNature誌に掲載された研究では、スタンフォード医学の研究者と共同研究者らは、摂取可能な装置を使用して小腸内の微生物、ウイルス、タンパク質、胆汁の多様性を捕捉した。

概念実証の結果は、現在のサンプリング方法（主に便に焦点を当てている）よりも消化器系の微生物叢を測定するためのより包括的な方法があるという初期の証拠を提供し、常在腸内微生物が人間の生理機能にどのように寄与するかについて新たな光を当てるものである。そして病気。

「この論文は、微生物検出における大きな進歩を実証し、生きた腸内細菌叢を簡潔に捉えています」と、共同上級著者であり、生物工学および微生物学および免疫学の教授であり、デイビッド・レルマン氏との共同上級著者であるKC Huang博士は述べた。医学博士、微生物学、免疫学の教授。 「現在のツールのサンプルは、私たちの内部で起こっていることを完全に表しているわけではありません。しかし、これまで私たちが持っていたのはこれだけです。」

小腸は多くの病気が現れる場所であることがよくありますが、特に研究者がヒトの腸内微生物叢を研究する伝統的な手段の 1 つである便サンプルの採取の容易さと比較すると、小腸の微生物叢を捕捉するのは困難でした。 医師は上部内視鏡検査（患者が長くて柔軟な管を飲み込む）や死体の解剖を通じて臓器内の体液をサンプリングすることもできる。 ただし、いくつかの注意点（胃などの近くの臓器からの汚染を考えてください）により、このようなサンプリングは腸内の生きた微生物叢を代表しない可能性があります。

Huang氏によると、このカプセルを使用することで、科学者たちは初めて人間の小腸の微小環境を測定し、小腸のより微妙な視点を捉え、器官の異なる領域に異なる細菌が存在することを示したという。

他の非侵襲的な摂取可能なツールは、ブタや霊長類の腸管をサンプリングするように設計されており、2019年に初めて開発されました。スタンフォード・メディシンの装置は錠剤ほどの大きさで、人間にも使用でき、4つ以上のサンプルをサンプリングできます。以前のデバイスの体積の 2 倍で、小腸のさまざまな部分の微生物叢を捕捉します。 このカプセルは、電子機器が搭載されている他のカプセルとは異なり、中空であり、一定間隔で開く単純な袋であり、製造の複雑さとコストのせいで普及が制限されています。

この装置は、設定された pH レベルで小腸をサンプリングするように設計されています (腸の異なる部分は異なる pH レベルを持ちます)。 参加者は、収集ごとに 4 つのデバイスを飲み込み、それぞれのデバイスが開いて、異なる pH レベルの生体物質を収集しました。 カプセルが腸管を通過すると、サンプリング容器のコーティングが溶解し、収集袋が開き、バルブを介して液体が引き込まれます。

研究中、科学者らは2日間にわたって1日2回、15人から合計240個のマイクロバイオームサンプルを収集した。 収集装置は長さ 30 フィートの小腸の大部分を検査しましたが、カプセルが十分な液体を収集できなかったため、一部のサンプルは分析されませんでした。 チームは最終的に、摂取可能なデバイスのサンプルと同じ日に採取された 210 個のデバイスのサンプルと、29 個の唾液サンプルと 58 個の便サンプルを分析しました。 研究参加者は通常の食事をとり、食事の記録を付けました。

カプセルは消化管全体を通過した後に収集され、その後科学者はサンプルの配列を決定し、常在細菌種を特定し、生きた培養物を収集しました。

Huang氏によると、最も注目すべき発見の1つは、消化を助けるために肝臓から分泌される緑色の液体である胆汁酸に何が潜んでいたのかということだ。 胆汁酸は私たちの健康のほぼすべての側面に影響を与えるとフアン氏は述べた。 それらは、私たちが食べ物を消化する方法、脂肪を吸収する方法、ホルモンに信号を送る方法に影響を与えます。 微生物も殺します。 医師は胆汁酸を使用して過敏性腸症候群の患者を診断することもできますが、通常は便サンプルによって診断されます。

研究者らは、胆汁酸が便に輸送されるまでに、小腸で見られるものとは異なる化学的多様性を持つことを発見しました。 この顕著な違いは、便サンプルでは生きた消化を完全に把握できないことを示しています。 「トイレで出てくるものは、上流で何が起こっているかを表しているわけではない」と彼は言う。 「私たちが本当に重視しているのは、微生物が相互作用する場所であり、カーテンが引き戻されるのはとても興味深いことです。」

研究者らは、小腸生物学についてさらに学ぶために使用したいと考えており、少なくとも51種からなる461株のライブラリを編集した。 一般に、微生物種の多様性は、便や唾液のサンプルよりも腸のサンプル間ではるかにばらつきがありました。

Huang 氏は、誰もが自分の小腸微生物叢に個人の指紋を持っていること、そして微生物叢は検査対象の腸の部分によって異なることを発見できると期待しています。

フアン氏は、カプセルを使用して生きた培養物をサンプリングすることで、病んでいる腸内生態系を助けたいと考えている。 同氏は、この研究から得た微生物叢の種の調査を、より有益な糞便移植、つまり健康な人から採取した便を病気の人の結腸に移植する方法に応用することを期待している。 目標は、カプセルを使用して初めて人間の体内で測定された微小環境を再構成することです。

カプセルが病気の理解を進める前に、研究者はカプセルをより広く使用して、健康な人に見られる細菌の変異を捕捉する必要があります。 Huang 氏は、食事、薬、病気が小腸内にあるものをどのように変化させるかを研究することに興味を持っています。

「私たちのカプセルの魔法は、腸内微生物叢と病気の関係についての人々の考え方を変えることだと思います。なぜなら、これまで私たちになかった生態系への窓ができるからです。」と彼は言いました。

Envivo Bio Inc.、西海岸メタボロミクスセンター、マックスプランク生化学研究所、チャン・ザッカーバーグバイオハブ、ペンシルベニア州立大学、シリコンバレー神経胃腸科および運動センター、カリフォルニア大学デービス校、および退役軍人庁パロアルト医療システムの研究者も貢献しました。この研究に。

写真提供: 絵滝