ヒト腸内環境超多次元データの統合による大腸がんシグナル検出

整合超多维人体肠道环境数据进行结直肠癌信号检测

• 批准号: 16J10135
• 负责人: 水谷 紗弥佳
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10135/
• 关键词: 大腸がん; 腸内細菌; メタゲノム; メタボローム; アミノ酸; 腸内メタゲノム; 腸内メタボローム; 腸内環境; 疫学データ

国立がん研究センターと共同収集している大腸がんの臨床データ・疫学データ・糞便メタゲノムデータ・糞便メタボロームデータからなる超多次元データの統合解析手法の開発と腸内環境から見た大腸がんのシグナル検出を目的として研究を進めた。腸内メタゲノムデータは、ショットガンシーケンス法により現在までに1,019被験者の腸内細菌配列データを取得し、東京工業大学山田研究室の解析パイプラインにより細菌の系統組成と遺伝子組成を計算している。腸内メタボロームデータは、共同研究先の慶応義塾大学でCETOF-MS法により517化合物について現在までに457被験者のデータを取得している。研究実施計画に基づき、317被験者（健常者127人、ポリープを有する患者40人、Stage 0の患者27人、Stage I/IIの患者69人、Stage III/IVの患者54人）の腸内メタゲノムデータから同定した約9,000種の腸内細菌種と約6,000個の腸内細菌遺伝子群、および、同じ患者の腸内メタボロームデータから同定した517化合物を因子として、がんの腸内環境を健常者のそれと分別する二値分類器を構築し、がん患者と健常者の分類に大きく寄与する細菌種、遺伝子、化合物を特定した。特に、Stage 0を見分けるシグナルとして、分枝鎖アミノ酸や芳香族アミノ酸と、それらの代謝に関与する遺伝子を新規に特定した。これらのシグナルは、既知の大腸がん危険因子（性別・年齢・BMI・飲酒・喫煙）よりも高い分類精度を達成した。また、生命知識データベースを用いて分枝鎖アミノ酸や芳香族アミノ酸の生合成経路と分解経路について、大腸がんと関係のある細菌遺伝子と腸内代謝物による代謝経路の再構築を行った。上記の結果は、Nature Medicineに投稿し、平成31年4月に受理された（In Press）。

The National Research Institute for the Development of Integrated Analytical Methods for the Detection of Intestinal Environment in the Large Intestine The distribution of intestinal bacteria in 1,019 patients was obtained by the method of intestinal bacteria distribution analysis, Yamada Laboratory, Tokyo Institute of Technology. The CETOF-MS method was used to study the 517 compounds in the intestine, and the 457 compounds in the intestine were obtained. Research and implementation plan base number, 317 victims (127 healthy, 40 Stage 0 patients, 27 Stage 0 patients, 69 Stage I/II patients, and 54 Stage III/IV patients). About 9,000 intestinal bacterial species were identified. About 6,000 intestinal bacterial subspecies were identified. 517 Compound identification factors for patients with intestinal tract diseases and for healthy individuals were used to construct two separate classifiers for classification of bacterial species, pathogens and compounds. In particular, Stage 0 can be seen as a new regulation for acid, aromatic and metabolic reactions. The risk factors (gender, age, BMI, alcohol consumption, smoking) are known to be high in classification accuracy. In addition, life knowledge is used to branch and lock acids, aromatic acids, biosynthetic pathways, catabolic pathways, large intestine, bacterial pathogens, intestinal metabolites, and metabolic pathway reconstruction. The above results were submitted to Nature Medicine and accepted in April 2013 (In Press).

项目成果

Dynamics of the human gut microbiome along colorectal cancer progression

人类肠道微生物群在结直肠癌进展过程中的动态

• 发表时间: 2018
• 作者: 藤澤幸太郎;佐藤裕史;水谷紗弥佳
• 通讯作者: 水谷紗弥佳

腸内メタゲノム・メタボロームデータを用いた大腸がんの腸内細菌叢の解析

利用肠道宏基因组和代谢组数据分析结直肠癌肠道微生物群

• 发表时间: 2017
• 作者: 藤澤幸太郎;佐藤裕史;水谷紗弥佳;水谷紗弥佳
• 通讯作者: 水谷紗弥佳

Metagenomic and metabolomic analyses reveal distinct stage-specific phenotypes of the gut microbiota in colorectal cancer

• DOI: 10.1038/s41591-019-0458-7
• 发表时间: 2019-06-01
• 期刊: NATURE MEDICINE
• 影响因子: 82.9
• 作者: Yachida, Shinichi;Mizutani, Sayaka;Yamada, Takuji
• 通讯作者: Yamada, Takuji

Metabolic shifts along the colorectal adenoma-carcinoma sequence

沿着结直肠腺瘤-癌序列的代谢变化

• 发表时间: 2018
• 作者: Yuichiro Nishimoto;Sayaka Mizutani;Takeshi Nakajima;Fumie Hosoda;Hikaru Watanabe;Yutaka Saito;Tatsuhiro Shibata;Shinichi Yachida;Takuji Yamada;水谷紗弥佳
• 通讯作者: 水谷紗弥佳