FMTのゴールは? 移植回数と事前抗生剤投与が菌の生着に与える影響

ちひろです。

今日の論文は、正直みなさんに紹介すべきなのかどうか非常に迷いました。
なぜなら、難しい論文を読むくらいなら、お昼寝したいような気分だったからです。(会社員の反面教師)

というのは半分冗談で、事前処置に抗生剤を使っているからです。
最近、この方法増えてきているんですよね。

でも紹介するからには、できるだけ中立的な立場で、この論文で伝えられていることをお届けしますね!

移植回数と事前抗生剤投与が菌の生着に与える影響

こちらが原文です。
Microorganisms | Free Full-Text | Engraftment of Bacteria after Fecal Microbiota Transplantation Is Dependent on Both Frequency of Dosing and Duration of Preparative Antibiotic Regimen | HTML

Taylor S. CohenさんやVancheswaran Gopalakrishnanさんが主な執筆者でして、彼らの所属はMicrobiome Discovery, Microbial Sciences, BioPharmaceuticals R & D, AstraZeneca, Gaithersburg, MD 20878, USAとのことです。

なんか所属が難しいんですが、アメリカのアストラゼネカ(製薬企業)の、生物製剤研究・開発部の人のようです。大学の研究チームじゃないんですね! 意外。

論文概要

  • SPFマウスを用い、FMTの生着試験を行った。
    ※SPFマウス…マウス固有の病原体を保有していないマウス
  • 抗生剤の事前投与は3日間と3週間の2種類、その後1回あるいは5回のヒト由来のFMTを実施し、長期的に便を16S rRNAシークエンス(いわゆる次世代シーケンサー)で追跡した。
  • 多様性の回復は3日間抗生剤投与群が早かった一方、ドナーの腸内細菌叢に似通った結果になったのは、3週間抗生剤投与後に5回のFMTを行った群だった。

背景と目的

腸内細菌たちが宿主の免疫システムなどに重要な役割を果たしているのはご存知のとおりで、そのバランスに乱れが生じることでいろんな病気が引き起こされていることも多々報告されています。

そんな中、腸内フローラバランスが乱れた状態(dysbiosis)を回復するため、FMT(便移植、腸内フローラ移植)という方法が試されており、Clostridium Difficile感染症、がん、潰瘍性大腸炎に至るまで幅広い疾患において臨床試験が行われています。

ヒトの臨床試験に先立って当然動物実験が行われるわけですが、無菌マウスでFMTの試験を行うには、いろいろと障壁があるらしいです。
無菌マウスは、B細胞、T細胞、IgAなどの免疫機構の働きが正常ではなく、腸の粘液層も未熟で、疾患への影響をうまく観察できないこともあります。

そういった理由で、この実験ではSPFマウスという、菌はいるけれどもマウス固有の病原体を保有していないマウスを用いています。

そんでもって、未だ確立されていない「FMTによる菌の生着」という側面から、抗生剤の事前投与やFMTの回数によっていろいろ試してみようというのがこの実験の主旨です。

方法

生まれて6週間のマウスたちは、下記の6グループに分けられました。
それぞれに割り当てられたマウスは5匹ずつなんで、全部で30匹ですね。

手作り画像なんで、微妙にずれてるのは大目に見てね。

G1:3日間抗生剤投与、FMTなし
G2:3日間抗生剤投与、FMT1回
G3:3日間抗生剤投与、FMT5回
G4:3週間抗生剤投与、FMTなし
G5:3週間抗生剤投与、FMT1回
G6:3週間抗生剤投与、FMT5回

30匹のマウスたちに対して、下記のそれぞれのポイントで、腸内フローラ解析や、短鎖脂肪酸などの代謝産物測定が行われました。

T0:最初
T1:抗生剤投与後、FMT前
T2:抗生剤投与後、FMT直後
T3:FMT1週間後
T4:FMT2週間後
T5:FMT3週間後
FMTはすべてT1とT2の間に行われています。

論文内にわかりやすいスケジュールの図解もあるんで、よかったら見てください。

結果

実験結果は「多様性の回復」「ヒトの菌が生着したか」「増えた菌の種類」の3つの観点から書かれています。

多様性の回復度合い

抗生剤投与後のT1-T2の期間は、どのマウスも腸内細菌の多様性が低下しましたが、T2-T5の期間でどれも回復に転じました。

よかった〜。ほんまによかった〜。
回復に転じへんかったら、マウスに申し訳なくて自分も抗生剤投与されて多様性失って、それでも罪は償われへんくて、大好きなスイカを一週間食べずに生きるとかせなあかんとこやった。

