共有アンプリコン配列バリアントに基づく比較解析により、同居がヒトとイヌの腸内細菌叢共有に影響することが明らかになった

はじめに ワンヘルスコンセプトは、人間、動物、環境の相互作用を包括的に理解するものである。人間とペットの同居は、その身体的、精神的、社会的幸福にプラスの影響を与える。ワンヘルスの観点からは、不可欠な要素であると認識されている。さらに、腸内細菌叢の健全なバランスは健康に不可欠であり、ヒトとペットの同居に伴う腸内細菌叢の変化は、両宿主の健康の様々な側面に影響を及ぼす可能性がある。したがって、同居に伴うヒトとペット間の腸内細菌の共有を解明することは、One Healthを理解する上で重要である。しかし、ほとんどの研究は分類学的なレベルでの共有について検討したものであり、ヒトとペットの間で同じ細菌が移行しているのかどうか、相互に影響を与え合っているのかどうかは依然として不明である。

方法：ここでは、ヒトとイヌの同居開始前、および同居開始後2週間、1ヶ月、3ヶ月の時点で、マイクロバイオーム解析と共有16S rRNA遺伝子アンプリコン配列変異（ASV）解析を行った。
結果 16S rRNA遺伝子のASVs解析から、ヒトとイヌの間で腸内微生物が移行していることが示された。ヒトとイヌのペア内の腸内細菌叢の全体的な構造は、3ヵ月間の適応後も変化しなかった。しかし、11のASVがヒトとイヌのペア内で共有されていた。共有されたASVの多くは各宿主内で高濃度であり、この高濃度は宿主間の細菌移行に影響する因子と考えられる。
考察今回の結果は、ヒトとイヌの間で腸内細菌が移動する可能性について重要な知見を提供するものである。これらの知見は、ヒトとイヌの同居が健康の様々な側面に及ぼす影響を理解する上で極めて重要であると考えられる。

1 はじめに

ワンヘルス」の概念は、ヒト、動物、そしてそれらを取り巻く環境が相互に関連しているという包括的な理解に基づいている。これは、ヒト、動物、環境の健康に関わる人々が連携して問題を解決していこうとする分野横断的なアプローチである。そのため、人間と同じ環境で長い時間を過ごすペットの総合的な健康増進のための議論が進められている(1,2)。その中心的な課題のひとつが、微生物と感染症の共有であり、特に人獣共通感染症（ズーノーシス）に関する問題は常に高い関心を集めている。

ヒトの居住微生物群は、腸、皮膚、肺、口腔など、さまざまな体の部位で共存している。体重70kgの「基準人」に含まれる細菌の総数は38兆個と推定されている(3)。腸内細菌叢は健康を維持する主要因である。外部からの変化によってバランスが崩れると、心血管疾患、がん、呼吸器疾患、糖尿病、炎症性腸疾患（IBD）、脳疾患、慢性腎臓病、肝臓病などの発症につながる可能性がある(4,5)。
ヒトの常在細菌は、居住空間を含む外部環境の複数の要因から大きな影響を受ける(6,7)。ヒトと生活環境を共にしているペットは、直接的または間接的な微生物移行を介して、ヒトの腸内および皮膚マイクロバイオームの分類学的組成や系統学的多様性に影響を与えるかなりの要因であることが報告されている(8 -14)。ヒトとペットの接触は腸内細菌の組成を変化させ、乳幼児のアレルギー疾患（9,15,16 ）や代謝症候群（17 ）のリスクを低減させる可能性がある。犬は最初に家畜化された動物と考えられている(18)。家庭犬は飼い主と日常的に接触し、生活環境を共有している。精神的健康に関しては、犬を飼うことが内分泌調節などの生理的機能の変化を通じて、人間の幸福度の向上に影響を与えることを示した研究がある(19 -21)。別の研究では、特定のプロバイオティクスによる犬の微生物叢の改変が、子供の腸内細菌叢に反映されたことが報告されている(22)。したがって、生態学的相互作用が微生物の構造に与える影響と、それがヒトと犬の健康にどのような影響を与えるかを理解する必要がある。
イヌがヒトのマイクロバイオームに与える影響は相当なものと考えられるが、ほとんどの研究では分類学的なレベルで議論されている。イヌから腸内微生物が直接移行したのか、あるいはヒトとイヌの間で偶然同じ分類群が共有されたのかは不明である。イヌの腸内マイクロバイオームはヒトの腸内マイクロバイオームと類似しており、63％がヒトの遺伝子カタログにマッピングされていることから(23)、相互作用の可能性が示唆された。本研究では、飼い主と一緒に過ごすことで、ヒトとイヌの間で微生物が共有され、その結果、腸内マイクロバイオームが似てくるという仮説を立てた。この仮説を検証するため、アンプリコン配列レベルで微生物の共有を解析した。

