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実験用マウスにおける同居後の微生物群集の動的かつ非対称的変化

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リソース|27巻11号、p3401-3412.e3、2019年6月11日

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実験用マウスにおける同居後の微生物群集の動的かつ非対称的変化

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30662-X

ロベルタ・カルーソ
小野雅史
マリー・E・バンカー 3
ガブリエル・ヌニェス 4
井ノ原尚宏 4, 5

脚注を表示オープンアクセスDOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.05.042
PlumXメトリクス

ハイライト

離乳後の微生物叢はケージ依存的・非依存的に変化する

2つのマウス集団の同居期間を延長することで、糞便微生物叢をほぼ正常化できる。

水平伝播の際、個々の微生物の移動動態は異なる

2つのマウス集団間での微生物伝播は非対称的である。
まとめ
異なる個体間での微生物叢の水平伝播は、実験用マウスの微生物叢を正常化するために広く用いられている。しかし、同居後の微生物群集の動態や微生物相伝播のレベルについてはほとんど知られていない。我々は、離乳後の水平伝播を研究するために、JacksonマウスとTaconic C57BL/6マウスの糞便微生物叢を広範囲に分析した。微生物叢の変化は3日目に明確に検出され、7日目にはほぼ停滞し、同居後28日目にはほぼ同等の組成となった。特筆すべきことに、細菌種の伝播は動態と存在量において非対称であり、その結果、微生物叢はTaconicマウスよりもJacksonマウスに近いものとなった。Taconicマウスでは、いくつかのOTUが同居後急速に存在量を増加させたのに対し、Jacksonマウスでは、2つの粘液関連細菌を含むいくつかのOTUが遅延した速度論で存在量を増加させた。これらの研究から、水平伝播における微生物叢の動態と正常化に関する知見が得られた。

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キーワード
微生物叢の正常化
年齢による微生物叢の変化
水平伝播
ジャクソンマウス
タコニックマウス
同居に依存した微生物叢の変化
糞便微生物叢
イルミナMiSeq 16S rRNA遺伝子シーケンス
母親
性および年齢に依存しない微生物叢の変化
はじめに
脊椎動物の消化管は、細菌、真菌、古細菌、原虫を含む多数の微生物（総称して微生物叢と呼ばれる群集）によってコロニー形成されている。腸内細菌叢の組成は、個体間および個体内変動が大きい（Eckburg et al., 2005, Human Microbiome Project Consortium, 2012）。宿主と微生物群集の相互共生により、腸内微生物に栄養価の高い快適な環境が提供され、微生物叢は宿主のいくつかの生理的プロセスに寄与している。実際、腸内細菌叢は消化機能と代謝機能の両方を実行し、腸管上皮バリアと免疫系の発達を促進し、病原体のコロニー形成に対する保護を与える（Bäckhedら、2005、Pickardら、2017、Round and Mazmanian、2009）。腸内細菌叢の組成の変化は、ディスバイオーシスとして知られており、いくつかの慢性代謝疾患や腸疾患と関連している（Bouterら、2017、Greenblumら、2012、Petersonら、2008、Qinら、2010、Sartor and Wu、2017）。さらに、腸内微生物は腸から離れた部位の細胞プロセスに影響を及ぼす可能性がある（Schroeder and Bäckhed, 2016）。例えば、腸内細菌異常症は、心血管や神経のプロセスや疾患を制御する可能性がある（Gregoryら、2015、Hsiaoら、2013、Kimら、2017、Zhuら、2016）。したがって、宿主の生理学において腸内細菌叢が果たす重要な役割は、動物モデルにおける実験デザインと結果の解釈において考慮される必要がある。
マウスモデルは、ヒトの健康と疾患に対する微生物の寄与を研究するための基本的なツールである。生体内における特定の遺伝子の役割を明らかにするために、多くの研究が特定の遺伝子を欠損した変異マウスと野生型動物を比較している。しかし、いくつかの研究では、コントロールできなければ結果の解釈を複雑にする交絡変数が同定されている（McCafferty et al.） 例えば、同じ施設で異なるケージに収容された同系統のマウスは、多様な微生物叢を保有しており（Hoy et al., 2015, Rogers et al., 2014）、腸内細菌叢組成のばらつきの最大30％を占める可能性がある（Hildebrand et al.） さらに、施設が異なれば、同じ系統のマウスでも微生物叢が大きく異なることがある（Hufeldt et al.） 異なる業者から購入された同じ系統のマウスも、それぞれ異なる微生物叢を持っている（Ericssonら、2015、Ivanovら、2009）。当初は、微生物群集の違いは宿主の遺伝子型によって引き起こされることが示唆されていたが（Vijay-Kumar et al., 2010）、最近の研究では、腸内細菌叢の組成を形成する主な要因は母体からの伝達であることが示されている（Ubeda et al.） 実際、同腹マウスの微生物叢は、母体由来の異なる遺伝的に同一のマウスの微生物叢よりも類似している（Leyら、2005）。従って、野生型マウスと比較して変異型マウスに見られる表現型の違いは、遺伝子型ではなく微生物叢の違いによって説明できる可能性がある。したがって、交絡因子の発生を最小限に抑えるためには、マウスモデルにおける微生物叢の標準化が不可欠であり、微生物の多様性を制御することを目的としたいくつかのアプローチが開発されている（Franklin and Ericsson, 2017, Mooser et al.）
ヘテロ接合交配によって母体微生物叢のコロニー形成をコントロールすることで、異なる遺伝子型を比較する際に適切なコントロールが可能になる（Stappenbeck and Virgin, 2016）。ヘテロ接合体の親を交配させることで、遺伝子型に関係なく、出生時から子動物全体が同じ微生物および環境暴露を経験することが保証される。しかし、この手法には、遺伝子型解析の必要性、ヘテロ接合体の過剰生産、二重変異マウスの場合の適切なコントロールの難しさなど、複数の欠点がある。母体の垂直伝播を制御する別のアプローチとして、仔ネズミを里親と交配させる方法がある。この方法では、仔ネズミは出生直後に哺育中の牝マウスの微生物叢に曝露される（Daft et al.） しかし、この手法には、大規模な繁殖コロニーや協調的な繁殖が必要であるなど、現実的な問題もある。もうひとつのアプローチは、里親ダムへの外科的胚移植による再繁殖である（Franklin and Ericsson, 2017）。この手法で生み出された仔マウスは、出生直後に母親の微生物叢に曝露され、自然な方法で微生物群集を獲得する。しかし、この手法にはかなりの専門知識が必要であり、費用が制限される可能性のある手術を伴う。最後に、動物を同居させるだけで、あるマウスから別のマウスへ微生物叢を水平移動させることができることが、現在では十分に確立されている。同居させる間、動物は糞を食べたり（共食いの結果）、セルフグルーミングによって糞を摂取したりする。コーハウジングは現在、微生物群集を正常化するための方法として広く受け入れられている。シンプルで便利なアプローチであり、異なる系統のマウスを別々に繁殖させ、離乳時にコーハウジングを行うことができる。しかし、コーハウジング後の微生物群集の移動の時間的動態や、異なる宿主集団間の微生物相の正常化レベルについては、ほとんど知られていない。さらに、微生物叢の正常化に必要な離乳後の期間や時期に関して、標準化されたコホージング方法は存在しない。ここでは、実験用マウスの微生物叢正常化のための包括的なリソースとして、Taconic Biosciences社（Tac）とJackson Laboratories社（Jax）の2つの一般的なベンダーの実験用マウスのコホージングにおける細菌水平伝播の詳細な解析を提供する。
結果
JaxおよびTacマウスにおける糞便微生物叢の一般的特徴
