日本大阪大學、東京工業大學、東京大學和慶應義塾大學組成的研究小組以多發性息肉（腺瘤）患者和大腸癌患者爲物件，收集其冷凍糞便，進行了宏基因體學分析和代謝組學分析。透過分析，在多發性息肉（腺瘤）患者和極早期大腸癌（粘膜内癌）患者的糞便中發現了特徵性細菌和代謝物。相關研究成果已於6月7日在美國科學雜誌《自然醫學》（Nature Medicine）上公開。
大腸癌是由大腸息肉（腺瘤）和粘膜内癌一步步演變而來的（多階段癌變）（圖1）。以前雖然在晚期大腸癌中發現過幾種相關細菌，但一直不清楚隊形變換成晚期之前的階段、即大腸息肉（腺瘤）和粘膜内癌階段的相關細菌及代謝物。
圖1：癌症的多階段癌變與腸道環境的變化
隨着病情由息肉（腺瘤）向粘膜内癌、相對早期的癌症（Stage I/II）及晚期癌症（Stage III/IV）隊形變換，繁殖的細菌和代謝物（Bile acids：膽汁酸，Amino acids：氨基酸，Isovalerate：異戊酸等）會動態變化。本次研究新確定了大腸癌初期（腺瘤、粘膜内癌）的相關細菌和代謝物。
研究小組以接受大腸內視鏡檢查（大腸鏡）的616名受檢者爲研究物件，圍繞其飲食等生活習慣實施了問卷調查，並收集了冷凍糞便和大腸鏡檢查結果等臨牀資訊。針對冷凍糞便實施了宏基因體學分析和代謝組學分析，調查了不同癌症階段的腸道環境特徵。
調查發現，在不同的癌症階段，糞便中增加和減量的腸道細菌大不相同（圖1）。尤其是在大腸癌的多階段癌變程序中，與大腸癌有關的細菌大致可以分爲兩種模式。
第一種是從粘膜内癌階段開始增加，隨着病情的進展逐漸增多的細菌。主要爲具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）和消化鏈球菌（Peptostreptococcus stomatis）等，已經有報告顯示這些細菌在晚期大腸癌中增多。
第二種是僅在多發性息肉（腺瘤）和粘膜内癌階段增多的細菌——極小阿託波氏菌（Atopobium parvulum）和齲齒放線菌（Actinomyces odontolyticus）（圖2），研究表明，這些細菌在大腸癌的發病初期就與疾病有關。
圖2：在癌變早期（腺瘤和粘膜内癌）增加，隨着癌症的進展而減量的細菌（代表示例）
與健康人相比時的顯著差異 ＋：P<0.05，＋＋：P<0.01，＋＋＋：P<0.005（縱軸表示糞便中的細菌相對量）
研究表明，雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）的細菌羣會在粘膜内癌階段減量。另外，作爲丁酸產生菌的多毛毛螺旋菌（Lachnospira multipara）和挑剔真桿菌（Eubacterium eligens）從粘膜内癌階段到晚期大腸癌階段一直持續減量。
此外，研究小組還透過代謝組學分析發現，患有多發性息肉（腺瘤）的患者，腸道内大量存在名爲脫氧膽酸的膽汁酸。患有粘膜内癌的患者與健康人相比，糞便中的異白胺酸、白胺酸、纈胺酸、苯丙胺酸、酪胺酸和甘胺酸等氨基酸增加。而晚期大腸癌患者的支鏈脂肪酸——異戊酸增加（圖3）。
圖3：大腸癌的多階段病灶與代謝物（代表示例）
粘膜内癌（S0）階段的特點是，氨基酸中的分枝鎖氨基酸（異白胺酸、白胺酸和纈胺酸3種）及芳香族氨基酸——苯丙胺酸和酪胺酸明顯增加。膽汁酸中的次級膽汁酸——脫氧膽酸在多發性息肉（MP）階段增加，初級膽汁酸——甘氨膽酸和牛磺膽酸在粘膜内癌（S0）階段增加。而支鏈脂肪酸——異戊酸在晚期大腸癌階段增加。（縱軸表示糞便中的代謝物質量nmol/g）＜簡稱＞H：健康者，MP：多發性息肉（腺瘤），S0：粘膜内癌，SI/II：Stage I和Stage II，SIII/IV：Stage III和Stage IV
（日文全文）
文：JST客觀日本編輯部