2 材料と方法

2.1 研究デザイン

20歳から72歳までの犬と人間（48.5±15.7、男性13名、女性15名）、1歳から10歳までの犬（4.4±2.6、男性18名、女性10名、純血種5名、混血種23名、迷子16名、ブリーダー8名、引き渡し4名）を持つ28家族を調査した。これらの犬はもともと保護施設やブリーダーから入手され、麻布大学に引き取られた。これらの犬は大学内の犬の訓練施設で6ヶ月間飼育された後、2015年から2022年まで麻布大学で実施された教育プログラムの一環として新しい家庭に引き取られた(24)。すべての犬は室内で飼育され、無病で投薬を受けておらず、市販のドッグフード（少量のおやつを含む）を与えられていた。本研究の詳細な特徴を表1にまとめた。

表1

表1. 本研究に参加したヒトおよびイヌ被験者の特徴（神奈川県、2015年から2022年まで）。

2.2 サンプル採取

ヒトとイヌの両方から糞便サンプルを採取した。糞便サンプルは、犬が飼われる2～3ヶ月前から飼われていた施設で、飼われる1週間前に飼い主から、また飼われてから2週間後、1ヶ月後、3ヶ月後に飼い主と犬の両方から採取された。ヒト検体については、トイレに設置した糞便検査シート（ナガサレ0-9761-01、株式会社アズワン、大阪府）に飼い主が排便した。糞便サンプルの一部を割り箸ですくい、チューブ（CELLリアクターフィルターキャップ遠心チューブ、227245、Greiner Bio-one、東京）に入れ、蓋をした。犬のサンプルは、屋内または屋外で、犬が排便したときと同じタイプのシートを用いて採取した。犬が散歩中などに排泄した場合、土や砂を含まない糞便の一部を割り箸で採取し、ヒトと同じ嫌気条件下でチューブに入れた。糞便サンプルの入ったチューブをパウチバッグ（A-58、三菱化学株式会社、東京）にアネロパック™-アネロ（A-03、三菱ガス化学株式会社、東京）とともに入れ、嫌気状態にした。採取後、サンプルを冷凍保冷剤とともにクーラーボックスに入れ、密封し、翌日まで冷蔵保存した。28組中3組のサンプルは、輸送方法の変更により保存液（RNAlater™ Stabilization Solution, AM7022, Invitrogen, Thermo Fisher Scientific Inc.）この方法は即時凍結と同等である（25 ）。排便直後に、少量の糞便を使い捨てのマイクロスパチュラ（1-9404-02, 株式会社アスワン、大阪、日本）で取り出し、RNAlaterの入った1.5mLチューブに入れ、密封した。これらのサンプルは、分析まで実験室で-80℃の冷凍庫に保存した。

