あなたが何を食べたかがわかる詳細なタンパク質マップで腸の健康状態を評価
便のサンプルを検査することで、食物由来、人体由来、腸内微生物叢由来など、腸内のすべてのタンパク質を同時に特定できる方法を開発した、という研究報告。この方法により、前例のない正確さと解像度でこれらのタンパク質間の相互作用を解読することが可能になるという。
IPHOMED（Integrated Proteo-genomics of HOst, MicrobiomE and Diet：宿主、微生物、食事の統合プロテオゲノミクス）と呼ばれるこの手法は、便サンプル中のどのタンパク質がどの細菌株に由来し、その量はどのくらいかを示すことで、微生物叢の活動全体を解読することを可能にした。さらに、微生物叢からの信号に反応して人間の腸から分泌されるタンパク質も特定した。これら 2 つのソースからのタンパク質を合わせると、病原菌や抗生物質にさらされたときなど、身体と微生物叢とのコミュニケーションのアトラスが生成される。
具体的には、IPHOMED は最新のハイスループット手法を使用して、マイクロバイオームから最大 15,268 個の細菌タンパク質、人体から分泌される最大 528 個のタンパク質、および食品から最大 1,041 個のタンパク質を同時に特定した。
研究者らは、この方法を使って、ヒトの腸がこれまで知られていなかった数十種類の抗菌ペプチドを分泌し、それが天然の抗生物質のように作用して、マイクロバイオーム内の細菌の一部を殺し、最終的にその構成を形作っていることを発見した。この発見は、各人のマイクロバイオームの構成が独特で、それが病気に対する感受性の違いにつながる理由を説明するのに役立つかもしれない。
この方法の開発は、栄養科学の長年の切実なニーズ、つまり人の食事の正確な詳細を明らかにする非侵襲的手段の提供に応えることができるかもしれないことを示唆している。
この課題に取り組むため、研究チームは何百もの食品に含まれるタンパク質のデータベースを作成し、各食品に固有のタンパク質を特定した。これらの開発により、便のサンプルから、人々が何を食べたかを前例のない精度で知ることが可能になった。
例えば、ドイツとイスラエルの2つの健康なボランティアグループから採取したサンプルにこの方法を適用したところ、両方の集団で小麦の消費量が同程度であることがわかったが、ドイツのサンプルのみに豚肉由来のタンパク質が多く含まれていた。対照的に、イスラエルのサンプルの肉タンパク質のほとんどは鶏肉由来であった。
研究チームが実施した実験の 1 つでは、被験者に、指定された日にピーナッツを含むさまざまな食品を摂取するよう依頼した。この方法は、これらの食品がいつ食べられたかを正確に判定しただけでなく、1 日にピーナッツを 5 個しか摂取していないことも検出できるほど感度が高かった。
別の実験では、研究者らは胃腸疾患患者の食生活の変化を正確に追跡することができた。あるケースでは、この方法により、処方されたグルテンフリーの食事療法に従わなかった、新たにセリアック病と診断された子供を正確に特定することができた。
「私たちの方法は、ある人がコーシャ食を守っているか、あるいは、その人物が自ら公言しているほど厳格なベジタリアンであるかを判断するのに使えるかもしれません」と研究者は笑顔で述べている。「しかし、もっと深刻な話ですが、従来の食事追跡方法である自己申告は、不正確であることで有名です。食事が複雑で複数の材料でできている場合でも、人々が何を食べているかをより正確かつ詳細に知ることは、食事の多くの要素のうちどれが健康に有益でどれが問題なのかを判断するのに役立ちます。」
研究者らは、患者の食事の IPHOMED 分析を使用して、腸疾患に対する栄養療法に対する患者の順守度を数値化し、そのような食事療法の順守度と炎症のコントロール改善を結び付けることができた。さらに、研究者らは、健康な人では食物からタンパク質のほとんどを吸収する小腸の疾患を検出するために、この非侵襲的方法を適用することに成功した。小腸は視覚化とアクセスが非常に難しいことで知られているため、この疾患は従来の方法では検出できなかった。
「総合すると、腸内のタンパク質は、いつの日か、腸が私たちに伝えようとしていることを正確に聞き取り、腸に必要な助けを正確に与えることを学ぶことができる『言葉』になるでしょう」と研究者はコメントしている。
「この能力は、炎症性、代謝性、悪性、神経変性疾患など、マイクロバイオームの影響を受けるさまざまな疾患に対して、研究者が個人に合わせた栄養および医療介入を考案するのに役立つでしょう。」
出典は『Cell』
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2024.12.016