健康

革新的な新しいツールは、腸内細菌がどのように相互作用して健康に影響を与えるかを理解するのに役立ちます

腸内マイクロバイオームは、私たちの健康を維持する上で重要な役割を果たす何兆もの微生物で構成されています。これらの微生物のバランスの乱れは、炎症性腸疾患 (IBD) などのさまざまな健康状態を引き起こす可能性があります。今回、カリフォルニア大学サンディエゴ校の研究者は、これらの微生物がどのように相互作用し、またその環境が健康に影響を与えるのかをより深く理解するために、coralMEと呼ばれる革新的な新しいツールを開発しました。このツールは、大量のデータから代謝、遺伝子、タンパク質発現の詳細なゲノムスケールのコンピューター モデルを迅速に作成します。これらの「ME モデル」は、微生物のゲノムとその表現型、または属性を結び付けます。 このモデルは、どの栄養素が特定の微生物を増やし、マイクロバイオームの不均衡に寄与するのか、健康な腸内で一般的に見られる微生物にとってどの栄養素が最も好ましいのかなど、微生物が特定の栄養素にどのように反応するかを明らかにすることができます。さらに、このツールは、どの栄養素がアレルゲンや毒素などの望ましくない生成物の形成を促進するかを予測します。 「例えば、モデルから、微生物は特定のアミノ酸を必要とすることがわかりますが、微生物はこのアミノ酸を自分で作ることができないため、別の微生物、宿主である人間、または人間が食べている食事からアミノ酸を取得します」とカリフォルニア大学サンディエゴ医学部小児科教授のカルステン・ゼングラー博士は述べた。 「これらの次世代ゲノムスケールモデルは、複雑な環境における微生物の挙動を理解するための機構的基礎を提供します。」 CoralME を使用して、チームは最も一般的な腸の種を特徴付ける 495 個の ME モデルを生成しました。これを手作業で行うには数十年、場合によっては数世紀かかるでしょう。 研究者らはモデルを使用して、さまざまな食事が腸内細菌にどのような影響を与えるかをシミュレートしました。たとえば、低鉄分または低亜鉛の食事は特定の有害な細菌の生存を可能にする一方、特定の主要栄養素を多く含む食事は有益な細菌を促進する可能性があり、これは従来の計算モデルでは見逃される効果であることを発見しました。 実際の IBD 患者からの微生物の発現データをモデルに入力すると、微生物がリアルタイムで何をしているのかが明らかになったと、カリフォルニア大学サンディエゴ校のマイクロバイオーム イノベーション センターに所属し、ジェイコブス工学部の生物工学の非常勤教授でもあるゼングラー氏は述べた。 「これは微生物が何を食べているのか、どのような製品を作っているのか、他の微生物や宿主とどのように相互作用しているのかを示している」と同氏は述べた。 「モデルを都市の道路地図と考えてください。この地図を交通情報と統合すると、地図のリアルタイムのステータス、つまり交通が今どのように流れているかがわかります。」 研究チームは、IBD患者はpHレベルの上昇（酸性度の低下）などの腸内化学変化を経験しているが、通常は腸を保護する短鎖脂肪酸の産生が減少していることを発見した。彼らはまた、特定の細菌と、これらの変化に関連する細菌グループ間の相互作用も特定しました。 CoralME ツールは、複雑な遺伝データを、腸内細菌がどのように動作するか、食事や病気によってその活動がどのように変化するかについての具体的な予測に変換する、迅速かつ強力な方法を提供します。モデルから得られた洞察は、IBDやマイクロバイオームに影響を与える他の多くの疾患を診断および治療する新しい方法につながる可能性があり、特定の微生物の活動を標的とする個別化された治療法を使用できる可能性があります。 「あらゆる病気に対するマイクロバイオームの反応を正確に予測できれば、病気とマイクロバイオームの関係を理解し、病気の治療法を見つけることができます」とゼングラー氏は語った。 同氏は、coralMEツールは人間の病気以外にも用途があり、土壌、他の動物、海洋などで見つかる微生物群集のモデルを生成するためにも使用できると述べた。 この研究は、2025 年 11 月 20 日に、 細胞システム。 インドの共著者。 ソース：カリフォルニア大学サンディエゴ校参考雑誌:土井： 10.1016/j.cels.2025.101451 1763664958…