糞便微生物叢移植（糞便移植）：何のために、どのようにそれは実行されますか？
糞便微生物叢移植（糞便移植）：何のために、どのようにそれは実行されますか？
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By Cristiano Antonino on Feb 28, 2023
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医学における糞便微生物叢移植（別名：糞便移植）とは、健康な個体から別の個体へ糞便中の細菌などの微生物を移植することを指します
クロストリジョイデス・ディフィシル（CDI）感染症に便生菌移植が有効
この細菌は、数年前まではクロストリジウム・ディフィシレと呼ばれていました。
この細菌による感染症の再発には、便微生物移植が抗生物質であるバンコマイシンの治療よりも効果的です。
副作用として感染の危険性があるため、ドナーのスクリーニングが必要です。
糞便微生物叢移植は、健康なドナーの糞便を凍結乾燥したカプセルの形で、大腸内視鏡、浣腸、胃管、経口から注入し、健康な細菌叢を導入することで大腸の微生物相を回復させるものです。
CDIの蔓延に伴い、糞便微生物叢移植の重要性はますます高まっており、CDIに対する第一選択薬とすることを求める専門家もいます。
糞便微生物叢移植は、大腸炎、便秘、過敏性腸症候群などの他の消化器疾患や、多発性硬化症、パーキンソン病などの神経疾患の治療に実験的に用いられてきた。
米国では、2013年からヒトの糞便が実験薬として規制されています。
英国では、糞便微生物移植の規制は、医薬品・医療製品規制庁の管轄です。
現在までに、Antonio Gasbarrini教授が率いるローマのPoliclinico Gemelliの消化器内科手術室は、再発性のClostridioides difficile感染症の患者さんに対する治療選択肢の中に、便微生物移植を数えるイタリア唯一の病院となっています。
糞便微生物叢とは何ですか？
ヒトの微生物叢」とは、ヒトの生体に害を与えることなく、むしろ生体を支え、相互に有益な関係で共存する共生微生物（ウイルス、細菌、真菌）の集まりのことである。
ヒト腸内細菌叢は、腸内に存在するヒトの微生物群のうち、私たちの健康にとって重要な部分を指します。
ヒト腸内細菌叢」は「ヒト腸内細菌叢」「糞便微生物叢」とも呼ばれ、そのほとんどが細菌で構成されています。
以前は「腸内フローラ」と呼ばれていましたが、細菌以外にも構成されていること、また細菌は植物界に属さないことから、名称が変更されました。
歴史的背景
ドナーの糞便を食中毒や下痢の治療薬として使用したのは、紀元前4世紀の中国の葛洪による「救急医学マニュアル」に記録されているのが最初とされている。
その200年後、明代の医師、李時珍は、水と新鮮な糞便、乾燥糞便、発酵糞便を含む「黄汁」（「黄金シロップ」とも呼ばれる）を使用しました。
この黄汁は、腹部の不快な症状がある人に飲まれた。
また、ベドウィンは「新鮮で熱いラクダの糞」を細菌性赤痢の治療薬として推奨しており、その効果は枯草菌の産生する抗菌性サブチリシンによると思われ、第二次世界大戦中のアフリカーコルプスのドイツ兵がその効果を確認したという逸話がある。
しかし、この話はおそらく俗説であり、独自の研究によってこれらの主張を検証することはできていない。
西洋医学で初めて糞便微生物叢移植が用いられたのは、1958年にコロラド州の外科医チームであるBen Eisemanらが発表したもので、劇症型偽膜性大腸炎（Clostridioides difficileが原因と判明する前）の重症者4人を糞便浣腸で治療し、急速に健康回復に至ったというものである。
20年以上前から、ファイブドックの消化器病センターでは、現代の糞便微生物移植の提唱者であるThomas Borodyによって、治療の選択肢として糞便微生物移植が提供されていました。
1988年5月、彼らのグループは、潰瘍性大腸炎患者に対して初めて糞便移植による治療を行い、その結果、すべての徴候と症状が長期にわたって完全に消失した。
1989年には、便秘、下痢、腹痛、潰瘍性大腸炎、クローン病の患者55名に糞便微生物叢移植を施行している。
移植後、20名の患者さんが「治癒」とされ、他の9名の患者さんでは症状の軽減が認められました。
糞便移植は、抗生物質が効かないクロストリジオイデスディフィシル菌の重症例に、約90％の効果があると考えられています。
クロストリジオイデスディフィシル感染症に関する最初の無作為化比較試験は、2013年1月に発表されました。