2.3 倫理

本研究プロトコールは、麻布大学動物倫理委員会（#210325-12）および麻布大学ヒトを対象とする医学・保健学研究倫理委員会（#097）の承認を得た。すべての手順は、倫理委員会のガイドラインおよび規則に従って行われた。参加者全員からインフォームド・コンセントを取得し、研究の目的、手順、潜在的なリスク、および罰則なしにいつでも撤回する権利に関する詳細な情報を提供した。参加者のプライバシーを保護するため、個人を特定するものはすべて削除し、データは機密性と匿名性を維持するためにコード化された。

2.4 全DNA抽出とハイスループットシークエンシング

サンプルはLysis Solution F（日本ジーン株式会社、東京、日本）で処理し、Shake Master Neo（Biomedical Science、日本）を用いて1,500 rpmで2分間ホモジナイズした。懸濁液を65℃で10分間熱処理し、12,000×gで2分間遠心した。分離した上清から、Lab-Aid824s DNA Extraction Kit（Zeesan Biotech Co. さらに細菌ユニバーサルプライマー1st-341f_MIX（5′-ACACTCTTTCCCTACGACGCTCTTCCGATCT-）を用いてPCR反応を行った。 NNNN-CCTACGGGGNGGCWGCAG-3′）および1st-805r＿MIX（5′-GTGACTGGAGTTCAGACGTGCTTCCGATCT-NNNN-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′）を用いてPCR反応を行った、で16S rRNA遺伝子のV3-V4を増幅した。熱条件は94℃で2分間、次いで98℃で10秒間、55℃で30秒間、68℃で30秒間、最終伸長は68℃で7分間であった。DNAサンプル、ライブラリー調製、アンプリコンシークエンシングは、MiSeq Reagent Kit v3（Illumina Inc. 株式会社バイオエンジニアリング研究所（神奈川県横浜市）。(Ltd.（日本、神奈川県）にて実施した。

2.5 マイクロバイオーム解析

マイクロバイオーム解析は、以前に記載されたとおりに行った(26)。簡単に説明すると、生のFASTQデータをqzaファイルとしてQIIME2プラットフォーム（バージョン2023.5）にインポートした(27)。配列のノイズ除去および品質管理は、QIIME dada2を用いて行った。dada2は、OTU（Operational Taxonomic Units）を構築することなく、アンプリコン配列データの最も微細なスケールにおける実際の変異を同定し、偽陽性をほとんど出力しないことが示されている(28)。その後、配列はアンプリコン配列変異（ASV）に変換された。ASVはQIIME feature-classifier classification scikit-learnパッケージ(29,30)を用いてSILVAデータベースSSU 138.1に割り当てられた。その後の解析では、ミトコンドリア、葉緑体、または未割り当てに分類されたASVは除外した。配列リード数がマイクロバイオームの多様性に及ぼす影響を評価するために、種の豊富さと均等性の両方を考慮したアルファ多様性の指標であるShannon多様性指数の変化を、希薄化曲線を用いて0から10,000のリード数の範囲でプロットした。レアファクション曲線では、リード数が約4,000に達した時点でASVの数が横ばいになった（補足図S1 ）。距離による微生物群集構造の違いを評価するUniFrac距離で重み付けしたβ多様性指標を、主座標分析（PCoA）を用いて可視化した。データはggplot2（バージョン3.4.4）（31 ）とggprism（バージョン1.0.4）1（作成者Charlotte Dawson1 所属を示す1. University of Cambridge, no date; Wickham, no date) ソフトウェア。

2.6 共有ASVの計算

共有ASV解析は前述(32)と同様に行った。共有ASV解析では、ノイズの多いASVを除外するため、存在量が1%以上のASVを対象とし、同じ時点でヒトとイヌのペア間で共有されたASVを共有ASVと定義した。計算にはカスタムPythonコード2を用い、p-percentageには0.01を用いた。

