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第13回 山形県科学技術奨励賞授与式
平成26年10月 1日
統合オミクスによる
腸内共生システムの研究
福田 真嗣
慶應義塾大学先端生命科学研究所
腸内環境と生体恒常性
全身の恒常性維持
遠隔臓器の
恒常性維持
腸内エコシステム
宿主細胞と腸内細菌細胞が密に相
互作用することで恒常性を維持し
ている複雑な腸内生態系
粘膜免疫細胞
腸内細菌叢
神経細胞
消化管の恒常性維持
内分泌細胞
腸内細菌数：
およそ1.0x1014個（100兆個）
ヒトの全細胞数： およそ3.7x1013個（ 37兆個）
腸内エコシステムの乱れが起因となる疾患
肥満
Wen, et al.,
Nature, 455:1109, 2008
糖尿病
Turnbaugh, et al., Nature, 444:1027, 2006
動脈硬化
肝臓がん
DMBA treatment
High Fat Diet
Normal
diet
Control
antibiotics
Control
Carnitine
Carnitine
+antibiotics
antibiotics
+DCA
Yoshimoto, et al., Nature, 499:97, 2013
Koeth, et al., Nat Med, 19:576, 2013
腸内細菌叢と脳機能に関する報告
脳の発達
行動
Heijtz, et al., PNAS, 108:3047, 2011
ストレス耐性
Bercik, et al., Gastroenterology, 141:599, 2011
自閉症
Cont
ASD
4-ethylphenylsulfate (4EPS)
S:
control
P:
ASD
P+BF: ASD+Probiotics
Bravo, et al., PNAS, 108:16050, 2011
Hsiao, et al., Cell, 155:1451, 2013
腸内細菌叢と粘膜免疫系の発達
Treg 細胞
Th17 細胞
Atarashi, et al., Science, 331:337, 2011
Atarashi, et al., Nature, 500:232, 2013
Ivanov, et al., Cell, 139:485, 2009
Treg 細胞
Geuking, et al., Immunity, 34:794, 2011
Healthy commensal
bacteria
Littman and Parner,
Cell Host Microbe, 10:
311, 2011
機能性食品摂取による腸内環境改善効果の理解に向けたアプローチ
機能性食品
効果の分子
機構の詳細?
統合オミクス解析
宿主および細菌
細胞の発現遺伝子
トランスクリプトミクス
腸管細胞
相互作用
腸内細菌叢
血中および
腸管内代謝物
メタボロミクス
多変量解析・相関解析
宿主ゲノムの修飾状態
腸内細菌叢
（メタ・エピ）ゲノミクス
宿主－腸内細菌間相互作用を明ら
かにし、食を介した腸内環境の制御
による健康維持基盤の創出
腸内細菌叢由来代謝産物が生体恒常性維持に重要
消化液
小腸
大腸
腸管腔側
腸内細菌叢
低分子化合物
（グルコースやアミノ酸など）
代謝産物
食物繊維
酢酸： Fukuda, et al., Nature, 469: 543, 2011
乳酸： Okada and Fukuda, et al., Nat. Commun., 4:1654, 2013
全身へ
腸管上皮細胞
免疫細胞
酪酸： Furusawa and Fukuda et al.,
Nature 504:446, 2013
Fukuda, et al., Semin.
Immunopathol., 36:
103, 2014
血管
生体内側
食を介した腸内環境の制御による新たな健康維持戦略
効果の分子基盤が明確な
機能性食品やサプリメント
(e.g. 食物繊維)
健康物質の供給
不健康物質の排除
粘膜免疫細胞
食習慣の改善による
健康維持・疾患予防
腸内環境検査
腸内細菌叢の
腸内共生細菌
バランス改善
神経細胞
内分泌細胞
病気ゼロの社会を目指す！