自閉症：1200人の子供の分析による腸内細菌叢の強い関与にスポットライトを当てる
自閉症：1200人の子供の分析による腸内細菌叢の強い関与にスポットライトを当てる
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ヴァリソア・ラソロフォ & J. パイアーノ-27 June 2023
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数年前から、科学者たちは自閉症スペクトラム障害（ASD）における腸内細菌叢の関与を疑ってきた。しかし、データに大きなばらつきがあるため、結果の一貫性が保たれていない。新たな縦断的解析により、ASDと密接に関連し、主にいくつかの微生物属によって支配されている特定の代謝経路の存在が確認され、このテーマに新たな光が当てられた。
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自閉症は、認知障害、行動障害、コミュニケーション障害を含む幅広い神経発達症を包含しており、小児期の早い時期に発症する。ASDと関連する可能性のある遺伝子は現在までに100以上同定されており、標準化された早期臨床診断に貢献している。しかし、ASDは、表現型、生理学的、行動学的に、特に異質な形で現れる。この多様性が、症状の根底にある生体分子メカニズムの同定をかなり妨げている。
これらのメカニズムを解明する目的で、多くの研究が腸脳軸、特に消化器系と内分泌系、神経免疫系、自律神経系との相互作用に焦点を当てている。腸内細菌叢（存在する微生物ゲノム全体を指す）は、この軸の制御における重要な要素であり、その変化がASDを含む神経発達障害の病因に寄与していることが判明した。
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過去のデータの矛盾
両者には関連性があるにもかかわらず、微生物叢が腸脳軸にどの程度影響を及ぼしているかは、まだ十分に解明されていない。このテーマに関するこれまでの研究では、一般的に特定の微生物の割合がかなり相対的であると報告されている。自閉症患者の腸内細菌叢をメタゲノム解析したところ、神経型と比較して多くの変異が認められた。しかし、これらの結果には高い確率で矛盾があり、どの微生物集団がASDに関連した状態に本当に関係しているのかを特定することはできなかった。
共著者であるニューヨーク大学セラピューティック・アライアンス部長のガスパール・タロンチャー＝オルデンバーグ氏は、「微生物叢が自閉症とどのように関連しているかという発展的な問題に取り組む」ために、この分野の第一人者を集めて新たな縦断的解析を行った。「我々は既存のデータセットに戻り、そこからどれだけの情報を引き出せるかを見ているのです」と彼は説明する。
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計算生物学、コンピューター工学、医学の国際的な専門家43人が結集したこの新しい研究は、1,200人以上の子供たちを含む25のデータセットの綿密なコンピューター分析に基づいている。著者の一人であるニューヨークのサイモンズ財団計算生物学センターのジェームス・モートンは、「異なる研究による一見バラバラなデータを調和させ、それらを統合する共通言語を見つけることができました」と説明している。
最近『ネイチャー・ニューロサイエンス』誌に発表されたこの解析により、自閉症に特異的な微生物シグネチャーの存在が明らかになった。この発見は、腸内細菌叢に基づく治療法を用いた自閉症患者の大規模な長期研究によって裏付けられた。ドナーからの健康な微生物叢の移植からなるこの介入は有望であることが証明され、ASDが可逆的な状態である可能性を示唆している。
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特定の微生物属の関与
精度の高い分析を行うために、研究者たちは、自閉症と神経型のコホートから得られた微生物叢、神経遺伝子発現、免疫反応、食事に関する25のデータセットを組み合わせたアルゴリズムを開発した。そして、このアルゴリズムは、これらのコホートの個人を、それぞれ自閉症患者と同年齢・同性の神経型（対照）患者のペアに分類した。このようにして、それぞれのペアがデータポイントとして扱われる。この分析では、合計で1,200人以上の子どもに対応する600組のASDと対照のペアをまとめている。この革新的なアプローチにより、自閉症児のマイクロバイオームの違いを一貫して正確に測定することが可能となった。
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驚いたことに、科学者たちは自閉症児の特定の代謝経路（腸脳軸のレベルで作用）を特定した。これらの経路の活性化は、ASDの表現型の多様性と相関し、アミノ酸、炭水化物、脂質のプロフィールの違いによって現れると考えられている。この活性化はプレボテラ属、ビフィドバクテリウム属、デスルホビブリオ属、バクテロイデス属によってコードされていると考えられている。これらのグループはまた、神経細胞遺伝子の発現の変化、制限食に関連した生体分子の変化、炎症性サイトカインの産生にも関与している。
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「年齢と性別が一致したコホートで明らかになった機能的構造は、兄弟姉妹が一致したコホートには存在しません」と、研究者らは研究の中で書いている。時間的な表現型や微生物学的変化も観察された。専門家らは、従来の長期研究でしばしば遭遇するコンプライアンス上の問題を挙げ、自閉症患者のマイクロバイオームの長期サンプリングという現実をより効果的に考慮した研究デザインにすべきであると提言している。
さらに、この縦断的アプローチは、うつ病、パーキンソン病、がんなど、腸内細菌叢が関与する可能性のある他の分野にも応用できる可能性がある。「しかし、より重要なことは、将来的には、介入によってどのように変化するかを理解するために、できるだけ多くのデータセットを調査する強固な長期研究が必要だということです」とモートンは結論付けている。
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出典：ネイチャー・ニューロサイエンス
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