2.7 統計分析

Mann-Whitney U検定を用いて、Shannon多様性指数と対UniFrac距離を比較し、サンプリング時間コース間の比較を考慮した。すべての多重検定補正はBenjamini-Hochberg法を用いて偽発見率を計算し、Q値（修正p値）＜0.05を統計的に有意とみなした。統計的検定はSciPy（バージョン1.9.3）（33 ）とScikit-bio（バージョン0.5.9）を用いて行った。3種間のベータ多様性（Weighted UniFrac distance）の差を比較するため、すべてのPERMANOVA分析において、統計的有意性を評価するために5,000回の試行を行った。ヒトとイヌにおける属の存在量を検証するために、マイクロバイオーム組成分析（ANCOM）を用いた（34 ）。

3 結果

3.1 ヒトとイヌの腸内細菌叢の分類学的組成

ヒトとイヌの腸内細菌叢の構成を解析した。ヒトの腸内で最も多かった属は、ビフィドバクテリウム属（Bifidobacterium）、ブラウチア属（Blautia）、ストレプトコッカス属（Streptococcus）、バクテロイデス属（Bacteroides）、フェーカリバクテリウム属（Faecalibacterium）であった（図1）。フシカテニバクター（Fusicatenibacter）属は、ANCOMによる判定ではヒトでのみ有意に豊富であった（補足表S1 ）。イヌの腸内で最も多かった属は、Streptococcus属、Blautia属、Peptoclostridium属、Fusobacterium属、Ruminococcus gnavus属であった（図1）。ペプトクロストリジウム（Peptocrostridium）とブラウチア（Blautia）は、ANCOMを用いた結果、ヒトと比較してイヌで有意に多かった（補足表S1 ）。Blautia属と Streptococcus属はヒトとイヌに多かった。それぞれの宿主で優勢な上位5属は、相対存在量の中央値に基づいて、ヒト腸管では51.6％（四分位範囲［IQR］42.0-63.7）、イヌ腸管では46.2％（IQR 33.0-63.7）を占めた（補足図S2A ）。腸内細菌叢のα多様性を測定するために最も一般的に用いられる指標であるシャノン多様性指数（35 ）は、3ヵ月の同居期間を通じて変化しなかった（補足図S2B ）。

図1

図1. 属レベルでの分類群数ヒートマップ。ヒートマップはヒトとイヌにおける上位20属の相対的存在量（log10スケール）を示している。

3.2 ヒトとイヌの同居による微生物多様性と構造の変化

ヒトとイヌの同居が細菌群集に与える影響を調べるため、β多様性を解析した。加重UniFrac距離を用いたPCoAによると、宿主種によって2つの異なるクラスターが形成された（PERMANOVAによるp= 0.00020）が、同居期間に基づく種内のクラスターは形成されなかった（図2A ）。ヒトとイヌの同居ペアごとに加重UniFrac距離を計算し、異なる同居期間にわたって比較したが、同居期間に基づく変動は観察されなかった（図2B ）。同じ個体について同居期間中の加重UniFrac距離の変化を計算したところ、ヒトの腸内細菌叢は同居後も経時的に変化しなかったが、イヌの腸内細菌叢は同居開始後1ヶ月の間に有意な変化を示した（図2C ）。

図2

図2. 同居期間ごとのヒトとイヌの腸内細菌叢構造。ヒトとイヌのペアにおける腸内細菌叢の微生物プロファイル。(A）加重UniFrac距離に基づく各時点でのヒトとイヌの腸内細菌叢の主座標分析（PCoA）プロット。(B）同居前（ヒト：n=24、イヌ：n=10）、2週目（n=12）、1ヶ月目（n=25）、3ヶ月目（n=28）の各時点におけるヒトとイヌの同居ペア内の加重UniFrac距離のバイオリンプロット。有意性はMann-Whitney U検定を用いて計算し、偽発見率（FDR）はBenjamini-Hochberg法を用いて調整した。(C) ヒトとイヌの各個体について、1ヶ月前と1ヶ月目の間（n= 10）と1ヶ月目と3ヶ月目の間（n= 25）の重み付きUniFrac距離のバイオリンプロット。有意性はMann-Whitney U検定を用いて計算した。