一般的なマウス業者であるJaxとTacのC57BL/6（B6）マウスを用いて、同居後の微生物叢の伝播を研究した。同居前のJaxマウスとTacマウスの糞便微生物叢の組成に関する基礎知識を得るために、まず4つの異なるJaxマウスとTacマウスの3週齢マウスの離乳時の微生物叢を評価した。糞便微生物叢の組成は、Illumina MiSeqシークエンシングによる16S rRNA遺伝子の約250bp v4領域のマウスあたり約30,000のペアリードの解析によって決定した（図1A）。97%以上の塩基配列同一性レベルを用いて、本研究で用いた58匹のマウスの297の糞便サンプルから、マウスあたり289±54のOTUを含む5,348の運用分類単位（OTU）を検出した（表S1）。JaxマウスおよびTacマウスの糞便中の細菌集団は、Bacteroidetes門に属するPorphyromonadaceae、Prevotellaceae、Rikenellaceae、Bacteroidaceae、Lachnospiraceae門に属するBacteroidaceae、Firmicutes門に属するRuminococcaceae、Lactobacillaceaeに富んでいた（図1A）。3週齢のJaxマウスとTacマウスの糞便微生物叢におけるOTUリッチネスだけでなく、シャノン多様性指数と均等性指数を含むα多様性は類似していたが、系統的多様性（生態学的群集の構造と多様性を特徴づけるために用いられる生物多様性指数）はこれら2つのマウス集団間で異なっていた（p = 0.0176）（図1B）。注目すべきは、3週齢のJaxマウスとTacマウスにおける微生物群集の多様性（分類学的存在量プロファイルの差）を測定するBray-Curtis非類似度指数（BC）によるβ多様性が異なっていたことである（図1C）。重要なことは、個々のマウスのBC指標から得られた非計量的多次元尺度法（NMDS）プロットから、JaxマウスとTacマウスの集団は糞便微生物相が有意に異なることが明らかになったことである（図1Cおよび1D）。また、Jax個体群とTac個体群の個体間および仔マウス（ケージ）間のβ多様性にも若干の違いが認められた（図1D）。離乳時のマウスの性差による微生物叢組成の明確な差は検出されなかった（図1D）。糞便微生物叢中の52のOTUの存在量は、線形判別分析効果量（LEfSe）分析のp＜0.05、q＜0.05の偽発見率（図1E）によって決定されたように、JaxマウスとTacマウスの間で有意に異なっており、これはJaxマウスとTacマウスの間の高次分類群の違いを反映していた（図S1）。JaxマウスとTacマウス間の高次分類群における差異に寄与する付加的なOTUはなかった（データは示さず）。
図サムネイルgr1
図1JaxマウスとTacマウスにおける微生物群集の異なる構造
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JaxマウスとTacマウスにおける離乳後の共通および特徴的な微生物叢の変化
次に、JaxマウスとTacマウスの糞便微生物叢組成における同居の影響を調べた。この実験では、3週齢のJaxマウスとTacマウスを離乳時に同居させるか、あるいは同居させない同腹子をセンチネル対照として別のケージで飼育し、微生物叢の変化を最長4週間モニターした（図2A）。離乳後0日目、1日目、3日目、7日目、21日目、28日目におけるBC指数によるβ多様性の連続分析から、JaxおよびTacの両個体群の同居マウスおよびセンチネル（非同居）マウスのいずれにおいても、微生物叢の組成が経時的に変化することが明らかになったが、その変化は同居JaxおよびTacマウスにおいてより劇的であった（図2B）。Jaxのセンチネルマウスの微生物叢のβ多様性は、0日目から28日目にかけて減少した（図2C）。これは、同腹仔のセンチネルマウスが同じケージにとどまったためと考えられる（図2A）。ケージ効果を調べるため、別々のケージに入れられたセンチネルマウスの同腹子と非同腹子のBC指数を比較した。実際、同じケージで飼育された同腹子マウスではβ多様性の減少が見られた。このことは、センチネル・ジャックスマウスにおけるβ多様性の減少にケージ依存的・非依存的な影響があることを示唆している。一方、同腹仔マウスと非同腹仔マウスのTacマウスでは、β多様性の減少は観察されなかった（図2C）。これらの結果は、β多様性の変化にはケージ依存的な影響と非依存的な影響の両方が存在することを示唆している。さらに、ケージに依存しない生後2ヶ月間のβ多様性の減少は普遍的な事象ではなく、むしろマウスの個体群に依存する。
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図2ジャックスマウスとタックスマウスの同居下における微生物叢組成の変化
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センチネルJaxマウスにおける微生物β多様性のケージ非依存的減少の原因である支配的細菌を決定するために、Jax同居マウスとセンチネルマウスの微生物叢において、0日目と28日目で存在量に差があった（β多様性減少中のLEfSeのp＜0.05）個々のOTUを解析した。12のOTUが、同居Jaxマウスとセンチネルマウスにおいて、0日目と28日目で有意に豊富であった（図2D）。これらのOTUには6つのバクテロイデーテス（Bacteroidetes）、2つのプロテオバクテリア（Proteobacteria）、4つのファーミキューテス（Firmicutes）が含まれる（図2D）。これらのOTUの差はどのケージとも関連していなかったので、ケージ依存性の影響は否定された。これらのOTUの合計寄与率は、0日目と28日目のΣ|xA- xB|（xAとxBはそれぞれmicrobiotas AとBにおける個々のOTUの存在量）の11.5%±0.3%という高さであった。重要なことは、離乳後3週齢から28日目までに変化した細菌OTUは、Jaxマウスでは全細菌のおよそ16％～32％を占めたが、Tacマウスではコホースマウス、センチネルマウスともに7.4％～12.4％に過ぎなかったことである（図S2）。これらの結果は、JaxマウスはTacマウスよりも離乳後に微生物叢の変化が大きいことを示している。
JaxマウスとTacマウスの同居による微生物叢の正常化
予想されたように、JaxマウスとTacマウスの糞便微生物叢のβ多様性は同居後に減少した（図3A）。同居後3日目には早くもBC指数に差が認められ、同居後7日目にはJaxマウスとTacマウスの糞便微生物叢のBC指数はほぼプラトーに達した（図3A）。28日目には、同居マウスもセンチネルマウスもBC指数の低下を示したが、これは離乳後の年齢およびケージに依存した微生物叢の変化によって説明できる（図2）。一方、糞便微生物叢のシャノン指数および系統発生指数によるα多様性には、同居マウスとセンチネルマウス（JaxマウスまたはTacマウス）の間で、センチネルマウス（Jaxマウス）の0日目と21日目または28日目のα多様性にわずかな差がある以外は、差は観察されなかった（図3BおよびS3A）。0日目にJaxマウスとTacマウスの両方で異なる存在量で糞便微生物叢に存在した細菌OTUは、Lachnospiraceae OTU0114を除き、21日以内に同程度の存在量に達した（図3C）。個々のマウスのBC指数のNMDSプロットからも、同居期間を延長（28日まで）することで、JaxマウスとTacマウスの微生物叢組成が正常化することが示された（図3D）。さらなる解析の結果、同居TacマウスとセンチネルJaxマウスの微生物叢間のβ多様性の差は、同居TacマウスとセンチネルTac動物間の差に比べて減少していることが示された（図3E）。これらの結果は、同居マウスの微生物叢はTacマウスのそれよりもJaxマウスのそれに似ていることを示している。
図サムネイルgr3
図3同居下における微生物叢の正常化
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次に、微生物叢の垂直伝播と水平伝播に関連する微生物群集を比較した。この目的のために、生後2日以内にJaxマウスとTacマウスの間で交配実験を行い、離乳21日目と離乳3週間後の里親と里子の微生物叢のβ多様性を比較した。以前の研究（Daft et al., 2015）と一致して、JaxまたはTacの仔は、それぞれTacまたはJaxの母親から養育され、離乳時に里親の母親の微生物叢に類似した微生物叢を獲得したが、実母の微生物叢は獲得しなかった（図S3B）。年齢を一致させた里親付き仔マウスと同居仔マウス（いずれも6週齢）を比較すると、母仔マウスと他家飼育仔マウスとの間の微生物叢β多様性は、母仔マウスと離乳後3週間同居仔マウスとの間のそれよりも低いことが観察された（図S3B）。これらの結果は、微生物叢を平衡化させるためには、マウスの同居よりも交差飼育の方が効率的であることを示唆している。
共同飼育後の異なる動態と非対称な微生物叢の伝達
