Integrated Analysis of Gut Microbiota Dysbiosis and microRNA-155/microRNA-20a Expression Across Multiple Sclerosis Disease subtypes: Comparison with Controls
本研究は、腸内細菌叢のディスバイオーシスおよび循環miR-155/miR-20aの発現プロファイルが多発性硬化症のサブタイプ間で異なり、二次性進行型多発性硬化症において最も深刻な変化を示すこと、ならびに、統合された微生物-miRNAシグネチャーが臨床フェノタイプを対照群から識別するための高い診断精度を提供することを実証している。
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多発性硬化症は、身体の免疫システムが、脳や脊髄にある神経線維を保護する被膜を誤って攻撃してしまう疾患です。この損傷は、筋肉にどのように動くべきか、どのように感じるべきかを伝える信号を乱し、その結果、人によって大きく異なる幅広い症状を引き起こします。医師たちは、遺伝と環境が誰がこの病気になるかに役割を果たしていることは分かっていますが、なぜそれが始まり、どのように時間の経過とともに変化するのかという正確な理由は謎のままです。近年、科学者たちは、ヒトの腸内に生息する数兆個もの微小な細菌、すなわち腸内細菌叢（マイクロバイオータ）を詳しく調査し始めています。これらの微生物は単なる同居人ではなく、免疫システムと絶えず相互作用し、免疫が「味方」と「敵」を区別できるように訓練する手助けをしています。これらの細菌と並行して、身体はmicroRNAと呼ばれる微小な分子を用いて、遺伝子の「調光スイッチ」のように機能させ、炎症を制御するために特定のタンパク質の生成を強めたり弱めたりしています。研究者たちの大きな疑問は、腸内の細菌の構成とこれらの遺伝的スイッチの活動が、多発性硬化症の異なる形態と関連しているのか、そして両方を組み合わせて見ることで、医師がこの疾患の異なるタイプを判別する助けになるのかどうかということでした。
イランの研究チームは、240人を6つの等しいグループに分けて研究することで、この問いに答えようと試みました。これら4つのグループは、異なる段階の多発性硬化症の患者で構成されていました。具体的には、初発の単独発作、症状が再発と寛解を繰り返す再発寛解型、そして回復することなく徐々に悪化していく2つの進行型の患者です。残りの2つのグループは、他の神経学的疾患を持つ人々、および神経学的な問題のない健康なボランティアです。科学者たちは、存在する細菌の種類を数えるために糞便サンプルを収集し、炎症に関与することが知られている2つの特定のmicroRNA、miR-155とmiR-20aのレベルを測定するために血液サンプルを採取しました。彼らは、腸内細菌とこれらの遺伝的マーカーが、疾患の初期段階から最も深刻な形態へと進行するにつれて、特定の様式で変化するかどうかを確認したいと考えました。
結果は、腸内環境と遺伝的スイッチが、実際に疾患の段階に応じて異なっていることを示しており、最も劇的な変化は進行型の疾患において見られました。最も進行した段階の患者において、研究者たちは、腸の健康を維持し炎症を抑えるのに役立つ有益な細菌の数が大幅に減少していることを見出しました。同時に、炎症に関連しやすい細菌が増加していました。この変化は、血液中の2つのmicroRNAのレベルの変化を伴っていました。炎症を促進する傾向があるmiR-155のレベルは、健康な人と比較して患者で高くなっていました。逆に、免疫系を鎮めるのに役立つmiR-20aのレベルは患者で低く、進行型の患者において最も低くなっていました。
研究者がこれらのマーカーがどの程度グループを識別できるかを確認したところ、特定の細菌が進行型の疾患を特定する上で非常に優れていることが分かりました。Bacteroidetesとして知られる特定の細菌グループは、進行期の患者では非常に低くなっており、健康な人とほぼ完璧な精度で区別することができました。同様に、miR-20aのレベルは、再発寛解型および一次進行型の患者を健康な対照群から分けるのに非常に効果的でした。また、この研究は、細菌と遺伝的マーカーの間の明確なつながりも明らかにしました。患者で減少していた有益な細菌は、鎮静効果のあるmiR-20aの高いレベルと関連しており、一方で炎症を引き起こす細菌は、炎症促進的なmiR-155の高いレベルと関連していました。これは、腸内細菌の状態がこれらの遺伝的スイッチの設定に影響を与えている可能性があり、それが疾患を進行させるサイクルを生み出している可能性があることを示唆しています。
おそらく最も重要なことは、研究者たちが、細菌とmicroRNAを個別に観察するよりも、両方を一緒に見る方が、より明確な全体像が得られることを見出した点です。腸内細菌と血液マーカーのデータを組み合わせることで、極めて高い精度で多発性硬化症の異なるタイプを区別するプロファイルを作成することができました。例えば、特定のFirmicutesとBacteroidetesの組み合わせは、再発寛解型の患者と二次進行型の患者を、0.9881という精度スコア（AUC）で分離しました。これは、この疾患が単一の病態ではなく、それぞれが独自の腸内細菌と遺伝活動のシグネチャーを持つ、異なる生物学的状態の集合体であることを示唆しています。
これらの知見は、多発性硬化症の異なる段階を理解し、潜在的に診断するための有望な新しい方法を提供しますが、研究者たちは、これがあくまである時点でのスナップショットであることに注意を払っています。この研究は特定の地域の人々を対象に行われたものであり、これらの変化が疾患の進行を引き起こしている真の原因なのか、それとも単なる副作用に過ぎないのかを確認するためには、より大規模なグループで長期間にわたって検証する必要があります。著者らは、食事などの手段を通じて腸内細菌を変化させることが、これらの遺伝的マーカーを変化させ、疾患の進行を遅らせることができるかどうかを、今後の研究で探求すべきであると示唆しています。現時点では、この研究は、腸と免疫系が多発性硬症において深く結びついているという考えの強力な基礎を提供しており、異なる形態の疾患を判別する方法、そしておそらく将来的にそれらをより効果的に治療する方法についての新たな手がかりを与えています。
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