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科学者が病気を追跡する新しい腸の健康測定法を開発

署名欄: キッタ・マクファーソン Newswise — 科学者たちは、腸内細菌がどのように相互作用するかを測定することで、健康な腸と病気の腸を区別し、一部の病気がどのように進行するかを追跡する新しい方法を特定しました。によると 勉強 に掲載されました 科学、 ラトガース博士率いる科学者チームは、健康な消化器系と病気の消化器系が、個々の微生物によってではなく、細菌群集全体がどのように競争し協力するかによって駆動される、2つの異なる生態学的状態のように振る舞うことを発見しました。細菌群集が健康と病気の間でどのように変化するかを測定するために、研究チームは、微生物群集が競合相互作用によって支配されているか、協力的相互作用によって支配されているかを捉える、生態学的ネットワークバランス指数 (ENBI) と呼ばれる新しい指標を開発しました。ENBI を便サンプルに適用すると、複数の疾患にわたって健康な個人と患者を一貫して分離できました。結腸直腸がんでは、病気が進行するにつれて指数が上昇しました。「この新しい測定は、便サンプルを使用してこの変化を捉え、健康な人と病気の人を区別することができます」と述べた。 マリア・グロリア・ドミンゲス＝ベロ、環境生物科学部生化学・微生物学科のマイクロバイオームと健康のヘンリー・ラトガース教授であり、この研究の著者でもあります。 ドミンゲスベロ氏は、今回の研究結果は微生物群集が自己組織化する際にどのように病気が発生するかを示していると述べた。「この研究は、腸の健康はどの細菌が存在するかだけではなく、それらがどのように相互作用するかによって決まることを示しています」と彼女は述べた。 「炎症性腸疾患などの病気では、 C.ディフィシル 感染症、過敏性腸症候群、結腸直腸がんなどの場合、細菌はより協力的で緊密に結びついたグループを形成し、それらが支配し、正常な機能を妨害する可能性があります。」「これにより、マイクロバイオームで何が問題になっているのかを考える新しい方法が得られます」とブレイザー氏は言う。 「個々の微生物に焦点を当てるのではなく、システム全体が変化するときに病気が出現することを示しています。これにより、早期発見とより的を絞った介入への扉が開かれます。」研究チームは、腸内細菌がどのように栄養素を求めて競合し、代謝副産物を交換するかをシミュレーションするコンピューターモデルを構築することから研究を開始した。「最初は、モデルが実際のマイクロバイオームの基本的な特徴を再現できるかどうかをテストするだけでした」と、この研究の筆頭著者であるロベルト・コラル・ロペス氏は語った。彼はラトガース大学のフルブライト博士研究員として研究を実施し、現在はグラナダ大学とスペインのカルロス一世計算科学研究所の博士研究員を務めている。 「しかし、非常に早い段階で、それが自然に 2 つの異なるパターンを生み出すことに気づきました。1 つは健康に見えるもの、もう 1 つは病気に見えるものです。」このため研究者らは、シミュレーションと患者の便 DNA データを比較することを検討しました。「データをチェックしたところ、同じパターンが見られました」とコラル・ロペス氏は語った。 「そのとき、私たちは病気の中でこれらのコミュニティがどのように再編成されるかについて、根本的な何かを捉えていることに気づきました。」腸内マイクロバイオームは一貫して 2 つの構成のいずれかに落ち着きました。1 つは健康に関連する多様な競合状態で、もう 1 つは病気に関連した協力する小さな細菌の緊密に接続されたグループが支配する状態です。ボナチェラ氏は、この洞察とツールは最終的に医師が問題を早期に特定するのに役立つ可能性があると述べた。「理論的には、便サンプルだけから測定することが可能であるはずで、これは腸の健康状態を監視するための非常に非侵襲的な方法です」と彼は言う。この研究結果は、プロバイオティクスや糞便微生物叢移植などの腸内療法がなぜ成功する場合もあれば失敗する場合もあるのかを説明するのにも役立つかもしれない。「治療は通常、特定の細菌が存在する必要があるという考えに基づいています」とボナケラ氏は言う。 「しかし、それが問題ではなく、問題が人間関係にあるのであれば、細菌を与えても問題ありません。」糞便移植の場合、個々の種を導入することからではなく、微生物群集全体を回復することから利益が得られる可能性があると同氏は述べた。「興味深い点は、その種を紹介することではありません」とボナケラ氏は言う。 「コミュニティ全体を紹介するということは、そのコミュニティが健全であることを可能にする相互作用を維持するということです。バクテリアがそこにいる必要があるというわけではありません。バクテリアは適切なパートナーと一緒にいる必要があります。」コラル・ロペス氏は、この研究により最終的にはマイクロバイオームに基づく治療がより予測可能になる可能性があると述べた。「現在、ドナーの選択は主に利用可能性と基本的な健康診断に基づいています」とコラル・ロペス氏は糞便移植に先立つプロセスについて言及した。 「これにより、どの種が存在するかということだけではなく、相互作用ネットワークがどのように適合するかに基づいて微生物群集をマッチングできる可能性が開かれます。これは、試行錯誤に頼るのではなく、各患者のマイクロバイオームに合わせた治療法を設計するのに役立つ可能性があります。」ボナチェラ氏は、チームは自分たちの研究が最終的には早期発見とより個別化されたケアにつながることを期待していると語った。「人々の生活に真の変化をもたらすことができるよう、私たちはこれらのシステムがどのように機能するかを理解しようと努めています」と彼は語った。ラトガースの研究方法をさらに詳しく調べる 未来を形作っている。 #科学者が病気を追跡する新しい腸の健康測定法を開発