我々はさらに、同居マウスとセンチネルマウスのペアワイズ比較により、同居後の細菌OTUの変化を決定した。存在量の差を示すOTUを発見するために、LEfSeを使用し、その所見を偽発見率解析によって検証した（Pedamalluら、2016、Segataら、2011）。LEfSe解析では、グループで濃縮された特徴を同定する際に多重仮説補正を行わないため、GENE-Eを用いて比較マーカー選択を行い、各グループで有意に濃縮された特徴を同定した。LEfSe分析により、同居から28日後に同居マウスとセンチネルマウスで増減した複数のOTUが明らかになった（Jaxについては図4A、Tacについては図4B参照）。同居マウスとセンチネルマウスを異なる時点で同様に比較したところ、Tacマウスではこれらの細菌の多くが7日以内に存在量が変化したのに対し、Jaxマウスでは同居後7日目までに存在量が増加したのは4つのOTUのみであった（図4Aおよび4B；表S1）。対照的に、ほとんどのOTUは、Tacマウスと比較して、Jaxマウスでは28日目までに存在量が増加した（図4Aおよび4B）。全体として、これらの結果は、同居マウスにおける微生物叢の水平伝播中に、個々の細菌OTUが異なる動態で存在量を変化させることを示している。そこで、JaxマウスとTacマウスで共有される細菌集団（コモンコア）またはユニークな細菌集団の同居期間中の変化をさらに特徴付けた。11のOTU（コモン・コア）が全時点で一貫して、同居マウスおよびセンチネルのJaxマウスとTacマウスの両方で検出され、総存在量は8.2％±3.7％であった。一方、34および13のOTUが、それぞれ41％±14％および10.6％±5.1％の総存在量で、センチネルのJaxまたはTac動物（JaxまたはTacコア）でのみ選択的に検出された（図5A）。JaxおよびTacコアだけでなく、コモンコアでも支配的なOTUは、ほとんどがPorphyromonadaceaeとLachnospiraceaeファミリーに属していた。いくつかの細菌ファミリーはJax微生物叢コアでのみ検出されたが、単一のOTU Mucispirillumを含むDeferribacteraceaeはTac微生物叢コアでのみ検出された（図5B）。合計1,114 OTUと1,115 OTUがJaxマウスとTacマウスでそれぞれ特異的に見つかったが、これらのOTUは各個体群のすべてのマウスに存在したわけではない（図5A）。JaxマウスとTacマウスに特有の顕著なOTUの変異は、さらなるファミリーの存在には結びつかなかった（図5B）。我々は、Jax-およびTac-特異的なコアOTUがそれぞれ微生物叢の約41％および11％を占めることを見出した（図5C）一方、Jax-またはTac-特異的なOTUの合計量は微生物叢全体の2.2％未満であった（図5D）。同居7日後、TacマウスではJaxコアOTUの存在量が劇的に増加したが、JaxマウスではTacコアOTUの存在量の明らかな増加は観察されなかった（図5C）。コアメンバーとは対照的に、JaxマウスとTacマウスの両方でユニークOTUが同居から21日後に増加した（図5D）。Jax固有のOTUは、同居させたTacマウスにおいて、センチネルのJaxマウスと同程度の存在量に達した（図5D）。対照的に、Tac特異的OTUのJaxマウスへの伝播レベルは、センチネルのTacマウスと比較すると限定的であった（図5D）。これらの結果は、同居後のJaxマウスとTacマウスにおける微生物叢のコアメンバーおよびユニークメンバーの動態の違いおよび非対称的な伝播を示している。重要なことに、コアおよびユニークな細菌集団に特異的に見られるファミリーに属する優勢なOTUを解析したところ、個々のOTUの存在量の動態は、コホージング中の個々のグループにおける全体的な存在量の動態とは異なることが多かった（図S4）。これらの観察結果を総合すると、個々の細菌群（コアおよびユニーク集団）内に複雑な細菌間相互作用が存在することが示唆される。
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図4同居後のJaxマウスとTacマウスにおけるOTU変化の非対称動態
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図5共同飼育中のコアおよび集団特異的微生物群の動態
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クラスタリング解析から明らかになった、群集メンバー間の正と負の相互作用の可能性
コーハウジング中のJaxマウスとTacマウス間のOTU移動が非対称的であることから、特定の細菌が水平伝播中に他のコミュニティメンバーのコロニー形成を制御している可能性が示唆された。そこで、本研究で用いた全マウス間のSparCC相関係数を用いて包括的なクラスタリング解析を行い、微生物群集内の正または負の相互作用の可能性を明らかにした（表S2）。その結果、｜SparCC｜＞0.62（相関度上位1％）の4つの相関度の高い共存在グループ（CAG）を同定し、すべてのCAGは｜SparCC｜＜-0.62の負の相関を持つOTUペアを含んでいた（図6A）。最大のクラスターには27のOTUが含まれ、同居マウスにおける全存在量の26.9％±0.8％を占めた（図6Aのグループ1）。注目すべきは、27 OTUのうち12 OTUが、同居中に変化した細菌集団で見つかったことである（図4、6A、6B上段）。残りの3つのクラスターには合計24のOTUが含まれ、全細菌の13.7％から5.3％を占めた（図6A）。これらのクラスター、特にグループ4は、クラスター1とは異なり、ほぼ相互排他的な分布が特徴であった；特定のOTUの存在は、別のOTUの不在または不在に近い状態と相関していた（図6Aおよび6B下段）。注目すべきは、すべてのクラスターが同じファミリーに属するOTUを含んでいたことで、主要クラスターにおける分類学的に類似した細菌間の負の相互作用が示唆された（図6A）。
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図6JaxマウスとTacマウスにおけるOTU存在量の負の相関関係
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考察
本研究では、JaxマウスとTacマウスという2つの業者から広く利用されている2つのマウス個体群を用いて、世界中の研究室で行われるようになってきているコホージングによる微生物群集の伝播の動態を調べた。JaxマウスとTacマウスは、免疫ホメオスタシスと宿主防御に異なる影響を与えうる異なる微生物叢を保有している（Ivanovら、2008、Ivanovら、2009）。しかし、OTU移行の正常化の程度や動態については、これまで詳しく研究されてこなかった。我々は、JaxマウスとTacマウスを用いて、常在微生物の影響を受ける可能性のある動物研究を行う研究室へのリソースとして、水平および垂直伝播による微生物叢の正常化について詳細な解析を行った。その結果、同居マウスの糞便微生物叢は28日以内にほぼ完全に正常化し、水平伝播7日後には大部分の細菌OTUが正常化することが示された。しかし、我々の研究は、同居後も腸内の他の特定の場所やニッチで微生物叢組成に違いが存在する可能性を否定するものではない。この研究の限界のひとつは、16S rRNA遺伝子の塩基配列に基づく解析では、種や菌株レベルでの変化を同定する解像度が不足していることである。したがって、より低い分類学的ランクでの変化を理解するためには、より包括的なアプローチが必要である。我々の研究により、生後3週齢のマウスの微生物叢は、同居がない離乳後に大きな変化を起こすことが明らかになった。したがって、同居によって生じる個々のOTUの存在量の変化を正確に評価するためには、これらの変化を考慮に入れることが重要であった。これらの年齢に依存した変化は、同居マウスにおける全体的な群集構造と宿主内多様性に影響を与えた。若齢マウスと成体マウスでは、細菌OTUの変化レベルや細菌伝播能力が異なる可能性があるため、同居させた若齢マウスにおける細菌水平伝播の特徴を高齢マウス個体群に拡張できることを確認するためには、高齢マウスでも同様の同居研究を実施する必要がある。とはいえ、多くの研究では5〜8週齢のマウスが使用されているので、今回の解析は実験室環境で研究を行う多くの研究者にとって有益であろう。しかし、同居マウスを分離した後の長期的な微生物叢の変化については、まだ明らかにされていない。今回の結果は、実験用マウスの同居下における細菌の水平伝播を詳細に解析したものであるが、マウス以外のマイクロバイオーム研究（すなわち、ヒトやヒト化マウス）への外挿にはさらなる研究が必要である。
先行研究では、近交系Jaxマウスの生後1年間の自己完結型微生物群集の動態を特徴付けた（Schloss et al.） これらの初期の研究では、糞便微生物叢のα多様性は、離乳後早期（0-9日）と後期サンプリング期間（離乳後141-150日）を比較すると変化しないことが示された。このことから、JaxマウスとTacマウスの同居マウスとセンチネルマウスの微生物群集のα多様性は、経時的に明らかな違いを示さないことが示唆された。これらの結果とは逆に、Hoyら, 2015は、Jaxマウスの個体内におけるα多様性の経時的な大きな変動を示した（200日以上サンプリング）。しかし、Hoyらが母体効果をコントロールせずに血縁関係のない成体マウスの集団を研究したことは注目に値する。また、この食い違いは、同じ系統のマウスでも、異なる施設で飼育されると、異なる微生物相を保有する可能性があるという事実を反映している可能性もある（Hufeldt et al.）
