受賞者講演要旨《農芸化学女性企業研究者賞》

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ヒトに棲息するビフィズス菌を中心とした腸内細菌に関する研究

森永乳業株式会社

はじめに堀米綾子charides; HMOs）の資化に関連する遺伝子が多く分布している

私たちヒトの腸管に棲息する腸内細菌は，ヒトが作り出すこことが明らかとなった．この結果は，「乳児型 HRB は，Non-とのできない有用物質の産生や，病原性細菌の腸管への定着抑HRB にはない HMOs 資化能を有している」という，当研究グ制などにより，ヒトの健康に大きく貢献している．腸内細菌叢ループの in vitro 試験結果 3）と一致していた．さらに，母乳おは，食事などの生活習慣や薬の服用などさまざまな因子の影響よび母乳に含まれる代表的な抗菌成分であるリゾチームを用いを受けるが，加齢によっても構成が変化することが報告されてた培養試験から，乳児型 HRB はリゾチーム耐性と母乳中でのいる．離乳前の乳児腸管内には，ビフィズス菌が非常に高い割増殖能がともに高いこと，一方で Non-HRB はリゾチーム耐性合で存在しており，乳児の健全な成育に大きく貢献すると考えが低く母乳中では増殖するどころか，ほとんどの菌株が死滅しられているが，離乳期を境に減少し，10～50 代では比較的安てしまうことが明らかとなった 4）．

定しているものの，60 代以降さらに減少する．このような腸ゲ ノ ム 情 報 に 基 づ い て 実 施 し た 一 連 の 試 験 か ら， 高 い内細菌叢の加齢による変化は，加齢性疾患と関連することが示

HMOs 資化能に加えて，リゾチームへの耐性機構を獲得したされており，腸内細菌叢の適切な制御が疾患予防の観点から重

乳児型 HRB は，母乳との親和性を高めることで乳児腸管とい要であると考えられる．

う特殊な環境に高度に適応してきたと考えられる（図 2）．

本稿では，ヒト腸管に棲息するビフィズス菌の特徴に関する研究および，高齢者に特徴的な腸内細菌叢を制御する方法の開発に向けた取り組みについて紹介する．
1.

ヒト腸管に棲息するビフィズス菌の特徴
1-1.

ビフィズス菌の種類

Bifidobacterium 属には，現在 100 種類以上の種や亜種が分離・同定されている．ビフィズス菌は主に動物や昆虫の腸管に

図 2.

棲息しているが，興味深いことに菌種ごとに棲息する場所が異乳児型 HRB と母乳との親和性なることが知られている．主にヒト腸管に棲息するビフィズス

さらに，HRB 特有の代謝産物に焦点を当てた研究からは，菌（Human-Residential Bifidobacteria; HRB）は 10 菌種程度でNon-HRB と比較して，HRB では葉酸 5）が，乳児型 HRB ではあり，さらに乳児と成人で棲息する菌種が異なる（それぞれ乳6）
トリプトファン代謝産物であるインドール-3-乳酸（ILA）の産

児型 HRB, 成人型 HRB）
（図 1）．ヒトおよび類人猿の腸内細菌生能が高いことが示された．ILA は抗菌作用，免疫調節作用，叢を調査した研究からは，ビフィズス菌とそれぞれの宿主が，抗炎症作用，神経細胞分化促進作用などを有することが示され1,500 万年以上にもわたり共進化してきたことが示唆されておていることから，乳児型 HRB が産生した ILA は，乳児期の感り 1）, 各々の宿主の腸管に適応しながらそれぞれ特徴を有した染防御や免疫機能の発達に寄与するものと考えられる．

菌種に進化してきたことが推測される．
1-2.

ヒト腸管に棲息するビフィズス菌と母乳との親和性

1-3.

HRB 菌株の低出生体重児への作用

我々は，上述の研究結果などからヒトには HRB が最も適し我々は，HRB（乳児型 HRB）と，ヒトに棲息していないビていると考え，乳児から分離したビフィズス菌を中心としたさフィズス菌（Non-HRB）の本質的な違いを明らかにすべく，ゲ

まざまな HRB 菌株の研究開発を進めている．ここでは，小児ノム情報に基づく研究を実施している ．ゲノム解析の結果，科領域の疾患予防・健康維持において数多くの研究成果が報告

乳児型 HRB にはヒトミルクオリゴ糖（Human Milk Oligosac-されている Bifidobacterium breve M-16V（M-16V）について紹2）

介したい．
健康な乳児の腸管から分離された M-16V は，これまでに早産児や低出生体重児を含む乳児に対して，腸内細菌叢改善作用，感染防御作用，壊死性腸炎発症リスク低減作用，アレルギー症状緩和作用などが報告されている．我々は M-16V の持続的な作用を調査するため，M-16V 投与終了後の定着性および腸内細菌叢への影響を評価した 7）．低出生体重児に生後からNICU 入院中毎日 M-16V（10 億／日）を投与したところ，投与終了後数週間経過した時点においても M-16V が腸管内に定着
図 1.

ビフィズス菌の棲息場所の違いしていることが明らかになった（図 3）．さらに M-16 V 投与群

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図 3.

 与終了後数週間後の投M-16 V の定着性

図 4.

受賞者講演要旨

 -16 V による腸内細菌M叢改善作用
図 5.

