腸内に潜むウイルスの王国

おそらく、腸内に生息する細菌やその他の小さな生命体の群れであるマイクロバイオームについて聞いたことがあるでしょう。実は、これらの細菌の内外にはウイルスが存在し、細菌と人間の両方に重大な影響を及ぼしています。

ファージオームを紹介します。

人間の消化器系には、バクテリオファージ（ギリシャ語で「細菌を食べるもの」）または仲間内では単に「ファージ」と呼ばれるウイルスが数十億、おそらく数兆個も存在する。コロラド大学アンシュッツ医学部の細菌学者、ブレック・デュルコップ氏によると、ファージオム科学は最近急成長しており、研究者たちはその膨大な多様性を解明しようと奮闘しているという。研究者たちは、医師が適切なファージを利用または標的にすることができれば、人間の健康を改善できるかもしれないと考えている。

「良いファージもあれば悪いファージもあるだろう」と、スタンフォード大学医学部の感染症専門医で研究者のポール・ボリッキー氏は言う。しかし今のところ、腸内にどれくらいのファージが生息しているかは不明だ。細菌細胞1個につき1個、あるいはそれより少ないかもしれない。また、ファージ遺伝子を持っているが活発にウイルスを産生していない細菌もいる。細菌は、ファージDNAをゲノムに付けたまま生活しているだけだ。

そして、未だに特定されていないファージも多数存在し、科学者はそれらをファージオームの「ダークマター」と呼んでいます。現在のファージ研究の大きな部分は、これらのウイルスとその宿主細菌を特定することです。腸内ファージデータベースには 14 万以上のファージが含まれていますが、これは間違いなく過小評価です。「その多様性はまさに驚異的です」と、アイルランドのコーク大学カレッジの微生物学者コリン・ヒルは言います。

科学者は、人間の糞便サンプルから採取した遺伝子配列をふるいにかけてファージを見つけます。研究者は、そこで最も一般的な腸内ファージ群であるcrAssphageを発見しました。（下品な考えはやめてください。このファージは「cr のoss-お尻最近の研究で、ヒル氏らは、crAssphages が電球のような形状で、20 面体の本体と、宿主細菌に DNA を注入するための柄を持つという詳細を明らかにした。

クラアスファージが人間の健康に影響を与えるかどうかは明らかではないが、最も一般的な腸内細菌群の1つに感染することを考えると、 バクテロイデスヒルは彼らがそうしても驚かないだろう。他の一般的なグループも感染する バクテロイデス、グバファージ（グt バcteroidalesファージ）とLoVEファージ（lots oふ ヴ免疫遺伝子 e要素)。

ファージオムは人によって大きく異なります。また、年齢、性別、食事、ライフスタイルによっても変化します。ヒル氏らは2023年に、 微生物学年次レビュー。

ファージは細菌に感染し、時には殺すこともあるが、その関係はそれよりも複雑である。「かつてはファージと細菌は戦っていると考えられていたが、今では両者は実際にはダンスをしており、パートナーであることが分かっている」とヒル氏は言う。

ファージは新しい遺伝子を持ち込むことで細菌に利益をもたらすことができる。感染した細菌内でファージ粒子が組み立てられるとき、細菌の遺伝子を自身の遺伝物質とともにタンパク質殻に詰め込むことがある。その後、ファージはそれらの遺伝子を新しい宿主に噴射するが、偶然移された遺伝子が役に立つ可能性があるとデュルコップ氏は言う。抗生物質への耐性や新しい物質を消化する能力をもたらすかもしれない。

ヒル氏によると、ファージは細菌の足元を絶えず攻撃することで細菌集団を健全な状態に保っているという。 バクテロイデス 細菌は、その外表面に12種類もの糖衣をまとうことができる。異なる衣にはそれぞれ異なる利点がある。例えば、免疫系を逃れたり、消化器系の別の場所を占拠したりなどだ。しかし、クラアスファージが存在すると、ヒル氏は言う。 バクテロイデス ファージが外皮を認識するのを避けるために、常に外皮を変えなければならない。その結果、 バクテロイデス さまざまな毛皮の種類が存在するため、個体群全体としてさまざまなニッチを占めたり、新たな課題に対処したりすることができます。

ファージは細菌の集団が手に負えなくなるのを防ぐ役割も果たしている。腸は森のような生態系であり、ファージは細菌の捕食者である。オオカミがシカの捕食者であるのと同じである。森がオオカミを必要とするのと同様に、腸にはファージが必要である。捕食者と被食者の関係が変化すると、病気を引き起こす可能性がある。研究者らは炎症性腸症候群 (IBS)、過敏性腸疾患、大腸がんにおけるファージオームの変化を観察している。たとえば、IBS 患者のウイルス生態系は多様性が低いことが多い。

人々は食事療法や、極端な医学的ケースでは糞便移植によって腸内微生物叢のバランスを取り戻そうとする。ヒル氏は、ファージに取り組むことで、よりきめ細かなアプローチが可能になるかもしれないと語る。一例として、科学者たちは潰瘍を引き起こす細菌に感染して治療に使用できるファージを探している。

腸の生態系を管理している何兆ものファージに感謝しましょう。ヒル氏は、ファージがいなければ、数種類の細菌がすぐに優勢になり、一部の食べ物を消化できなくなり、ガスや膨満感に悩まされる可能性があると示唆しています。

野生的で不思議なファージオムは、細菌にとっても人間にとってもダンスパートナーです。

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