先行研究（Hoy et al., 2015, Schloss et al., 2012）と一致して、離乳後のマウス個体における群集構造の経時的変化を見出した。経時的（離乳後28日まで）にβ多様性を逐次解析した結果、同居マウスと非同居マウス（センチネル）の両方で、糞便微生物叢の組成が時間の関数として変化することが明らかになった。このことから、β多様性の変化にはケージに依存する影響と依存しない影響の両方があることが示唆された。全体として、これらの結果は、離乳時の栄養状態の変化後に起こる生態学的メカニズム（例えば、種間の競争）や、微生物組成に影響を及ぼす可能性のある免疫介在性の影響によって説明できるかもしれない。さらに、よく管理されたマウスの個体群であっても、時間とともに群集構造の確率的な変動が起こることも考えられる。
重要な発見は、同居後のマウスでは細菌種が一様に移行・蓄積するわけではないという観察結果である。例えば、いくつかのJaxコアOTUはTacマウスで急速に存在量が増加したが、Mucispirillum OTU00123のようなTacコアOTUは、同居後Jaxマウスで遅延した速度論で蓄積した。Tac特異的OTUの伝播はJaxマウスでは抑制されたが、Jax特異的OTUの存在量はJaxマウスとTacマウスで同程度になった。重要なことは、β多様性解析から、Tacマウスの微生物叢は同居後、Jaxマウスの微生物叢と類似することが示唆されたことである。JaxマウスとTacマウスで水平伝播の速度や非対称性が異なる理由は不明であるが、同居前の宿主の腸内常在細菌間の相互作用が確立していることでも説明できる。可能性は低いが、C57BL/6 JaxマウスとTacマウスの遺伝的背景の些細な違いが、同居後の微生物叢の異なる動態や非対称な水平伝播に関与している可能性も否定できない（Mekada et al.） 重要なことは、一部の群集メンバーの存在量の減少は、他の群集メンバーの存在量の増加と強く関連していたことである。このことは、潜在的な競合、あるいは細菌共生体間の直接的あるいは間接的な負の相互作用を示唆している。これらの潜在的競合細菌にはバクテロイデーテス（Bacteroidetes）種が含まれ、これらの細菌は生態学的ニッチ競争のために同様の栄養素やVI型分泌系エフェクターを含む抗菌分子を利用することができる（Chatzidaki-Livanis et al., 2014, Chatzidaki-Livanis et al., 2016, Martens et al., 2009, Roelofs et al., 2016, Russell et al. 一貫して、負の相関を示すOTUの多くが同じファミリーに属し、しばしば近縁性の高い種を標的とする同様の栄養素や抗菌分子を利用することがわかった（Gillor et al., 2009, Kommineni et al., 2015, Sweeney et al., 1996）。個々のOTUの動態解析とクラスタリング解析から、共生細菌の差異的で複雑な相互作用が、腸内の細菌量の調節に一役買っていることが示唆される。共生細菌間の相互作用を理解するためには、さらなる研究が必要である。
まとめると、約28日間同居させることで、2つのマウス集団の糞便微生物叢の組成がほぼ同等になるという証拠が得られた。以前の報告（Daft et al., 2015）と一致して、マウス集団の微生物叢を正常化するためには、生後2日以内の交配が28日間の同居よりも効果的であることがわかった。最後に、ヘテロ接合体マウスを交配して遺伝的に異なる同腹子を作製することも、観察された表現型や特定の遺伝子の機能が微生物群集の影響を受けている可能性がある場合に、微生物叢の正常化を確実にする方法である（Stappenbeck and Virgin, 2016, Ubeda et al.） 微生物叢の違いによって影響を受ける可能性のあるマウス研究を行う場合、微生物叢を正規化するこれらのアプローチは重要である。
STAR★メソッド
主要リソース表
試薬またはリソースのソース IDENTIFIER
重要な市販アッセイ
E.Z.N.A便DNAキット Omega Biotek Cat#: D4015-02
AccuPrimeTaq DNA Polymerase, high fidelity kit Thermo Fisher Scientific Cat#12346086
高感度 DNA 分析キット Agilent Cat#5067-4626
イルミナプラットフォーム用KAPAライブラリー定量キット KAPA Biosystems Cat# KK4873
SequalPrep 正規化プレートキット、96ウェル Thermo Fisher Scientific Cat#A1051001
500サイクルMiSeq V2試薬キット イルミナ Cat#MS-102-2003
寄託データ
生データおよび解析データ 本論文; Table S1 PRJNA531699
実験モデル 生物／株
マウス C57BL/6J ジャクソン研究所 Stock No: JAX: 000664
マウス C57BL/6NTac Taconic Biosciences モデル： ブラック6（B6NTac）、B6
オリゴヌクレオチド
16S rRNA遺伝子 イルミナシーケンスプライマー Kozich et al., 2013 PubMed 23793624
ソフトウェアとアルゴリズム
GraphPad Prism バージョン 7 GraphPad ソフトウェア https://www.graphpad.com/
Microsoft Excel Microsoft https://products.office.com/en-us/excel
Mothur v.1.40.5 Schloss et al., 2009 https://www.mothur.org/
SILVA 16S rRNA データベース Pruesse et al., 2007 https://mothur.org/wiki/Silva_reference_files
UCHIME Edgar et al., 2011 http://drive5.com/usearch/manual/uchime_algo.html
Ribosomal Database Projectの16S rRNA遺伝子トレーニングセットバージョン9 Wang et al., 2007 https://mothur.org/wiki/RDP_reference_files
MeV Saeed et al., 2006 http://mev.tm4.org
過去 3 Hammer et al., 2001 https://folk.uio.no/ohammer/past/
TreeGraph 2 Stöver and Müller, 2010 http://treegraph.bioinfweb.info/
GENE-E N/A https://www.broadinstitute.org/cancer/software/GENE-E/
その他
PicoLab Radiated 5L0D LabDiet Cat#: 0067138
イルミナ MiSeq プラットフォーム イルミナ イルミナ
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試薬およびリソースの共有に関するお問い合わせ
リソースや試薬に関する詳細な情報やリクエストは、リードコンタクトの井ノ原尚宏（ino@umich.edu）までご連絡ください。
実験モデルと被験者の詳細
C57BL/6JマウスはJackson Laboratory（Jax）から、C57BL/6NTacマウスはTaconic Biosciences（Tac）から購入した。どちらの系統のマウスも購入後少なくとも4週間は馴化させ、その後ミシガン大学で自家繁殖させた（JaxとTacの親＞実験時点で1世代）。
すべてのマウスは出生後21日目に離乳させ、離乳後0日目の糞は、動物が新しいケージに移される際に回収した。マウスは病原体のない特定の条件下で飼育され、単一の供給源からオートクレーブ処理された単一の種類の餌（LabDiet 5L0D；オートクレーブ処理可能な実験用げっ歯類用飼料）と水を与えられた。すべてのマウスは同じ部屋でフィルタートップ、コーンコブ敷料のケージに収容された。ケージ交換は14日ごとに行い、層流フード内で1人で行った。この研究で使用されたすべての動物プロトコールは、ミシガン大学のUniversity Committee on Use and Care of Animalsによって承認された。サンプルサイズ（3匹/群）は、独立反復を許容しつつ統計解析に最適なサイズとなるように決定された。動物はコホージング実験中に無作為に実験群（すなわち、コホージングマウスまたはセンチネルマウス）に割り付けられた。研究者は、特に指示がない限り、実験中および解析中の割り付けについて盲検化されていなかった。