3.3 ヒトとイヌの間で共有される腸内細菌叢のASVの時系列変化

ヒトとイヌのペア内の全体的な腸内細菌叢は共有する生活環境の影響を受けなかったが、各ペア内でASVレベルで同じ分類群を共有している可能性を検討した。全サンプルから合計5,709個のASVが得られた。共有ASV解析の結果、同居1ヶ月目と3ヶ月目にヒトとイヌのペア内で共有されたASVは11個のみで、同居2週目には共有されなかった（表2 ）。ASV001とASV002は、犬の腸内の主要な細菌属であるR. gnavasグループに属し、複数のペアで共有されていた（図3A）。あるペアでは、これらのASVは1カ月目にイヌのサンプルでのみ同定され、その後3カ月目にヒトとイヌの間で共有された。他のペアも同じ時点でASVを共有していた。ASV007はFaecalibacteriumに分類され、1ヶ月目に共有された（図3B）。それ以外の時点では、いずれの宿主株でもASVは検出されなかった。Streptococcus属に分類されるASV010は、3ヶ月目にのみ検出され、イヌのサンプル中の相対存在量は56.8%で、この時点で共有されていた（図3C）。Blautia属に分類されたASV005は同時に出現し、1ヶ月目に共有された（図3D）。Prevotella_9、Erysipelactoclostridium、Fusobacterium、Lachnospiraceae、およびSutterellaに割り当てられたASVも、いくつかの同居ペアで共有されていた（補足表S2 ）。

表2

表2. 各時点におけるヒトと犬の同居生活で共有されたASVの属およびASVを共有したサンプルのペア数。

図3

図3. 各時点でヒトと犬のペア内で共有されたASVの数。相対的存在量に基づく、ヒトと犬の同居ペア内の共有ASVのバタフライチャート。ペアIDは、ASVを共有するヒトとイヌを含む個体の同居ペアを示す。(A) ASV_001とASV_002はRuminococcus gnavasグループに割り当てられた。(B) ASV_007はFaecalibacteriumに分類された。(C）ASV_010はStreptococcus（連鎖球菌）に分類された。(D）ASV_005はBlautia属に分類された。

4 考察

本研究では、各宿主において支配的な5属が、それぞれの宿主における相対存在量の約半分を占めていることが示された。ヒト腸内細菌叢の上位5属であるBifidobacterium属、Blautia属、Streptococcus属、Bacteroides属、Faecalibacterium属は、日本人の腸内細菌叢の主要な構成要素として報告されている(36)。また、Streptococcus属、Blautia属、Peptoclostridium属、Fusobacterium属など、イヌの腸内細菌叢に多く含まれる属もイヌの腸内細菌叢の主要な構成要素として同定されている(37)。R. gnavasはイヌの腸内で最も豊富な種として報告されており（23 ）、本研究でも同定された。本研究におけるヒトとイヌの腸内細菌叢は、過去の報告と比較して有意差はないと考えられた。

