第1211回生物科学セミナー

腸内細菌と宿主生体防御・免疫系

大野 博司 博士(理化学研究所 統合生命医科学研究センター(IMS))

2018年04月13日(Fri)    17:00-18:30  理学部3号館 412号室   

ヒトをはじめとする動物の体表面や消化管、泌尿生殖器などには膨大な数の常在共生細菌が定着している。特に大腸では、その総数はヒトで約40兆個と、30兆個とされるヒト自身を形成する真核細胞数を凌駕する。
 腸内細菌の多くは現在の培養法では培養できない難培養菌とされ、最近までその全容は不明であった。しかし、いわゆる次世代シークエンサーの登場により、単離培養を経ずとも、ある環境中の生物群衆が全体としてどのような遺伝子を保有するかを明らかにする「メタゲノム解析」が登場し、ヒト一人の腸内には百数十種の細菌が存在し、それらが保有する遺伝子数は約60万と、ヒトの遺伝子数約22,000をはるかに凌駕することが明らかとなった。このように多種多様な遺伝子を擁する腸内細菌同士が相互作用して複雑な代謝系を形成し、さらに宿主との相互作用により「腸エコシステム」と呼ばれるユニークな生態系を構築している。メタゲノムをはじめとする最近の研究により、腸内細菌は宿主の生理・病理に多大な影響を与え、腸疾患のみならず、代謝性疾患、免疫疾患、さらには神経疾患の病態への関連も示唆されている。疾患に伴い異常になった腸内細菌は疾患の症状の原因となることも明らかになってきた。
 しかし、メタゲノム解析は遺伝子のカタログ作りであり、腸内細菌の異常がどのように疾患の発症に繋がるかそのメカニズムは解明できない。そこで演者らは、ゲノム(DNAレベル)に加え、トランスクリプトーム(RNAレベル)、メタボローム(代謝産物レベル)など異なるレベルの網羅的解析を組み合わせた統合オミクス手法を考案・提唱してきた。統合オミクス手法により、例えば腸内細菌が産生する酢酸はマウス大腸上皮細胞の遺伝子発現プロファイルを変えることで病原性大腸菌O157に対する抵抗性を付与し、結果としてマウスはO157感染死を免れることが示された。また、腸内細菌が産生する酪酸は、ヒストンデアセチラーゼ阻害によるエピゲノム修飾を介して大腸内における制御性T細胞の分化促進に働くこともわかった。さらに最近演者らは、自己免疫疾患のひとつである多発性硬化症の発症への小腸内の常在細菌の関与をマウスモデルで解析しており、それについても紹介したい。