方法の詳細
研究デザイン
JaxおよびTacの母親は、ベースライン時の微生物群集を評価するための基準として、また母親と子供の間の群集構造の類似性を決定するための基準として使用された。同居実験では、年齢を一致させたJaxおよびTac雌性マウスを離乳時（21日齢）から7週齢まで同居させた（最大6匹/ケージ）。同居マウスと非同居マウスが同一母動物であることを確認するため、非同居の雌雄兄弟をセンチネルコントロールとして用いた（JaxおよびTacともに3匹/ケージまで）。単独飼育のマウスはこの研究には含まれなかった。合計26匹のメス（Jax 14匹、Tac 12匹）と17匹のオス（Jax 9匹、Tac 8匹と）を実験に用いた。糞便サンプルは離乳時（0日目）および同居後1、3、7、21、28日目に採取した。センチネルマウスと各母マウスからも糞便を採取した。排便後すぐに採取した新鮮な糞便ペレットは、滅菌したDNAフリーの2mLスクリューキャップチューブに入れ、-80℃で保存した。再現性を確認するため、これらの実験を4回行った（血縁関係のないマウス4家族）。各実験には5つのケージが必要で、そのうち2つのケージはJaxまたはTacの親マウスを収容するために使用され、1つのケージには同居させた仔マウス（JaxマウスとTacマウス）を収容し、最後の2つのケージには同居させないセンチネルマウス（JaxマウスまたはTacマウス）を収容した。合計40ケージが同居実験に用いられた。
交差飼育実験
交雑飼育実験では、Jax生まれの仔マウスとTac生まれの仔マウスをそれぞれTacまたはJaxの母マウスに飼育した。仔犬が生まれた日を0日目とし、仔犬は0日目から2日目までの間に養育された。里親は健康でよく肥育された仔の存在に基づいて選ばれた。里親はケージから出され、飼育ペンに入れられた。里親に引き取られた仔ウシは、里親のケージの巣材と寝具でそっと覆われた。その後、母犬は元のケージに里子に出された仔犬と一緒に入れられた。里親に引き取られた仔は生後21日目に離乳させられ、その後性別に応じて別々に収容された。離乳時および離乳後21日目に子犬と母親から糞便サンプルを採取した。これらの実験は再現性を確認するために2回行った（2つの無関係なマウスファミリー）。
糞便ペレットDNA抽出と16S rRNA遺伝子配列決定および配列キュレーション
市販のキット（E.Z.N.A stool DNA kit, Omega Biotek）を用いて糞便DNAを抽出した。16S rRNA遺伝子内のV4領域のアンプリコンを作製し、Illumina MiSeq装置（Kozich et al., 2013）を用いて断片の両端の塩基配列を決定した。PCRおよびライブラリー調製は、ミシガン大学微生物システム分子生物学研究室（University of Michigan Microbial Systems Molecular Biology Lab）により、Kozich et al. 16S rRNA遺伝子のV4領域は、バーコード付きデュアルインデックスプライマーを用いて増幅した（Kozichら、2013）。各プライマーは、イルミナアダプター、8-ntインデックス配列、10-ntパッド配列、2-ntリンカー、V4特異的プライマーF515およびR806から構成される（Kozich et al.） PCRアッセイ用の混合物には以下のものが含まれる： 4μMの等モルプライマー各5μL、0.15μLのAccuPrime High Fidelity Taqポリメラーゼ、2μLの10x AccuPrime PCR IIバッファー（いずれも米国Thermo Fisher Scientific社製）、11.85μLの滅菌PCRグレードの水、および1μLのDNA鋳型。使用したPCR条件は、95℃で2分間の変性、95℃で20秒間、55℃で15秒間、72℃で5分間のサイクルを30回、72℃で10分間行った。各PCR反応は、SequalPrep正規化プレートキット（Thermo Fisher Scientific, USA）を用いて、プールしたプレートの最低濃度に正規化した。正規化したPCR反応は、KAPA Library Quantification kit for Illumina platforms (Kapa Biosystems, USA)を用いて定量した。Agilent Bioanalyzer high-sensitivity DNA analysis kit (Agilent, USA)を用いてアンプリコンサイズを決定した。プールされたアンプリコンライブラリーは、MiSeq Reagent 222 kit V2（Illumina, USA）を用いてIllumina MiSeq装置でシーケンスした。ライブラリーはイルミナの2nMライブラリー用プロトコール「Preparing Libraries for Sequencing on the MiSeq」（part 15039740, Rev. D）に従って調製した。ペアエンド配列は、以前記載したようにMothur（v.1.40.5）（Kozich et al., 2013, Schloss et al., 2009）を用いてキュレーションした（Hasegawa et al., 2014）。詳細には、ペアエンド配列を≈250 bpのコンティグを用いてコンティグにアセンブルし、得られたFasta配列をscreen.seqsでmaxambig = 0、maxlength = 275でスクリーニングした。unique.seqsでユニークな配列を取得した後、count.seqsでその数をカウントし、SILVA 16S rRNA reference file release 132 (Pruesse et al.., 2007)から抽出した16S rRNA V4データベースにアライメントした、 アライメントされた配列は、start = 11894, end = 25319, keepdots = Fのオプションでpcr.seqsを用い、start = 1968, end = 11550, maxhomop = 8のオプションでscreen.seqsにより抽出され、続いてvertical=Tおよびtrump=.のオプションでfilter.seqs、unique.seqsにより抽出された。配列はpre.clusterでdiffs = 2でクラスタ化した。キメラ配列の可能性はUCHIMEアルゴリズムchimera.uchimeとremove.seqs (Edgar et al., 2011)で除去した。Ribosomal Database Project (Wang et al., 2007)の16S rRNA gene training set version 16を用いてclassify.seqsを行い、97%以上の同一性レベルでOTUに分類した。非細菌配列はremove.lineageでtaxon = Chloroplast-Mitochondria-unknown-Archaea-Eukaryota オプションを付けて除去し、get.groupを続けた。得られた配列を用い、オプションcutoff = 0.20でdist.seqsにより距離を計算した。配列は、splitmethod = classifyとtaxlevel = 4, cutoff = 0.15のオプションを使用して、cluster.splitによってOTUに割り当てられた。make.sharedでOTUのマトリックステーブルを生成し、classify.otuで分類した。結果は1つのファイルにまとめられ、個々のOTUと上位分類群の相対的な存在量がMicrosoft Excelで計算された。OTUのα-多様性（summary.singleコマンドで生成されたシャノン多様性、均等性指数、系統的多様性指数）、β-多様性（dist.sharedコマンドで生成されたブレイ・カーティス非類似度指数）、mindim = 2、maxdim = 3、iter = 1000のオプション付きnmdsコマンドで生成されたβ-多様性値のNMDSプロット、LEfSe線形判別分析（LDA）値はすべてMothur（Costello et al、 2009, Schloss et al., 2009）を用いて決定した。MothurのMetastatsコマンドで2グループ間の陽性偽発見率を計算した。比較マーカー選択は、GENE-E (https://www.broadinstitute.org/cancer/software/GENE-E/)を用いてLEfSe解析を補完するために、デフォルト設定と10,000個の順列を用いた。OTUのヒートマップはMeV (Saeed et al., 2006)で可視化した。JaxマウスとTacマウスの正負相関細菌集団をスクリーニングするために、SparCC（Friedman and Alm, 2012）を用いた。