G1-G3のグループのマウスたちは、概ねもとの多様性を回復し、むしろ移植されたヒトのドナーよりも高い多様性を回復しました。
一方、G4-G6のグループのマウスたちは、T5に至っても低い多様性にとどまりました。

えっ。
さっき、みんな多様性回復したって言ったのに…
詳しくはFigure 2のAの図を見てみてください。

G1とG2>G3>G6>G4とG5
って順番になってて、G4-G6の子たちはほんまに気の毒な感じになってる。
G5とG6はFMTもしたのにな…

最悪や…
自分も抗生剤投与されて、スイカも一週間我慢せなあかんくなった…(自分のことしか考えてない自分勝手なヒト代表かよ)

ヒトの菌が生着した度合い

ちょっとここで質問なんですけど、Amplicon sequence variants (ASVs)って知ってます?
わたしはまったく知らないんですが、ググってみると「アンプリコン配列変異体」って出てくるんです。

さらにその説明として、

Amplicon sequence variant (ASV) is a term used to refer to single DNA sequences recovered from a high-throughput marker gene analysis. These amplicon reads are created following the removal of erroneous sequences generated during PCR and sequencing. This allows ASVs to distinguish sequence variation by a single nucleotide change.
(ハイスループットマーカー遺伝子分析から回収された単一のDNA配列を指すために使用される用語です。これらのアンプリコンリードは、PCRおよびシーケンス中に生成された誤ったシーケンスを削除した後に作成されます。これにより、ASVは単一のヌクレオチド変化によって配列変異を区別することができます。)

Amplicon sequence variant – Wikipedia

え、つらすぎ…
意味不明にもほどがある。

でも論文を読んでみると、なんとなく意味がわかります。
要はASVってのは、遺伝子レベルで「これ人間の菌」「これマウスの菌」ってのが判断できるみたいです。

実験では、移植した菌液に含まれているASVをヒトのASV、移植前のマウスにだけ見られたASVをマウスのASVとしています。

結果、G3とG6のマウス間の比較では、両方ともT3期でヒトASVが多く、G6のマウスのほうがヒトのASVを多く有していました。(73対28)

T2-T5期におけるマウス自身のASVの再発現に関しては、G2グループで75%、G3グループで50%だったのに対し、G6グループでは25%にとどまりました。

えーっと、何がG2なんかG3なんかわからんようになってきましたね。
おさらい載せときます。

G1:3日抗生剤投与、FMTなし
G2:3日抗生剤投与、FMT1回
G3:3日抗生剤投与、FMT5回
G4:3週間抗生剤投与、FMTなし
G5:3週間抗生剤投与、FMT1回
G6:3週間抗生剤投与、FMT5回

T0:最初
T1:抗生剤投与後、FMT前
T2:抗生剤投与後、FMT直後
T3:FMT1週間後
T4:FMT2週間後
T5:FMT3週間後
FMTはすべてT1とT2の間に行われています。

増えた菌の種類

ヒトのドナーに多かった菌の種類として、Firmicutes門(特にLachnospiraceae科)の菌たちが挙げられています。

これらの菌をしっかり引き継いだのは、G3とG6の「FMTを5回行ったグループ」でした。

面白かったのは、どちらのグループでも抗生剤投与後にほぼ死に絶えていたBacteroides門の菌たちが、FMT直後から回復し始めたこと。ヒトの移植菌液にはBacteroides門以上にFirmicutes門がいたにもかかわらず。
これは推測ですが、抗生剤により消え去っていたと思われたマウス自身のBacteroidesたちを、ヒト由来のBacteroidesたちが刺激し、回復させたのでしょうか。

生着する、とはそもそもどういうことか

この論文の結論として、FMTを何度も行うことと、事前の抗生剤投与を実施することは、菌を生着させるうえで有用な選択肢となりうるとされています。

さて、ここで「生着」の意味をちょっと考えてみたいと思います。

この実験で示されているのは「移植したヒトのドナーの菌が、移植後にどれだけ残っているか」という評価軸による生着です。

乱れた腸内細菌のバランスを、ドナーの腸内細菌に塗り替える(=生着?)ことで、腸内フローラバランスは回復し、健康を取り戻せるはずだという仮説がそこにはうかがえます。

その考え方が正しいのかどうか、わたし自身も判断できないし、きっとこの分野全体でまだハッキリしていないことなんでしょう。

この論文の結論は、こう言い換えてもいいのではないでしょうか。
「もともとレシピエント(ここではマウス)が持っている腸内フローラを一旦消し去り、ドナーの腸内フローラバランスにごっそり入れ替えたいなら、この方法が有効」と。