ヒトとイヌの同居が群集の多様性に与える影響を調べるため、シャノン多様性指数を評価した。しかし、同居期間による変動は観察されなかった。先行研究では、ヒト腸内細菌叢のα多様性は実質的な差異を示さないことが報告されており（10,38 ）、今回の結果と一致する。加重UniFrac距離に基づくβ多様性を経時的に比較したところ、3ヶ月の同居期間内では、ペア間の微生物構造全体に実質的な変化は見られなかった。先行研究と同様に、本研究でも宿主（ヒトまたはイヌ）が腸内細菌叢の違いを説明する主な要因であり、同居は腸内細菌叢全体の構成に影響を与える主な要因のひとつではないようであった（12,22 ）。最後に、同居による種内微生物構造の変化を解明するために、β多様性の時間変化を解析した。試験前期間と1ヶ月目のイヌ腸内マイクロバイオームの重み付けUniFrac距離は、1ヶ月目と3ヶ月目の距離とは有意に異なっていた。保護された犬が人間と同居を始めると、食事や居住環境などの生活環境が変化し、同居の初期段階で腸内細菌叢に大きな変化が生じる（39,40 ）。しかし、同居によるヒトの腸内細菌叢の時間的変化は観察されなかったことから、イヌと比較して、同居による環境変化の影響は限定的であることが示唆された。
マイクロバイオーム全体を考慮した場合、ヒトとイヌのペア内での相関は観察されなかったが、ヒトとイヌの間で個体細菌が共有されている可能性を考慮した。これまでの研究では、同居による腸内細菌叢の変化を細菌属やOTUのレベルで比較している（10,22,38 ）。しかし、これらの解析では、同じ細菌が移入されたのか、共有されたのかは明らかにされていない。ヒトとイヌの間の腸内細菌叢の共有を正確に評価するために、サンプル間のASVレベルでのマイクロバイオームの共有比率を推測するアプローチであり、以前から用いられている共有ASV解析を行った（32,41,42 ）。ASVの共有は同居2週間後には検出できなかったが、1ヶ月目と3ヶ月目には観察された。これらの結果から、微生物の共有には少なくとも1ヵ月の同居期間が重要である可能性が示唆された。一方、共有されたASVの数は、同居期間1ヶ月と3ヶ月では同程度であった。このことは、最初の1ヶ月を過ぎると、共有ASVの数は時間とともに増加し続けるのではなく、あるレベルで安定することを示唆している。ASVの共有が確認された9組のうち、3組が複数のASVを共有しており、ASVの共有を促進する条件が存在する可能性が示唆された。ほとんどの共有ASVの有無は、時間の経過とともに変動した。腸内細菌は外部環境、食事、健康状態など様々な条件下で変動することが知られており、詳細な解析には長期観察による個体ごとのベースラインの設定が必要と考えられる。
11種類のASVのうち、6種類が各宿主で上位5位までの優勢菌属に分類された。イヌ腸内常在細菌属であるR. gnavasグループに分類されたASV001とASV002は、共有ペアのイヌ検体により多くの時点で存在し、イヌ検体から多く検出された（補足表S3 ）。これらの結果から、2つのASVはイヌからヒトへ移行したことが示唆された。これまでの研究で、Ruminococcusgroup 2はイヌを連れた小児の腸内に多く存在することが示されており、Ruminococcusはイヌからヒトへ容易に移行することが示唆されている(22)。ヒトのIBD患者の糞便中に多く見られるR. gnavus群は、多糖類を産生し、樹状細胞からのTNF-αの分泌を誘発する(43)。イヌからヒトへのR. gnavusグループの移行は、ヒトの健康に悪影響を及ぼすと推測されている。ヒト腸内の主要細菌属であるFaecalibacteriumに分類されるASV007は、1つのペアで共有され、主にヒトサンプルで検出された（補足表S3 ）。これらの結果は、ASVがヒトからイヌまで共有されていることを示唆している。フェカリス菌はヒトの腸内では有益な細菌として知られており、炎症性腸疾患（IBD）を含む様々な疾患で減少する(44)。イヌに移植した場合、有益な効果をもたらす可能性がある。ストレプトコッカス属に分類されるASV010は、主にイヌのサンプル中に存在し（補足表S3 ）、3ヶ月目に検出され、イヌのサンプル中の相対存在量は56.8％であった。