すべてのJaxマウスおよびTacマウスで最大存在量＞0.5％レベルで検出されたOTUのSparCC相関係数を本研究に含めた。別のOTUと負の相関および正の相関を示すOTUは、最大｜SparCC｜＞上位1％を示し、"pseudo p"＝0である場合に選択された。OTUは、MeVとの平均連鎖によりユークリッド距離で階層的にクラスタリングされ、Excelで最大｜SparCC｜カット＞上位1％で共存量グループが定義された。MeVによる共存在グループの階層的クラスタリング後、得られた系統樹のnewickファイルをMeVからエクスポートし、TreeGraph 2 (Stöver and Müller, 2010)で可視化した。個々の OTU にラベルを付けるために、"unclassified" として同定されなかった最も下位の分類群を選んだ。例えば、Phylum Bacteroidetes, Class Bacteroidia, Order Bacteroidales, Porphyromonadaceae, Genus Porphyromonadaceae_unclassified にアノテーションされた OTU0001 に対して、"Porphyromonadaceae OTU0001 "とラベル付けした。Mothurで使用したコマンドを含む、データ解析に使用したコマンドの詳細なリストはTable S1 (worksheet#C)に含まれている。生配列はShort-Read Archive (SRA)からBioProject番号PRJNA531699で入手可能。
定量化と統計解析
統計解析はGraphPad Prism software version 8 (GraphPad Software Inc.)を用いて行った。9999通りの並べ替えに基づくPERMANOVA計算にはPast 3.22を使用した。正規分布の仮定を検定するためにShapiro-Wilk正規性検定を用いた（GraphPad Software Inc.） 2群間の差は、正規分布または非正規分布のデータセットについて、それぞれ両側Unpaired t検定またはMann-Whitney U検定を用いて評価した。2群以上の比較は、正規分布のデータに対しては一元配置分散分析（one-way ANOVA）後にダネットの多重比較検定を、非正規分布のデータに対してはクラスカル・ワリス（Kruskal-Wallis）またはフリードマン（Friedman）検定後にダンの多重比較検定を行った。2つのグループ間の反復性の高い比較のために、我々はさらに、テストされたデータセットに含まれていないOTUを除去した後、Mothurのメタスタットを使用して偽陽性率分析を行った。図1DのBray-Curtis指数の解析にはPERMANOVAを用いた。p < 0.05およびq < 0.05の差を有意とみなした。
データとソフトウェアの入手
生配列はBioProjectでNCBI SRAから入手可能： PRJNA531699。
謝辞
ミシガン大学Host Microbiome InitiativeのSequencing Coreのサポート、Lisa Haynesの動物飼育管理、Melody Zengの原稿査読、Tailor Mathesのスライダー画像作成に感謝する。R.C.は、米国クローン病・大腸炎財団からのキャリア開発賞、EMBO長期フェローシップ、Italian Group for the Study of Inflammatory Bowel Diseasesからの海外研修奨学金の支援を受けた。本研究は、N.I.への米国クローン病・大腸炎財団からの上級研究賞、G.N.へのNIH助成金DK091191およびDK095782の支援を受けている。
著者貢献
R.C.、G.N.およびN.I.は実験の着想と設計を行った。R.C.はM.E.B.の協力を得てほとんどの実験を行った。R.C.、G.N.、N.I.は、著者全員の貢献により原稿を執筆した。
利害関係の宣言
著者らは、競合する利害関係はないと宣言している。
補足情報
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ドキュメントS1. 図S1-S4
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表S1. 図1、3、4に関連する、JaxマウスとTacマウスにおける個々のOTUの存在量、LEfSeデータ、偽発見率q値、NMDSストレス値、分類学的分類、関連スクリプト
データには、離乳後指示された日数における母親（M）および仔マウスの微生物叢から検出されたOTU（ワークシート#A）、図1Dおよび3Dに示したNMDSプロットの2Dおよび3Dストレス値（ワークシート#B）、16S rRNA遺伝子データの解析に使用したMothurコマンドのリスト（ワークシート#C）が含まれる。

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表S2. 図6に関連するOTUの共存在分析
PythonベースのSparCC 0.1.0を用いて、JaxマウスとTacマウスの微生物叢に0.5％以上存在するすべてのOTUのSparCC相関係数を解析した生行列表。

参考文献
Bäckhed F.
Ley R.E.
Sonnenburg J.L.
ピーターソン D.A.
ゴードンJ.I.
ヒト腸内における宿主-細菌相互作用。
Science. 2005; 307: 1915-1920
論文で見る
スコープス (3814)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ブーテル・K.E.
ファン・ラールテD.H.
グルーンA.K.
Nieuwdorp M.
肥満および肥満関連代謝異常の病態における腸内細菌叢の役割。
Gastroenterology. 2017; 152: 1671-1678
論文で見る
スコープス (276)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
チャツィダキ・リヴァニス M.
コイン M.J.
コムストック L.E.
宿主免疫タンパク質のMACPFドメインを持つ腸内共生細菌Bacteroides fragilisの抗菌タンパク質。
Mol. Microbiol. 2014; 94: 1361-1374
論文で見る
スコープス (52)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
チャツィダキ-リバニスM.
ゲバ-ザトルスキーN.
コムストック L.E.
バクテロイデス・フラジリス（Bacteroides fragilis）VI型分泌系は、新規エフェクターおよび免疫タンパク質を用いてヒト腸内バクテロイデス属細菌と拮抗する。
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016; 113: 3627-3632
論文で見る
スコープス (130)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
コステロE.K.
ハロイS.R.
リード S.C.
ソウェル P.
シュミット S.K.
アンデス山脈、プナ・デ・アタカマ、ソコンパ火山における超乾燥地、高標高地形内の噴気孔が支える生物多様性の島々。
Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75: 735-747
論文で見る
スコパス (121)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ダフトJ.G.
プタチェックT.
クマールR.
モロー C.
ローレンツR.G.
出生直後の交差養育は、授乳中の母親によって形成される恒久的な微生物叢シフトを誘導する。
マイクロバイオーム。2015; 3: 17
論文で見る
PubMed
参考文献
グーグル奨学生
エックバーグ P.B.
ビックE.M.
バーンスタイン C.N.
パードムE.
デスレフセンL.
サージェント M.
ギル S.R.
ネルソン K.E.
レルマンD.A.
ヒト腸内微生物叢の多様性。
Science. 2005; 308: 1635-1638
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
エドガー R.C.
ハースB.J.
クレメンテJ.C.
クインスC.
ナイト R.
UCHIMEによるキメラ検出の感度とスピードの向上。
Bioinformatics. 2011; 27: 2194-2200
論文で見る
論文 (10649)
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
エリクソン A.C.
デイビスJ.W.
スポレンW.
ビベンズ N.
ジバン S.
ヘーガン C.E.
マッキントッシュ M．
フランクリン C.L.