この試験は、1回の注入で81％の患者さんが回復を達成し、2回目の注入で90％以上が回復を達成するという糞便微生物移植の有効性が認められ、早期に中止されました。
その後、さまざまな施設で、さまざまな疾患に対する治療の選択肢として、糞便微生物叢移植が提供されています。
用語解説
糞便微生物叢移植は、「糞便細菌療法」「腸内細菌叢移植」「糞便移植」「ヒトプロバイオティクス注入」「糞便マイクロバイオーム移植」「糞便輸血」「糞便浣腸」「糞便グラフト」とも呼ばれています。
この処置では、単一の薬剤や薬剤の組み合わせだけでなく、糞便微生物叢全体を完全に回復させるため、これらの用語は現在、新しい、より正しい用語「糞便微生物叢移植」に置き換えられています。
英語表記
英語では、この手術は「faecal microbiota transplant」（したがって頭文字をとって「FMT」）または「stool transplant」と呼ばれています。古い英語では、「faecal bacteriotherapy」「faecal transfusion」「faecal transplant」「stool transplant」「faecal enema」「human probiotic infusion」（HPI）などがあり、現在でも使用されることがあります。
医療用途
クロストリジョイデスディフィシル感染症
糞便微生物叢移植は、抗生物質が効かない、あるいは抗生物質服用後に再発したCDI患者の約85-90%に有効です。
CDI患者のほとんどは、糞便微生物叢移植の治療で回復します。
2009年の研究では、糞便微生物叢移植は効果的で簡単な処置であり、抗生物質の継続投与よりも費用対効果が高く、抗生物質耐性の発生率を低下させることが明らかになりました。
数十年前まで、この方法は、その特殊性、糞便にまつわるタブー、抗生物質と比較して大きな侵襲性、潜在的な感染症のリスク認識、ドナーによる糞便のカバー不足などから、一部の医療専門家により「最後の手段」の治療法と考えられていました。
しかし、現在では、感染症専門医や消化器病専門医による多くの見解が示され、CDI再発の標準治療として糞便移植を受け入れる方向に向かっている。
一部の医師にとっては、悪化した重度のクロストリジョイデスディフィシル感染症の再発患者に対する第一選択治療として、糞便微生物叢移植を高めることが必要なのです。
潰瘍性大腸炎
潰瘍性直腸炎では、今のところ病原体は見つかっていません。
しかし、この症例で糞便細菌療法が有効であったことから、潰瘍性大腸炎の原因は、未知の病原体による過去の感染によるものである可能性が考えられます。
実際、これらの患者では最初の感染はおそらく自然に治癒したのだろう。しかし、時には大腸の腸内細菌叢のバランスが崩れ、炎症が再燃することがある（このことがこの疾患の周期的、再発的性質を説明する）。
このサイクルは、少なくとも多くの場合、健康な腸から採取した細菌複合体（プロバイオティクス）を患者の大腸に再植え付ける（ヘテログラフト）ことで中断されるようです。
健康な人を対象にしたこの治療法は安全であり、多くの患者さんがこの革新的な治療法の恩恵を受けることができると考える医師もいます。
2011年5月に行われた調査では、潰瘍性大腸炎の患者さんやその親御さんが、この治療法に対する最初の嫌悪感を乗り越えれば、快く受け入れてくれることが確認されています。
"初期の嫌悪感や「プア要素」が一様に挙げられたが、これらの懸念は認識された利益によって相殺された。"(Kahn et al., 2011)
(カーンら、シカゴ大学)
2013年、別の研究により、7～21歳の被験者10名を対象とした前向きパイロット試験で、この療法の有効性が確認されました。
この研究では、潰瘍性大腸炎における糞便移植療法の忍容性と有効性が実証され、実際、7人の被験者で1週間以内に臨床的寛解が見られ、9人中6人が1カ月後に臨床的寛解を維持していました。
2011年5月に行われた調査では、潰瘍性大腸炎の患者さんやご両親が、この治療法に対する最初の嫌悪感を克服すれば、快く受け入れてくれることが確認されています。
1988年5月、オーストラリアのThomas Borody教授は、潰瘍性大腸炎の患者さんに初めて糞便微生物叢移植を行い、長年の症状を改善させました。
その後、Justin D. Bennetは、糞便微生物叢移植によりBennet大腸炎が回復したことを証明する最初の症例報告を発表しました。
Clostridioides difficileは1回の糞便移植で容易に駆除できるが、潰瘍性大腸炎は一般にそうではないようだ。