イヌの慢性炎症性腸症により腸内のレンサ球菌の割合が増加するなどの悪影響が報告されており、これがASV010が優勢になった一因かもしれない(45)。イヌにおけるこの一時的な割合の増加は、ヒトへの伝播に関連している可能性があり、ヒトにも悪影響を及ぼす可能性がある。Blautia属に分類されるASV005は、ANCOMに基づきイヌの腸内で有意に検出されたが、Blautia属はどちらの宿主にも多く存在する属である。これらの結果から、このASVはイヌとヒトの間で共有されていることが示唆された。注目すべきことに、このASVは共有の2ヵ月後にはヒトの腸でのみ検出された。Blautiaはヒトで2番目に多く存在する属であり、Blautiaがイヌから移行してヒトに容易にコロニー形成した可能性がある。ペットとの同居により、Blautia属に分類されるOTUはヒトの腸内でより豊富になり、この仮説を支持する(38)。Blautiaはヒトの腸内でプロバイオティックな働きをする可能性が認められており、Blautiaをイヌからヒトに移植することで有益な効果が得られるのではないかと推測されている(46)。ルミノコッカスやブラウティアのようないくつかの嫌気性細菌は、イヌからヒトへ移行する。これらの結果は、人獣共通感染症（47 ）と同様に、嫌気性細菌を多く含む糞便を洗浄することによって、細菌の移行が引き起こされる可能性を示唆している。結論として、この共有ASVのパターンから、ヒトとイヌの間での細菌の相互共有と高存在量が、宿主間微生物移動の重要な要因であることが示唆された。
本研究では、成犬とヒトの腸内細菌叢の相互作用を解析することを目的とした。その結果、共有ASVは非常に少なかった（わずか11）。幼少期にイヌに暴露された乳児は腸内細菌叢が変化しており、アトピーや喘息のリスク低減を説明する潜在的なメカニズムを裏付けている(48)。微生物移入の影響は宿主の年齢によって異なるかもしれない。さらに、犬を飼っていると、腸内細菌叢よりもむしろ、ヒトと犬の皮膚微生物叢の類似性が高まる(12)。腸内環境は閉鎖的であるため、宿主間の細菌移行の可能性は低くなるかもしれない。将来的には、ヒトとイヌの相互作用をよりよく理解するために、様々な年齢層や場所における共有ASVを評価することが重要かもしれない。
本研究には3つの限界がある。第一に、16S rRNA遺伝子のV3-V4領域のアンプリコン配列を用いたため、細菌の同定が属レベルに限定されたことである（30 ）。PCR増幅の偏りやDNA抽出法の違いは、腸内細菌叢の相対組成の精度に影響を与える(49,50)。共有ASV解析は微生物の供給源を追跡する便利な方法であり、全長16S rRNA遺伝子を用いればサンプル間の微生物の共有をより厳密に予測することができる。2つのグループ間の細菌株の系統は、16S rRNA遺伝子の制限された特定の超可変領域だけでなく、全ゲノムレベルでの追跡においてより高い精度を示すメタゲノム集合ゲノムを用いて比較することができる。2つ目の限界は、各時点でのサンプルサイズの不均衡である。それぞれ25サンプルと28サンプルを収集した1ヶ月目と3ヶ月目とは異なり、我々は犬のプレテストから10サンプルと2週目に収集した12サンプルのみを用いて解析を行った。2週目のサンプルでASVが共有されていないのは、サンプル数が少ないためである可能性は否定できない。最後に、共有ASVが各宿主に与える影響を実証する必要があります。共有ASVの分析により、細菌移行の可能性が明らかになりました。細菌の共有が各宿主の健康に及ぼす影響については明らかにできなかった。本研究で示された分離細菌を用いた動物実験など、さらなる実験が必要であると考える。
結論として、本研究は16S rRNA遺伝子アンプリコン解析と共有ASV解析を組み合わせることで、ヒトとイヌの同居生活における腸内マイクロバイオームの移行の高解像度証拠を提供した。腸内で共有されたASVは、それぞれの宿主において高い相対的存在量を示し、ASVの共有は優勢な分類群において起こりやすいことが示唆された。共有が確認されたASVの多くは、それぞれの宿主で優占する分類群であった。今後の研究では、異なる生活環境、犬種、宿主の性別、宿主の年齢、犬と過ごした時間の影響を区別するために、より大きなサンプルサイズが必要である。各個体が共有するASVとその後の健康リスクとの関連性を明らかにするためには、さらなる解析が必要である。