近交系マウスの糞便微生物叢組成に及ぼす業者と遺伝的背景の影響。
PLoS ONE. 2015; 10: e0116704
論文で見る
スコープス (208)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フランクリン C.L.
エリクソン A.C.
げっ歯類モデルの微生物叢と再現性。
Lab Anim. (NY）。2017; 46: 114-122
論文で見る
スコープス (152)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フリードマン J．
アルム E.J.
ゲノム調査データから相関ネットワークを推測する。
PLoS Comput. Biol.
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ギロルO.
ギラディ I.
ライリー M.A.
マウス消化管における大腸菌の持続性。
BMC Microbiol. 2009; 9: 165
論文で見る
スコパス (67)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
グリーンブラムS.
ターンボーP.J.
ボレンスタイン E.
ヒト腸内細菌叢のメタゲノム・システム生物学的解析により、肥満と炎症性腸疾患に関連するトポロジーシフトが明らかになった。
Proc. Natl. Sci. USA. 2012; 109: 594-599
論文で見る
スコープス (599)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
グレゴリー J.C.
バファ J.A.
オーグ E.
ワン Z.
レビソン B.S.
朱 W．
ワグナー M.A.
ベネット B.J.
Li L.
ディドナートJ.A.
他。
腸内細菌移植によるアテローム性動脈硬化症感受性の伝達。
J. Biol. Chem. 2015; 290: 5647-5660
論文で見る
スコープス (355)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル・スカラー
ハマー Ø.
ハーパー D.A.T.
ライアン P.D.
PAST： 教育とデータ解析のための古生物統計ソフトウェアパッケージ。
Palaeontologia Electronica. 2001; 4: 1-9
記事で見る
Google Scholar
長谷川雅彦.
矢田 聡
劉 M.Z.
鎌田直樹
ムニョス・プラニージョ R.
ド N.
ヌニェス G.
猪原直樹
インターロイキン22は補体系を制御し、病原体誘発腸管障害後の病原体に対する抵抗性を促進する。
Immunity. 2014; 41: 620-632
論文で見る
スコープス (105)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ヒルデブランドF.
グエン T.L.
ブリンクマン B.
ユンタ R.G.
カウエ B.
バンデナベール P.
リストン A.
レーズ J.
炎症関連腸型、宿主遺伝子型、ケージおよび個体間効果により、一般的な実験用マウスにおける腸内細菌叢の変動が促進される。
ゲノム生物学 2013; 14: R4
論文で見る
スコープス (325)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ホイ Y.E.
ビク E.M.
ローリーT.D.
ホームズ S.P.
モナック D.M.
セリオット J.A.
レルマンD.A.
近交系マウスにおける糞便微生物叢の分類学的組成の個体間および時間的変動。
PLoS ONE. 2015; 10: e0142825
論文で見る
スコープス (53)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シャオ E.Y.
マクブライド S.W.
Hsien S.
シャロンG.
ハイド E.R.
マキュー T．
コデリ J.A.
チャウ J．
ライズマン S.E.
ペトロシーノ・J.F.
他
微生物叢は神経発達障害に伴う行動的・生理的異常を調節する。
Cell. 2013; 155: 1451-1463
論文で見る
筑波大学
パブコメ
概要
全文
全文PDF
グーグル・スカラー
Hufeldt M.R.
ニールセン D.S.
ヴォーゲンセン F.K.
ミッドヴェットT.
ハンセン A.K.
実験用マウスの腸内細菌叢の変動は、遺伝的要因と環境的要因の両方に関連している。
Comp. Med. 2010; 60: 336-347
論文で見る
PubMed
Google Scholar
ヒトマイクロバイオームプロジェクトコンソーシアム
健康なヒトのマイクロバイオームの構造、機能、多様性。
Nature. 2012; 486: 207-214
論文で見る
スコープス(7419)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
イワノフ I.I.
フルートスRde.L.
マネル N.
ヨシナガ K.
リフキン D.B.
サーター R.B.
フィンレイ B.B.
リットマンD.R.
小腸粘膜におけるIL-17産生T-ヘルパー細胞の分化は、特異的な微生物叢によって誘導される。
Cell Host Microbe. 2008; 4: 337-349
論文で見る
日本
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
イワノフ I.I.
アタラシ K.
マネル N.
ブロディ E.L.
嶋 T.
カラオズ U.
ウェイ D.
ゴールドファーブ K.C.
サンティー C.A.
リンチ S.V.
他。
分節した糸状菌による腸管Th17細胞の誘導。
Cell. 2009; 139: 485-498
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
キム S.
Kim H.
Yim Y.S.
ハ S.
Atarashi K.
タン T.G.
ロングマン R.S.
ホンダ K.
リットマン D.R.
チェ G.B.
許 J.R.
母親の腸内細菌がマウスの子供の神経発達異常を促進する。
Nature. 2017; 549: 528-532
論文で見る
スコープス (380)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
コミネニ S．
ブレトルD.J.
ラムV.
チャクラボルティ R.
ヘイワード M.
シンプソン P．
カオ Y.
ブスーニス P．
クリスティッチ C.J.
サルツマン N.H.
バクテリオシンの産生は、哺乳類の消化管における腸球菌のニッチ競争を増大させる。
Nature. 2015; 526: 719-722
論文で見る
スコープス (268)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
コジッチ J.J.
ウェストコット S.L.
バクスターN.T.
ハイランダー S.K.
Schloss P.D.
MiSeq Illuminaシーケンスプラットフォームにおけるアンプリコンシーケンスデータ解析のためのデュアルインデックスシーケンス戦略とキュレーションパイプラインの開発。
Appl. Environ. Microbiol. 2013; 79: 5112-5120
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
レイ・R.E.
ベッケドF.
ターンボーP.
ロズポーンC.A.
ナイト R.D.
ゴードンJ.I.
肥満は腸内微生物の生態系を変化させる。
Proc. Natl. Sci. USA. 2005; 102: 11070-11075
論文で見る
(株)スコープス(4554)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
マルテンス E.C.
コロパトキンN.M.
スミス T.J.
ゴードン J.I.
ヒト腸内細菌叢による複合糖鎖異化作用：バクテロイデス属Sus様パラダイム。
J. Biol. Chem. 2009; 284: 24673-24677
論文で見る
スコープス (448)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
マカファティJ.
ミュールバウアー M.
ガライベR.Z.
アーサー J.C.
ペレス・チャノナ E.
シャ W.
ジョビン C.
フォドー A.A.
マウスモデルにおける微生物群集形成のケージ効果は、創始者効果ではなく、経時的な確率的変化が駆動している。
ISME J. 2013; 7: 2116-2125
論文で見る
スコープス (155)
PubMed
クロスフィルム
グーグル奨学生
目加田和彦
阿部和彦
村上彰
中村 聡
中田博之
森脇和彦
小畑由美子
吉木 淳
C57BL/6亜系統間の遺伝的差異。
Exp. Animal. 2009; 58: 141-149
論文で見る
(255件)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ムーザーC.
ゴメス・デ・アグエロM.
ガナル・ボナルバーグ S.C.
宿主-微生物相相互作用研究における標準化：課題、ツールとしてのgnotobiology、展望。
Curr. Opin. Microbiol. 2018; 44: 50-60
論文で見る
スコープス (21)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ペダマルC.S.
バット A.S.
ブルマンS.
ファウラー S.
フリーマン S.S.
デュラン J.
ユング J.
デューク F．
マンゾ V.
カイ D．
et al.
Metagenomic Characterization of Microbial Communities In Situ Within the Deeper Layers of the Ileum in Crohn's Disease.
Cell Mol. Gastroenterol. Hepatol. 2016; 2: 563-566.e5
論文で見る
スコープス (21)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ピーターソン D.A.
フランク D.N.
ペース N.R.
ゴードン J.I.
