Ethnic differences in gut microbiota composition and functional capacity persist over six years in the HELIUS multi-ethnic longitudinal cohort

人間の腸内には、食物の消化を助け、免疫系を訓練し、病気から体を守るために絶え間なく働く、細菌、ウイルス、真菌による広大で目に見えない生態系が存在しています。マイクロバイオーム（微生物叢）として知られるこのコミュニティは、すべての人に同じであるわけではありません。それは遺伝、食事、ライフスタイル、そして居住地という複雑な要素の組み合わせによって形作られ、人によって大きく異なります。数十年にわたり、科学者たちは、異なる民族的背景を持つ人々が、たとえ同じ都市に住み、似たような食事を摂っていたとしても、しばに異なる微生物のコレクションを保持していることを観察してきました。この違いは単なる生物学的な好奇心の対象ではありません。それは、なぜ特定の民族グループが心臓疾患や糖尿病の高いリスクに直面することがあるのかを説明する助けとなる可能性があります。しかし、一つの重要な疑問が未解決のまま残されていました。もし異なる背景を持つ人々が、同じ都市環境の中で何年も共に暮らしているならば、彼らの腸内微生物は最終的に混ざり合うのか、それとも独自のままなのか、という問いです。

これに答えるため、研究者たちは、オランダ人、アフリカ系スリナム人、南アジア系スリナム人、ガーナ人、トルコ人、モロッコ人の6つの異なる民族グループの数千人を追跡している、アムステルダムの長期研究「HELIUS」を利用しました。研究チームは、研究開始時と6年後の参加者約2,000人から糞便サンプルを収集しました。これらのサンプルに含まれる遺伝物質を分析することで、微生物コミュニティが時間の経過とともにどのように変化したかを正確に追跡することができました。彼らは存在する細菌の種類、それらの細菌の特定の株、そして食物を分解したり抗生物質への耐性を持ったりするために微生物が用いる機能的なツールを調査しました。その目的は、西欧型の都市で5年半を過ごすことが、グループ間の根深い違いを消し去るのに十分であるかどうかを確認することでした。

研究結果は、腸内マイクロバイオームは動的で常に変化しているものの、民族間の違いは驚くほど頑固であることを明らかにしました。6年間の期間中、研究者たちは、特にモロッコ系のグループの微生物が他のグループよりも大きく変化した一方で、オランダ系と南アジア系スリナム人のグループは比較的安定していたことを観察しました。こうした個々の変化にもかかわらず、各民族グループの独特な微生物のシグネチャー（特徴）は存続していました。アムステルダムで何十年も暮らした後でも、南アジア系スリナム人の参加者の腸内細菌は、オランダ人のものとは明らかに異なっていました。研究では、もしこれらの違いが観察された速度で消失していくとすれば、グループ間の差異が開始時の半分になるまでには、およそ20年を要すると算出されました。このことは、マイクロバイオームを形作る力――おそらく長年の文化的食習慣、家族の伝統、そしておそらく住居や幼少期の曝露といった要因の組み合わせ――が、6年間という期間における共通の都市環境の影響よりもはるかに強力であることを示唆しています。

また、研究者たちは、個人の腸内で変化を駆動するのは、民族性というよりも、健康状態や薬の使用であることを見出しました。2型糖尿病を発症したり、高血圧や糖尿病の薬などの特定の薬剤を服用し始めたりした参加者は、時間の経過とともに微生物コミュニティのより大きな変化を示しました。例えば、糖尿病を患っている人々は、疾患のない人々と比較して、腸内細菌の劇的なターンオーバー（入れ替わり）を経験しました。これは、民族性が個人の腸の状態の舞台を設定する一方で、重大な健康上の出来事や医学的治療が、その劇における主要な役者となって大きな変化を引き起こすことを示しています。

さらに深く掘り下げ、研究チームは、最も興味深い変化のパターンを示したAlistipes putredinisという種に焦点を当てました。研究開始時、この細菌はオランダ系の参加者には一般的でしたが、南アジア系スリナム人の参加者にはほとんど見られませんでした。6年間で、南アジア系スリナム人のグループはこの細菌をより頻繁に獲得し始め、オランダ系のレベルに近づきました。しかし、この収束は種自体の存在に限られていました。研究者がその種の中の細菌の遺伝的構成、つまり特定の「株」を調べたところ、それらの株は依然として明確に異なっていることが分かりました。南アジア系スリナム人の参加者は新しい株を獲得しましたが、それらの株は既存のものを置き換えるような形で民族的な違いを消し去ることはありませんでした。その代わりに、両グループは同じ細菌であっても異なる遺伝的バージョンを保持し続けました。

研究チームはまた、食物を分解するための酵素、すなわち微生物の機能的な能力についても調査しました。オランダ系の参加者は一般的に複雑な植物繊維を分解する能力が高い傾向にありましたが、南アジア系スリナム人は異なるパターンを示していました。時間の経過とともに、いくつかの機能的な違いはわずかに縮まりましたが、全体的な隔たりは広いままでした。同様に、抗生物質耐性遺伝子（抗生物質への曝露下で細菌が生き残るための遺伝的指示）についても検討したところ、両グループにおいて6年間で総量は減少しました。これはおそらく、オランダにおける抗生物質使用の一般的な減少を反映しています。しかし、存在する特定の種類の耐性遺伝性はグループ間で異なったままであり、オランダ系参加者は南アジア系スリナム系参加者よりも多様な耐性遺伝セットを保持していました。

結局のところ、本研究は、人間の腸内マイクロバイオームを、個人の背景の刻印を非常に長い間持ち続ける、回復力のあるシステムとして描き出しています。現代的な都市に住み、同じ食料供給を共有することは、マイクロバイオームを新しい方向へと押し進めることはあっても、文化、遺伝、歴史によって確立された深い根を持つ違いを急速に消し去ることはありません。この研究は、当面の間、同じ都市に住む異なる民族グループの腸内マイクロバイオームは、個別のままであり続けることを示唆しています。これは医学研究にとって重要な意味を持ち、腸の健康を研究したり、糖尿病のような疾患に対する治療法を開発したりする際、科学者たちは、共通の環境によって全員の生物学が同一になると想定するのではなく、これらの持続的な民族的な違いを考慮に入れなければならないということを思い出させてくれます。腸内マイクロバイオームとは、言わば、私たちが何者であり、どこから来たのかという記憶なのです。