このやり方がベストなのか、それともゲームのように「リセットして新しいライフでゲームスタート」みたいな方法が実は後々なにか悪い影響を引き起こすのかは、長い時間をかけて実験してみないとわからないように思います。

私たちの移植の考え方

もしかしたら、ほんまにどうしようもなく乱れきった腸内フローラバランスには、このくらいの荒療治が必要なんかもしれん。

マウス実験なので、もちろん「この方法でめっちゃ腹具合よくなったわ〜!」(移植を体験したマウスさんの声)みたいなのは記述されていないんですが、抗生剤投与による何らかの悪影響ってなかったんかなとちょっと思うんです。

そもそも、これだけ多くの疾患と腸内フローラバランスの関連が報告されていて、
腸内フローラバランスが乱れた原因として抗生剤投与が挙げられているのに、
なぜさらに「追い抗生剤」せなあかんのやろう。追いチーズとか追いソースみたいやん。

悪く言いたくないし、この論文書いたアストラゼネカの人らも、薬を売らなあかんというプレッシャーと戦いながら真摯に研究してはるんやと思う。
それでも、論文内でも示されているみたいに、抗生剤を投与するほど多様性が回復しにくくなっているなど、デメリットが無視されるべきじゃないはず。

シンバイオシス研究所、および連携している一般財団法人腸内フローラ移植臨床研究会では、抗生剤の事前投与は行っていません。
たとえそれで移植回数が増えてしまっても、ドナーのもともと持っていた菌たちを生かしておきたいんです。

それに、わたしたちは「腸内細菌を塗り替える」というイメージではなく、
「援軍を送り込もう」というコンセプトで行っています。

論文内でも触れられているように、ドナーから菌を迎えると、レシピエント(移植された側)の腸にいた類似の菌たちが元気になります。
「仲間が来た〜。我々、あと5人しか生き残ってなかったから助かった!」となるわけです。それがわたしたちの狙い。
もともと自分の持っていた菌たちが元気になってくれるほうが、そりゃいいです。

今のところ、1回のFMTよりも何度も行うほうが効果的というところは、賛成です。
これ、回数減らしたいんですが、現時点ではやっぱり難しい。
大腸内視鏡ではなく、患者さんの負担が少ないカテーテル移植にしているのも、何度も行うことを前提としているからという面があります。

今回の論文について、菌職人の清水さんにコメントをもらいました。

清水

我々の方法でFMTを行っていただくと結論は変わってくると思います。薬剤による菌たちの抑制は一時的には効果があっても、長期的には菌交代現象に代表されるようにマイナス面の方が大きくなります。我々のFMTは「種の区別」よりも「融合・共生」に効果を期待しているので、「生着面積を広げるFMT」という意味ではコンセプトから外れますね。

一部の大学は当該論文のような考え方をして他の大学や国に働き掛けているので、難しいかもしれませんが、我々も世界に認められるような学術的な集団になることが急がれると思っています。

「生着面積を広げるFMT」という新しいワードが出てきましたね。
ただでさえ長いブログになってるのに、どうしよ。

簡潔に説明しますと、弊所の菌液はNanoGAS™というウルトラファインバブル(UFB)水を使っているんです。
患者さんの腸は菌たちの住処が減ってしまっていることが多いんですが、
NanoGAS™を溶媒に使うことによって、抗生剤のように「他の菌を排除」するのではなく、物理的に腸の中に菌たちの住処を増やそうよ、というコンセプトです。

さらっと書いてしまいましたが、自信持ってやっています。

FMTにもいろんな方法がありますが、いつか「標準法」が確立されていくでしょう。
短期的にも、長期的にも、患者さんがよくなって喜んでもらえるような方法が、ちゃんと正当に評価されていきますように。

この記事を書いた人

ちひろ
ちひろ研究員・広報(菌作家)
自分の目で見えて、自分の手で触れられるものしか信じてきませんでした。
でも、目には見えないほど小さな微生物たちがこの世界には存在していて、彼らがわたしたちの毎日を守ってくれているのだと知りました。
目に見えないものたちの力を感じる日々です。
いくつになっても世界は謎で満ちていて、ふたを開けると次は何が出てくるんだろう、とわくわくしながら暮らしています。
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《特許出願中》
腸内フローラ移植

腸内フローラを整える有効な方法として「腸内フローラ移植(便移植、FMT)」が注目されています。
シンバイオシス研究所では、独自の移植菌液を開発し、移植の奏効率を高めることを目指しています。(特許出願中)