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Jul 30, 2023

新しいカプセルは消化器系の奥深くまで潜って微生物を研究します

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人間の腸管には、私たちの体内に生息する微生物の大部分が生息しています。 人間は、食物の消化、病原体からの防御、免疫系の調節などの重要な機能をこれらの微生物に依存しています。

これらの微生物が腸内でどのように相互作用するかは、腸管のサンプリングが難しいため、通常は人間の便を評価することによって研究されます。

ヒトの腸内マイクロバイオームの研究を進める重要な道筋として、カリフォルニア大学デービス校の研究者グループは、文字通り私たちの消化器系を深く掘り下げ、微小な生物や消化プロセスに関する重要な情報を収集できるカプセルを開発した。

内視鏡検査など、腸管のサンプルを採取する方法は他にもありますが、口腔、胃、食道の内容物による汚染の可能性が高いと研究者らは述べています。

さらに、内視鏡検査は 2 時間かかる処置であり、患者は全身麻酔または鎮静剤の投与を受ける必要があります。

カリフォルニア大学デービス校の西海岸メタボロミクスセンター所長のオリバー・フィーン教授は、「これまで小腸にアクセスできるのは、鎮静状態で絶食した人のみだった。これはあまり役に立たない」と述べた。

研究者らは声明の中で、CapScanと呼ばれる新しいカプセルは経口投与されると説明している。 彼らは15人の健康な人を対象に研究を実施しました。

カプセルは腸上部から結腸まで移動し、少量の生体液と微生物を収集します。 この時点で、カプセルは便で覆われています。 研究者らはまた、研究のために腸管のどの部分をサンプリングするかを選択するのに役立つpH感受性材料でカプセルをコーティングした。

次に研究者らは、細菌、ウイルス、宿主タンパク質、腸上部の代謝などの内容を分析しました。 彼らは、腸上部と便のこれらの内容物が 15 人全員で大きく異なることを発見しました。 研究チームは、食事、アルコール摂取、果物の摂取、代謝も考慮に入れました。

さらに、研究の6か月前に抗生物質を服用した2人の被験者は、ヒドロキシ脂肪酸の生物活性脂肪酸エステル（FAFHA）と、糖尿病や炎症の予防に関連する代謝産物であるスルホノリピドの異なるバリエーションを持っていたことが判明したと声明は述べた。

「全体として、この装置は人間の生理機能と病気における腸内マイクロバイオームとメタボロームの役割を解明するのに役立ちます」とフィーン氏は付け加えた。

この研究は『Nature』誌に掲載された。

研究概要:

ヒトのマイクロバイオーム、プロテオーム、メタボロームの時空間構造は、地域の腸の生理機能を反映して決定し、疾患に影響を与える可能性があります。 しかし、腸内での微生物の分布、その環境、生化学的活動についてはほとんど知られていない。これは、便サンプルに依存していることと、絶食または鎮静状態の人に対する内視鏡検査では腸の一部の領域のみへのアクセスが制限されているためである。 これらの欠陥に対処するために、私たちは通常の消化中に人間の腸管の複数の領域からサンプルを収集する摂取可能なデバイスを開発しました。 この装置を使用して 15 人の健康な個人から 240 個の腸サンプルを収集し、その後のマルチオミクス分析により、腸と便の細菌、ファージ、宿主タンパク質、代謝産物の有意な違いが特定されました。 特定の微生物分類群は異なって濃縮されており、プロファージの誘導は便よりも腸でより一般的でした。 宿主のプロテオームと胆汁酸のプロファイルは腸に沿って変化しており、便のプロファイルとは非常に異なっていました。 胆汁酸濃度の勾配と微生物存在量の間の相関関係から、脱抱合によって胆汁酸プールを変化させる種が予測されました。 さらに、微生物が結合した胆汁酸濃度は、便では明らかではないアミノ酸依存的な傾向を示しました。 生理的条件下での腸管に沿った微生物、タンパク質、胆汁酸の全体的で非侵襲的な縦断的プロファイリングは、ヒトの生理機能と疾患における腸内マイクロバイオームとメタボロームの役割を解明するのに役立ちます。