では非投与群と比較して Bifidobacterium 属が属する Actinomy-

2 ′-フコシルラクトースによる Blautia 属細菌増殖作用メ
カニズム

cetota（旧 Actinobacteria）門の占有率が高く，大腸菌などが属する Pseudomonadota（旧 Proteobacteria）門の占有率が低かっ菌に取り込まれて菌体内で分解・利用されていると推測されたことから（図 4），M-16V 投与による持続的な腸内細菌叢改善た．続いて，菌体外フコシダーゼを保有する細菌を添加するこ作用が示された．とによってノンレスポンダーの糞便中でも B. wexlerae が増殖

さまざまな研究から出生後早期に腸内細菌叢に対して適正なするかを検証した．菌体外フコシダーゼを持つ Bifidobacteri-介入を行うことが，将来の健康に大きく寄与すると推測されるum bifidum MCC2030 を添加し，ノンレスポンダーの糞便をことから，上述した M-16V による持続的な腸内細菌叢改善作用

2′-FL を糖源とした培地で培養した結果，非添加と比較して，は，多くの子どもたちの未来の健康に繋がるものと考えられる．

B. wexlerae が大幅に増加することが示された．以上の結果か

2.

高齢者の腸内細菌叢制御に向けてら，2 ′-FL による B. wexlerae の増殖メカニズム（図 5）が明ら

我々の研究グループにより，高齢者型の腸内細菌叢への変化かになると同時に，加齢による腸内細菌叢の変化を，2 ′-FL やが，全身性の加齢性疾患の発症リスク上昇に繋がる可能性が示

2′-FL と B. bifidum の組み合わせにより制御できる可能性が示されている 8）．そこで我々は加齢に伴い減少する菌群 9）に着目された．

し，それを増加させるようなプレバイオティクスに関する研究3.

おわりにに取り組んでいる．ここでは，加齢に伴い減少する菌群の中で本稿では，HRB の特徴および高齢者の腸内細菌叢制御に向も抗肥満・糖尿病作用などが確認されている Blautia 属細菌にけての取り組みについて紹介した．1899 年にパスツール研究関する研究を紹介する．

所の Tissier 博士によりビフィズス菌が発見されてから 120 年

ヒト腸管を模した培養条件で糞便を培養するヒト腸管モデル

余り経過した現在においても，ビフィズス菌の機能性に関するを用いて，さまざまなプレバイオティクス素材を検討したとこ研究報告は増え続けている．加えて，ビフィズス菌以外の腸内ろ，HMOs の主要成分のひとつである 2 ′-フコシルラクトース

細菌の重要性も飛躍的なスピードで蓄積されている．今後も（2 ′-FL）が，Blautia wexlerae を増殖させることを明らかにし我々は，ビフィズス菌に秘められた機能性やその作用機序に加た．そこで，その増殖作用メカニズムについて詳細な解析を実え，ビフィズス菌を含む腸内細菌叢全体の理解や制御に関する施した 10）．7 名の被験者より採取した糞便について，人工腸管取り組みを通じて人々の健康に貢献すべく研究に邁進したい．

モデルを用いて 2′-FL の細菌叢への影響を評価したところ，（引用文献）

7 名中 5 名（レスポンダー）では糞便細菌叢中の B. wexlerae が1）Moeller AH et al. Science, Vol. 353, p. 380–382,（2016）2）Odamaki T et al. Int J Genomics, 2015, 567809,（2015）3）Xiao J et al. Appl Environ Microbiol, Vol. 76, p. 54–59,（2010）4）Minami J et al. Benef Microbes, Vol. 7, p. 53–60,（2016）5）Sugahara H et al. Biosci Microbiota Food Heal, Vol. 34, p. 87–93,（2015）6）Sakurai T et al. Microorganisms, Vol. 7, p. 340,（2019）7）Horigome A et al. Front Microbiol, Vol. 12, 610080,（2021）
8）Yoshimoto S et al. Gut Microbes, Vol. 13, e1865705,（2021）
9）Odamaki T et al. BMC Microbiol, 16, 90,（2016）10）Horigome A et al. Front Microbiol, Vol. 13, 913624,（2022）

大幅に増加したのに対し，他の 2 名（ノンレスポンダー）では減少し，2 ′-FL の B. wexlerae 増殖作用には糞便ドナーによる個 人 差 が あ る こ と が 明 ら か に な っ た．2 ′-FL の 利 用 に は，2′-FL をフコースと乳糖に分解する GH95 α-L-フコシダーゼが重要であるため，各糞便中のメタゲノム情報を用いて，フコシダーゼ遺伝子の存在量や種類を解析した結果，レスポンダーの糞便中には，菌体内フコシダーゼ遺伝子と比較して菌体外フコシダーゼ遺伝子が多く，ノンレスポンダーではその逆であった．これらすべての遺伝子はレスポンダーで増殖した B. wexlerae 由来の遺伝子では無かったことから，レスポンダー糞便

謝辞

本研究は，森永乳業株式会社にて，基礎研究所をは中の B. wexlerae は，他の細菌が 2 ′-FL を菌体外で分解して生じめとする関係者の方々にご指導・ご助言いただきながら行わじたフコースや乳糖を利用して増殖したと推測された．実際れたものです．また，1-3 は順天堂大学の清水俊明教授，久田に，B. wexlerae は 2 ′-FL を利用して増殖が出来ない一方で，研准教授との研究であり，先生方に多くのご支援・ご指導を賜フコースと乳糖を利用して増殖できることが確認された．ノンりました．本研究に携わった全ての方々のご尽力とサポート無

レスポンダーでは，菌体内フコシダーゼを保有する細菌（Bifi-しではこのような賞をいただくことはできませんでした．このdobacterium pseudocatenulatum）が多く，2 ′-FL がそれらの細場をお借りして厚く御礼申し上げます．