炎症性腸疾患の病態解明のためのメタゲノムアプローチ。
Cell Host Microbe. 2008; 3: 417-427
論文で見る
スコパス(402)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ピカード J.M.
ゼン M.Y.
カルーソ R.
ヌニェスG.
腸内細菌叢： 病原体のコロニー形成、免疫反応、炎症性疾患における役割。
Immunol. Rev. 2017; 279: 70-89
論文で見る
スコープス (765)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
プリュッセ E.
クアストC.
クニッテルK.
フックスB.M.
ルートヴィヒ W.
ペプリーズ J．
Glöckner F.O.
SILVA：ARBと互換性のある品質チェック済みリボソームRNA配列データの包括的オンラインリソース。
核酸研究 2007; 35: 7188-7196
論文で見る
Scopus社 (4693)
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
Qin J.
Li R.
レーズ J.
アルムガム M.
ブルグドルフ K.S.
マニチャン C.
ニールセン T.
ポンズ N.
Levenez F.
Yamada T.
他
MetaHITコンソーシアム
メタゲノム配列決定により確立されたヒト腸内細菌遺伝子カタログ。
Nature. 2010; 464: 59-65
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ローロフス K.G.
コイン M.J.
ゲンティアラR.R.
チャツィダキ・リヴァニス M.
コムストック L.E.
バクテロイデス菌の分泌抗菌タンパク質は、腸内コロニー形成に必要な表面分子を標的とし、生体内での競争を媒介する。
MBio. 2016; 7 (e01055-16)
論文で見る
スコープス (50)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ロジャースG.B.
コズロフスカJ.
キーブルJ.
メトカーフ K.
ファオ M.
ダウド S.E.
メイソン A.J.
マクガッキン M.A.
ブルース・K.D.
物理的に分離された遺伝子同一マウスにおける消化管細菌叢の機能的分岐。
Sci. Rep. 2014; 4: 5437
論文で見る
スコープス (42)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラウンドJ.L.
マズマニアン S.K.
腸内細菌叢は健康時と疾患時の腸管免疫応答を形成する。
Nat. Immunol. 2009; 9: 313-323
論文で見る
スコパス(3416)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラッセル A.B.
ウェクスラーA.G.
ハーディングB.N.
ホイットニーJ.C.
ボーン A.J.
グー Y.A.
トラン B.Q.
バリー N.A.
チェン・エイチ
ピーターソン S.B.
他
バクテロイデーテスのVI型分泌関連経路が細菌間拮抗を媒介する。
Cell Host Microbe. 2014; 16: 227-236
論文で見る
スコープス (223)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
サイード A.I.
バガバティ N.K.
ブレイステッド J.C.
リャン・W.
シャロフ V.
ハウ E.A.
リー J．
ティアガラジャン M.
ホワイト J.A.
Quackenbush J.
TM4 マイクロアレイソフトウェアスイート。
Methods Enzymol.
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロスレビュー
グーグル奨学生
サーター R.B.
ウーG.D.
炎症性腸疾患の病態と治療法における腸内細菌、ウイルス、真菌の役割。
Gastroenterology. 2017; 152: 327-339.e3
論文で見る
スコープス (499)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
シュロス P.D.
ウェストコット S.L.
リャビン T.
ホール J.R.
ハルトマン M.
ホリスター E.B.
レスニウスキー R.A.
オークリーB.B.
パークス D.H.
ロビンソンC.J.
他
微生物群集の記述と比較のための、オープンソース、プラットフォーム非依存、コミュニティ支援型ソフトウェア。
Appl. Microbiol. 2009; 75: 7537-7541
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シュロスP.D.
シューベルトA.M.
ザックラーJ.P.
アイバーソン K.D.
ヤング V.B.
ペトロシーノ・J.F.
離乳後のマウス腸内細菌叢の安定化。
Gut Microbes. 2012; 3: 383-393
論文で見る
スコープス (93)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シュローダーB.O.
Bäckhed F。
生理と疾患における腸内細菌叢から遠隔臓器へのシグナル。
Nat. Med. 2016; 22: 1079-1089
論文で見る
スコープス (796)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
セガタ N.
イザードJ.
ウォルドロンL.
ゲバースD.
ミロポルスキーL.
ギャレット W.S.
ハッテンハワーC.
メタゲノミックバイオマーカーの発見と説明。
ゲノム生物学 2011; 12: R60
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
スタッペンベック T.S.
ヴァージン H.W.
実験科学における宿主-マイクロバイオーム相互作用の会計。
Nature. 2016; 534: 191-199
論文で見る
スコープス (163)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シュトーバーB.C.
Müller K.F.
樹形図2：異なる系統解析からの証拠を組み合わせ、可視化する。
BMC Bioinformatics. 2010; 11: 7
論文で見る
論文掲載
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
スウィーニーN.J.
クレムP.
マコーミックB.A.
モラー-ニールセンE.
アトリー M.
シェンブリ M.A.
ラックス D.C.
コーエン P.S.
大腸菌K-12 gntP遺伝子は、ストレプトマイシン処理したマウス大腸内で大腸菌F-18が明確な栄養ニッチを占めることを可能にする。
Infect. Immun. 1996; 64: 3497-3503
論文で見る
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ウベダ C.
リピューマL.
ゴボーンA.
ヴィアレA.
ライナー I.
エクインダ M.
カニン R.
パマー E.G.
TLR欠損マウスの腸内細菌叢は、自然免疫の欠陥よりもむしろ家族内感染によって形成される。
J. Exp. Med. 2012; 209: 1445-1456
論文で見る
スコープス (256)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
フェルスター A.J.
ロスB.D.
ラディ M.C.
バオ Y.
グッドマン A.L.
ムーグスJ.D.
ボレンスタイン E.
ヒト腸内細菌叢におけるVI型分泌のランドスケープから、群集組成におけるその役割が明らかになった。
Cell Host Microbe. 2017; 22: 411-419.e4
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スコープス (82)
PubMed
要旨
全文
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グーグル奨学生
ヴィジャイ・クマール M.
エイトケンJ.D.
カルバーリョ F.A.
カレンダー T.C.
ムワンギ S.
スリニバサン S．
シタラマン S.V.
ナイト R．
レイ R.E.
ゲヴィルツ A.T.
Toll様受容体5欠損マウスにおけるメタボリックシンドロームと腸内細菌叢の変化。
サイエンス。2010; 328: 228-231
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
王 Q.
ガリティG.M.
タイジェJ.M.
コール J.R.
新細菌分類法へのrRNA配列の迅速な割り当てのためのナイーブベイズ分類法。
Appl. Environ. Microbiol. 2007; 73: 5261-5267
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Zhu W.
グレゴリー J.C.
オルグ E.
Buffa J.A.
グプタ N.
ワン Z.
Li L.
Fu X.
Wu Y.
Mehrabian M.
et al.
腸内細菌代謝産物TMAOは血小板の過剰反応性と血栓症リスクを高める。
Cell. 2016; 165: 111-124
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スコープス (1144)
PubMed
要旨
全文
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グーグル・スカラー
論文情報
出版履歴
掲載 2019年6月11日
受理済み 2019年5月10日
改訂版受理 2018年10月8日
受理：2018年8月27日 2018年8月27日
身分証明書
DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.05.042

著作権
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ユーザーライセンス
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図1JaxマウスとTacマウスにおける微生物群集の異なる構造
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図2JaxマウスとTaxマウスの同居下における微生物相組成の変化
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図3同居期間中の微生物叢の正常化
図3同居下における微生物叢の正常化
図4同居後のJaxマウスとTacマウスにおけるOTU変化の非対称動態
図4同居後のJaxマウスとTacマウスのOTU変化の非対称動態
図5共同飼育中のコアおよび集団特異的微生物群の動態
図5共同飼育中のコア微生物群と集団特異的微生物群の動態
図6JaxマウスとTacマウスにおけるOTU存在量の負の相関
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