微生物叢移植による潰瘍性大腸炎の治療に関する発表された経験では、寛解または治癒の延長を達成するためには、複数回の反復注入が必要であることがほとんどである。
偽膜性大腸炎
Clostridioides difficileの病原体としての重要性は1978年以来確立されているが、偽膜性大腸炎の治療におけるこの技術の重要性は、その疫学が最近変化し、臨床医に診断と治療の重大な問題を提起していることにも起因している。
感染率は1996年の10万分の31から2003年には10万分の61と倍増している。
近年、Clostridioides difficile感染症の重症度と死亡率が増加しているが、これはNorth American Pulsed-field gel electrophoresis type 1（NAP-1）株またはPFGE type BI/NAP1 ribotype 027として知られるClostridioides difficileの新しい強毒株によるものと考えられている。
NAP-1株の特徴は、毒素AおよびBの産生が増加し、二種類の毒素を産生し、フルオロキノロンに耐性を示すことにある。
Clostridioides difficileの過剰病原性NAP1株は、最近の院内集団発生の大半を占めており、フルオロキノロン系抗生物質の普及がこの株の選択的増殖を促進した可能性がある。
また、NAP1株は、著しい白血球増加、急性腎不全、血行動態の不安定、中毒性巨大結腸を特徴とする重症の劇症型大腸炎を引き起こす可能性がより高いとされています。
クロストリジョイデス・ディフィシル菌は、院内下痢の最も一般的な細菌性の原因となっています。
Clostridioides difficile 感染症は、CDAD (Clostridioides difficile Associated Disease) またはより稀に偽膜性大腸炎を引き起こし、特に抗生物質治療を受けている患者や幹細胞移植を受けている癌患者、あるいは放射線治療を受けている患者において、重大な罹患率と死亡率の原因となる深刻な病状であり、このような病状が発生した場合は、医療機関への受診が必要となる。
高病原性Clostridioides difficile株の感染頻度の増加により、従来のメトロニダゾールやバンコマイシンによる治療では、合併症や治療失敗の原因となっています。
限られた臨床経験ではあるが、糞便細菌療法は高い臨床治癒率を示すことが事前に示されている。しかし、この治療法に関する無作為化臨床試験は現在不足している
肥満と糖尿病に対する糞便微生物叢の移植
糞便微生物叢移植の最新のフロンティアは、肥満と糖尿病に対する闘いである。
コペンハーゲン大学の研究で示唆されたように、この療法は実際、体重を減らし、2型糖尿病と闘うために提案される可能性がある。
結果は、今のところ、実験用マウスで有望視されている。
この研究では、科学者たちは、細菌を除いて、動物の糞便サンプルに存在するバクテリオファージ・ウイルスだけを移植する新しいタイプの糞便移植をマウスでテストした。
低脂肪食を与えたマウスの糞便を採取し、ろ過して生きた細菌をすべて除去し、バクテリオファージウイルスを保持した。
これを太り気味のマウスの腸に移植し、さらに6週間、これまでと同じように食事をさせた。
その結果、この戦略は有効であることがわかった。レシピエントは、以前と同じ食べ物を食べているにもかかわらず脂肪の蓄積を減らし、糖尿病の発症を促す条件の一つである耐糖能異常の発症リスクも低下していた。
この研究の著者の一人であるDennis Sandris Nielsen教授は、「痩せたマウスの糞便からウイルス粒子を肥満マウスに移植すると、肥満マウスは移植を受けなかったマウスに比べて体重の増加が著しく少なくなる」と述べています。
この研究のもう一人の著者であるTorben Sølbeck Rasmussen教授は、「ウイルス移植を受けなかった高脂肪食の肥満マウスでは、糖尿病の前兆となる要因である耐糖能の低下が観察されました。
しかし、腸内細菌に介入することで、不健康な生活習慣を持つマウスが、栄養不良が引き金となる一般的な病気のいくつかを発症するのを防いだのです』と述べている。
がんと糞便微生物叢の移植
抗PD-1免疫療法ドナーからの糞便微生物叢移植が、免疫療法に不応の患者において治療効果を促進するかどうかを評価する臨床試験が進行中である。
糞便微生物叢移植と双極性障害
治療抵抗性の双極1型障害の患者さんが糞便微生物叢移植で症状が改善した逸話が、精神科医のRussell Hinton氏により2020年に発表されました。
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