特定の細菌種や菌株が腸内マイクロバイオームの機能変化や2型糖尿病リスクと関係していることが明らかに！この発見が持つ意味とは...？
ブリガム・アンド・ウィメンズ病院（マスジェネラル・ブリガム医療システムの創設メンバー）、ブロード研究所（MITとハーバード）、およびハーバードT.H.チャン公衆衛生大学院の研究者らが共同で行った研究により、特定のウイルスや細菌内の遺伝的変異が腸内マイクロバイオームの機能変化および2型糖尿病（T2D）リスクと対応していることが明らかになりました。この研究結果は、2024年6月25日にNature Medicine誌に掲載された「Strain-Specific Gut Microbial Signatures in Type 2 Diabetes Identified in a Cross-Cohort Analysis of 8,117 Metagenomes（8,117のメタゲノムのクロスコホート解析における2型糖尿病の株特異的腸内微生物サイン）」という論文に発表されています。
「マイクロバイオームは地理的な場所や人種、民族グループによって大きく異なります。小規模で均質な集団を研究するだけでは、重要な発見を見逃す可能性があります」と語るのは、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院、ブロード、ハーバードT.H.チャン公衆衛生大学院のダニエル・（ドン）・ワン医学博士（Daniel Wang, MD, ScD）です。「私たちの研究は、これまでで最も大規模で多様な集団を対象としたものです。」
ハーバードT.H.チャン公衆衛生大学院およびブロードのカーティス・ハッテンハウワー博士（Curtis Huttenhower, PhD）は、「腸内マイクロバイオームとT2Dのような複雑で慢性的な異質性のある疾患との関係は非常に微妙です。大規模な人間集団の研究が人間の遺伝的変異を理解する上で重要であったように、大規模で多様な集団が必要であり、詳細なマイクロバイオームの変異研究が可能になっています」と説明します。
T2Dは世界中で約5億3700万人に影響を及ぼしています。T2Dでは、体が徐々に血糖値を効果的に調節する能力を失います。過去10年間の研究では、腸内マイクロバイオーム（腸内に生息する細菌、真菌、ウイルスの集合体）の変化がT2Dの発症に関連していることが示されています。しかし、これまでの腸内マイクロバイオームとT2Dの役割に関する研究は、小規模で研究デザインが異なるため、重要な結論を引き出すことができませんでした。
この研究では、新たに設立されたマイクロバイオームおよび心血管代謝病コンソーシアム（MicroCardio）のデータを分析しました。調査には、新たに生成されたデータと他の実験で元々収集されたデータが含まれており、総計8,117の腸内マイクロバイオームメタゲノムが含まれています。研究対象者はT2D、前糖尿病、または血糖値に変化のない人々であり、アメリカ、イスラエル、スウェーデン、フィンランド、デンマーク、ドイツ、フランス、中国から集められました。論文の共同第一著者は、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院とブロードのメイ・ジェンドン博士（Zhendong Mei, PhD）と、ハーバードT.H.チャン公衆衛生大学院とブロードのワン・フェンレイ博士（Fenglei Wang, PhD）です。
「この大規模な研究で、私たちは2つの質問に答えました。一つは、『腸内マイクロバイオームを構成する種や菌株の2型糖尿病における役割は何か？』もう一つは、『これらの微生物は何をしているのか？』というものです」とワン博士は述べています。「このデータを分析したところ、研究対象集団全体で2型糖尿病に関連する比較的一貫した微生物種のセットが見つかりました。その多くはこれまで報告されていないものでした。」
これらの微生物の腸内での役割を理解するために、研究チームは種の機能能力を分析しました。微生物種の異なる株は、特定のアミノ酸を生成する能力など、さまざまな機能を持つことがあります。チームは、特定の株が異なるT2Dリスクに関連する機能を持っていることを発見しました。
主要な機能的な違いの一つは、大量の分枝鎖アミノ酸（BCAA）を生成する能力を持つ腸内の一般的な微生物であるPrevotella copriの株が、糖尿病患者の腸内マイクロバイオームでより一般的に見られたことです。以前の研究では、慢性的に高いBCAA血中レベルを持つ人々が肥満やT2Dのリスクが高いことが示されています。
研究者らはまた、バクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）が特定の腸内細菌株内で検出された変化を引き起こす可能性があることを示唆する証拠を発見しました。
「バクテリオファージに関連する発見は非常に驚きました」とワン博士は述べています。「これは、ウイルスが細菌に感染し、その機能を変えて2型糖尿病リスクを増加または減少させる可能性があることを意味しますが、この関係を理解するためにはさらなる研究が必要です。」
別の分析では、研究チームは新たにT2Dと診断された患者のサンプルの小さなサブセットを研究し、薬物使用や長期の高血糖状態の影響を受けにくいマイクロバイオームを評価しました。結果は、ワン博士によると、全体の研究結果と類似していました。
「腸内マイクロバイオームの変化が2型糖尿病を引き起こすと信じています」とワン博士は述べています。「腸内マイクロバイオームの変化が最初に起こり、その後糖尿病が発症する可能性があり、その逆ではないかもしれません。将来的には、前向き研究や介入研究がこの関係を確固たるものにするために必要です。」
「これらの微生物の特徴が因果関係にある場合、腸内マイクロバイオームを変える方法を見つけて2型糖尿病リスクを減少させることができるかもしれません」と彼は付け加えました。「腸内マイクロバイオームは介入可能であり、例えば食事の変更、プロバイオティクス、または糞便移植によって変更することができます。」
この研究の主な制約の一つは、主に患者の腸内マイクロバイオームを一時点で調査していることです。腸内マイクロバイオームや疾患状態の変化を時間をかけて調査していません。将来の研究は、この研究を基にして、長期にわたるリンクを研究し、株特異的な機能を調査して、それらがどのようにT2Dに繋がるかを理解することが含まれます。
「人間のマイクロバイオームの利点と課題の一つは、それが非常に個別化されていることです」とハッテンハウワー博士は述べています。「我々一人一人が非常に独自の微生物群集と微生物遺伝学を持っているという事実は、一貫したパターンを見つけるために非常に大規模な人口研究が必要であることを意味します。しかし、一度見つけたら、個々のマイクロバイオームは病気のリスクを減少させるために再構築される可能性があります。」
今回の研究は、腸内マイクロバイオームと2型糖尿病の関係を理解する上で重要な一歩です。特定の細菌種や菌株がT2Dリスクとどのように関係しているかを解明することで、将来的にはマイクロバイオームをターゲットとした新しい治療法が開発される可能性があります。食事の改善やプロバイオティクスの利用など、身近な方法で健康を改善できるかもしれません。この研究が進むことで、私たちの健康管理の方法が大きく変わるかもしれません。