データの利用可能性

本研究で発表されたデータセットはオンラインリポジトリにある。リポジトリ名とアクセッション番号は、https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ 、DRR542122-DRR542285。

倫理声明

本研究は、麻布大学「人を対象とする医学系・保健学系研究に関する倫理委員会」の承認を得て実施した。本研究は、現地の法律および施設要件に従って実施された。本研究への参加について、参加者の法的保護者／近親者から書面によるインフォームド・コンセントを得た。動物実験は麻布大学動物倫理委員会の承認を得た。本研究は、地域の法律および施設要件に従って実施された。本研究への動物の参加について、飼い主から書面によるインフォームド・コンセントを得た。

著者貢献

YI：データキュレーション、解析、検証、可視化、執筆（原案）、執筆（校閲・編集）。MN：概念化、資金獲得、方法論、監修、検証、視覚化、執筆-校閲・編集。KK: データキュレーション、調査、執筆-校閲・編集。KI: データキュレーション、形式分析、調査、方法論、執筆-原案、執筆-校閲・編集。TK：概念化、データキュレーション、形式分析、資金獲得、調査、方法論、監修、検証、執筆-校閲・編集。

資金提供

著者は、本論文の研究、執筆、および/または発表のために財政的支援を受けたことを表明する。本研究は、MNが研究代表者である日本学術振興会科研費（助成番号21H05173および21H03333）、およびTKが研究代表者である日本学術振興会科研費（助成番号23H05472）およびJST（助成番号JPMJMI21J3）の助成を受けた。

謝辞

解析のための計算環境を提供していただいた株式会社モルゲンロートに感謝する。英文校正はエディテージ（www.editage.jp ）に感謝する。

利益相反

KIは株式会社BIOTAの取締役である。YIはBIOTA Inc.の非常勤開発者として雇用されている。

残りの著者は、利益相反の可能性があると解釈され得る商業的または金銭的関係がない中で研究が行われたことを宣言する。

発行者注

本論文で表明された主張はすべて著者個人のものであり、必ずしも所属団体や出版社、編集者、査読者の主張を代表するものではない。本論文で評価される可能性のあるいかなる製品、またはその製造元が主張する可能性のある主張も、出版社によって保証または支持されるものではない。

補足資料

本論文の補足資料は、https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2024.1417461/full#supplementary-material。

脚注

1. https://csdaw.github.io/ggprism/
2. q2-shared_asv,https://github.com/biota-inc/q2-shared_asv 。
3. http://scikit-bio.org

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キーワード：犬、腸内細菌叢、ヒトとペットの微生物相互作用、共有アンプリコン配列バリアント、One Health
引用ヒトとイヌの同居が腸内細菌叢の共有に影響することを、共有アンプリコン配列バリアントに基づく比較解析で明らかにした。Front. Vet. doi: 10.3389/fvets.2024.1417461.
受理された： 15 April 2024;Accepted:25 September 2024；
発行：2024年10月07日

編集者
ケイト・ワージング、シドニー大学、オーストラリア

査読者
Stephanie Salyer 、米国疾病予防管理センター（CDC）。
George Golovko 、ガルベストン・テキサス大学医学部、米国

Copyright© 2024 伊藤、長澤、小山、伊藤、菊水. これは、クリエイティブ・コモンズ表示ライセンス（CC BY）の条件の下で配布されるオープンアクセス論文です。原著者および著作権者のクレジットを明記し、学術的に認められている慣行に従って本誌の原著を引用することを条件に、他のフォーラムでの使用、配布、複製を許可する。これらの条件に従わない使用、配布、複製は許可されない。
*文責：菊水武文菊水武文,takkiku@carazabu.com; 伊藤康平,kohei@biota.ne.jp
これらの著者は本研究に等しく貢献し、筆頭著者である。

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共有アンプリコン配列バリアントに基づく比較解析により、同居がヒトとイヌの腸内細菌叢共有に影響することが明らかになった

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