腸内マイクロバイオーム：古くからの仮説から数百万ドル規模の産業へ
体内のどの臓器が重さ2kgあり、平均的な人間の脳よりも大きいでしょうか。腸内マイクロバイオームは最初に思いつく回答ではありませんが、実際には人間の生理と病理に大きな影響を与えることから、「忘れられた臓器」と呼ばれています。
20世紀にロシアの微生物学者でノーベル賞受賞者のエリー・メチニコフは、ヨーグルトに含まれる宿主に優しい細菌を使って腸内マイクロバイオームを操作し、健康を増進し老化を遅らせる可能性に初めて着目しました。この古くからの仮説は、フォーブス誌が2010年代を「マイクロバイオームの10年」と名付けたことから、数百万ドル規模のindustryに成長しました。世界のヒトマイクロバイオーム市場は2023年に2億6,900万ドルの価値があると推定され、2029年までに13億7,000万ドルに達すると予測されており、その間に31.1%のCAGRで成長します。
腸内マイクロバイオームの健康への影響
ヒトの腸内に存在する4つの主要な門は、フィルミクテス門（乳酸菌を含む）、バクテロイデテス門、アクチノバクテリア門（ビフィドバクテリアを含む）、およびプロテオバクテリア門です。ヒトのマイクロバイオータは、消化管と密接な協調関係にあります。消化管の成熟の支援、病原体や毒素に対するバリア機能の提供、免疫システムの発達促進という5つの主要な機能を発揮します。
- 消化の促進。
- 消化管の成熟の支援。
- 病原体と毒素に対するバリア機能の提供。
- 免疫系の発達を促進する保護的な役割の提供。
- ビタミンBなど必須ビタミンの合成の補助。
腸内マイクロバイオームにコードされた広範な遺伝物質は、さまざまな代謝能力を持つ酵素を合成し、短鎖脂肪酸、胆汁酸、トリプトファンおよびインドール誘導体、神経伝達物質など、宿主の重要な機能を維持することが可能です。
腸内マイクロバイオームの乱れは、消化器系疾患(炎症性腸疾患など)、神経変性疾患、代謝障害、がんなどの病理学的プロセスを引き起こす可能性があります。より具体的には、腸と中枢神経系は現在、腸脳軸（GBA）を介して通信することが知られています。ほとんどの胃腸疾患は、遺伝的要因と環境要因の両方によって影響を受けるGBA内の伝達の変化に起因します。GBAは、メンタルヘルスと消化器系の健康に関連する障害のリストが増え続ける新しい治療法の開発にとって魅力的なターゲットです。
腸内マイクロバイオーム研究のトレンド
CASは、腸 / 腸内マイクロバイオーム / マイクロバイオータに関連する25万件以上の科学論文（主にジャーナルと特許）を特定し、そのうち約15,000件が精神の健康と腸の健康の様々な側面に関するものです。マイクロバイオーム関連文献はここ10年で急激に増加し、1997年から2022年にかけてジャーナル文献は着実に指数関数的増加を示しています（図1）。特許件数は2004年まで急速に伸びましたが、これは初期の知識の蓄積および特許取得可能な出願への移行に相関していると考えられます。その後は出願は停滞しています（図1）。
メンタルヘルスと腸の健康を対象とした腸内マイクロバイオーム研究に関連する主要出版物の概念（合計約4500件）を調べたところ、「免疫」（4000件以上の文献）と「腸内マイクロバイオーム」（3500件以上の文献）がこの分野で最も注目されている概念であることが判明しました。2021年から2022年にかけて「腸と脳の関係」という概念が最も大きく増加しました（図1）。
腸内マイクロバイオームと精神疾患、代謝・消化器系疾患、心血管・神経変性疾患、各種癌、免疫・自己免疫疾患との間には、相関関係が存在していることが確認されました（図2）。
分析された論文で特に注目のトレンドとなっているのは、マイクロバイオームの構成比が不均衡になり、最終的に病的変化を引き起こすdysbiosis（腸内毒素症）でした。その他にも、うつ病、アルツハイマー病、パーキンソン病、神経変性などがの注目のトピックとなっています（図3）。
マイクロバイオーム業界における中心的存在
2022年の報告書は、130社を超えるマイクロバイオーム企業が、さまざまな開発段階にある200を超えるパイプライン治療法を評価していると推定しています。ジャーナルについては、それを刊行している学術機関の上位は大学および研究機関で、中でもユニバーシティ・カレッジ・コーク、中国科学院、カリフォルニア大学、そしてマクマスター大学などが研究を牽引しています。
特許関連の活動については、大学と医療センターではカリフォルニア大学やジョンズ・ホプキンス大学などが、そして特許譲受人ではアレスメディカルやメルクが上位を占めています（図4）。
マイクロバイオーム研究に対する民間の投資は急成長しており、これによりプレバイオティクス、プロバイオティクス、および腸内マイクロバイオーム全般の臨床的可能性が支えられています。この業界における年間平均投資額は、2014年～2017年の約20億ドルから、2021年には200億ドル強に拡大しています。この投資データは、バイオティクスと治療領域における将来性に対して、商業的関心が最近高まってきていることを明確に示しています。
フランスのベンチャーキャピタルグループSeventure Partners、米国のライフサイエンスイノベーターFlagship Pioneering、英国のバイオテクノロジー企業Microbiotica、スウェーデンのプロバイオティクス企業Biogaiaなど、注目すべき企業が積極的に投資を行っています。
メンタルヘルスと消化器疾患の治療に関する臨床試験の情勢
消化器疾患と精神疾患の両方を対象にしたバイオティクス研究では、完了済および現在進行中の臨床試験のうち、いくつか注目すべきものがあります（表1）。
表 1.消化器系疾患および精神疾患におけるバイオティクスの使用について調査する完了済み/進行中の臨床試験。
腸だけにとどまらない、広がるマイクロバイオームの可能性
過去10年間で、私たちが常在細菌をどのように捉え、それらが私たちの健康にどのような影響を及ぼしているのかが大きく変化しました。消化器系疾患や精神疾患の予防と治療にマイクロバイオーム療法を利用することを検討する広範な研究活動が行われており、製薬会社の関心も高まっています。バイオテクノロジー企業、学術機関、製薬企業間の実質的な協力関係が見受けられます。このように、研究の進展に伴い、さらなる提携が期待されています。腸脳軸にとどまらず、皮膚科学、呼吸器科学、腫瘍学、一般的なライフスタイルなどの分野でも二次市場が生まれつつあり、微生物叢の操作が近い将来、私たちの健康を最適化する本質的な手段になることを暗示しています。
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