「マイクロバイオーム（腸内微生物生態系）は、人類がまだ克服できていない慢性疾患、変性脳疾患、老化という生物学的限界を制御し得る強力なマスターキーだ。」
キム・ジュウォン建国大学グローカルキャンパス医学部助教は、腸内微生物が産生する代謝産物についてこう述べた.
近年の腸の健康研究は、次世代シーケンス解析とメタボロミクスの進展に支えられ、新たな局面に入った。過去には培養可能なごく一部の微生物しか研究できなかったが、いまは腸内にいる数兆個の微生物のゲノムと、それらが産生する代謝産物を精密に追跡できるようになった。
腸内微生物がつくる代謝産物が全身の臓器に直接シグナルを送り、老化細胞が放出する有害物質を抑制することが明らかになり、腸内微生物を一つの内分泌器官とみる見方も力を得ている。
キム教授はこの分野の研究者で、乳酸菌が産生する代謝体である短鎖脂肪酸とフェニルラク酸（PLA）などがミトコンドリア機能を保護・修復して健康寿命を延ばす原理の解明に注力している。以下は一問一答。
腸の健康がアンチエイジングや全身の健康に結びついている。
「大きく二つの背景がある。一つ目は解析技術だ。とりわけ次世代シーケンスとメタボロミクスの飛躍的進展がある。過去には培養可能なごく一部の微生物しか研究できなかったが、いまは腸内にいる数兆個の微生物ゲノムとそれらが産生する代謝産物を精密に追跡できる。微生物が私たちの体の細胞とどう対話するのか、解読し始めたわけだ。二つ目は具体的な全身シグナル伝達メカニズムの解明だ。腸内微生物は中核となる代謝産物を産生するが、最近になってこの代謝産物が全身へ移動し、主要臓器に直接シグナルを送り、老化細胞が放出する有害物質を抑えることが明らかになった。私たちの体の代謝と老化速度を調節する『見えない内分泌器官』というパラダイム転換が起きたということだ。」
現在進行中のマイクロバイオーム研究は。
「私たちの研究室は、代謝体の中から人間の老化を遅らせ、疾病を予防できる中核有効物質を発掘し、その作動原理を明らかにすることに集中している。現在注目している代表的物質は短鎖脂肪酸だ。この代謝体は体内細胞のエネルギー発電所であるミトコンドリアを保護し、修復する機能を担う。細胞が老いストレスを受けると、発電所であるミトコンドリア機能が低下し、不良タンパク質が蓄積するが、短鎖脂肪酸のような代謝体が細胞に到達すると、一種の緊急修復システムを作動させるスイッチの役割をする。私たちは特定の微生物がどのような物質（代謝体）をつくって私たちの体の老化時計をどう遅らせるのか、分子単位のメカニズムを証明している。この連結を完全に理解できれば、有益な乳酸菌だけでなく、その微生物が産生する代謝体自体を精製してアンチエイジング新薬やパーソナライズド治療薬に開発できる莫大な可能性が開かれるだろう。」
前回の研究で、腸内微生物が放出するPLAがシー・エレガンス（以下、線虫）の寿命を延ばすと確認したと。
「この研究は、有益菌がつくった単一の代謝体が老化を遅らせるスイッチの役割を果たしたことを立証した点に意味がある。微生物が分泌するPLAが生物の健康寿命を延長するという因果関係を証明した。線虫は大きさが1㎜にすぎない虫だが、人間と遺伝子および老化関連の主要代謝経路を共有しており、老化生物学で重要視される標準モデルである。この線虫にPLAを投与したところ、寿命延長だけでなく、活動性が活発に維持され、筋肉機能の低下が遅れるなどの効果が現れた。細胞内ミトコンドリアの防御システムを呼び起こし、ストレス耐性を高める『長寿シグナル分子』として作用したのだ。これは同じ乳酸菌を摂取しても腸で得られる効果の程度が異なる状況で、効果が立証された代謝体が腸内環境の差を乗り越え、誰にでも抗老化効果を提供する治療薬の開発が可能だという意味に解釈できる。」
線虫の実験結果を人にそのまま当てはめるのは難しくないか。
「原理とメカニズムは人に適用される可能性が高いが、実際に治療薬や商用化へ進むには越えるべきハードルが多い。線虫や実験用マウスのような動物モデルは、新たな可能性を切り開く第一段階とみるべきだ。実験室の動物は遺伝子が同じで、同じ環境で統制された食事だけをとる。しかし人間は遺伝的背景がすべて異なり、環境要因も千差万別だ。マイクロバイオームも個人ごとに異なり、同一の物質が投与されたときにヒトの免疫系や代謝系がどう反応するか分からない。動物モデルで効果があった代謝体を人に投与した際、消化酵素に耐え、腸を通過して血液に乗り、標的臓器や老化細胞に到達するかの検証も必要だ。また人の体格に見合った適正濃度も確認しなければならない。」
マイクロバイオーム研究が実際の健康機能食品や治療薬に結びつくまでの障害は。
「最大の障壁は、人間のマイクロバイオームが指紋のように個々人で完全に異なる点だ。化学合成医薬品は誰が飲んでもほぼ同一の分子構造が作用し似た効果を示すが、マイクロバイオーム治療薬や健康機能食品は投与された瞬間、各人が有する数十兆個の既存微生物群集と複雑な相互作用を始める。ある人には奇跡の治療薬となった有益菌が、別の人の腸内環境では定着すらできず死滅したり、さらには有害な反応を誘発することもあり得る。このように人ごとに効能のばらつきが大きすぎるため、万人に通用する標準化製品を作ることが非常に難しい。」
マイクロバイオームは人体のどこまで影響を及ぼすのか。
「マイクロバイオーム研究は、すでに腸を越えて全身へ広がっている。腸と脳がつながっているという『腸・脳軸（Gut-Brain Axis）』を通じてうつ病や認知症など神経系疾患を治療しようとする試み、腸と膣のバランスを扱う『腸・膣軸（Gut-Vagina Axis）』、皮膚や肝臓・筋肉との相関を明らかにする研究が現在も活発だ。マイクロバイオームを調節して全身の臓器と細胞の老化速度を同時多発的に制御する『システム生物学的統合老化』メカニズムをどれだけ完全に解明できるかが、マイクロバイオーム研究の限界を決めるだろう。」
この分野の展望は。
「この研究の究極的志向は『人間の健康老化』にある。人類がまだ克服できていない慢性疾患、変性脳疾患、老化という生物学的限界を制御し得る強力なマスターキーが、まさにマイクロバイオームだ。この分野の将来性は、数兆個の微生物ゲノムデータ、人間の遺伝子データ、そして代謝体データを統合的に解析するマルチオミクス（Multi-omics）の高度化にかかっている。この技術が完成すれば超個別化の精密医療が可能となり、その時点がマイクロバイオームが全盛期を迎える時だ。」
若い皮膚上の微生物が老化を遅らせる物質をつくる
「若く健康な皮膚環境と関連する中核物質を確認した。」
アモーレパシフィック研究革新（R&I）センターが、皮膚微生物と皮膚表面の代謝体を統合分析し、若い皮膚で相対的に高く現れる代謝産物であるPLAを確認した。研究結果は4月、微生物学分野の国際学術誌「インターナショナル・マイクロバイオロジー」オンライン版に掲載された。研究チームは韓国人女性の皮膚を対象に、皮膚微生物と皮膚表面の代謝体を分析した。細胞実験では、PLAが皮膚の弾力維持に中核的役割を果たすコラーゲン生成を促進し、コラーゲン分解酵素の活性は抑制することが示された。皮膚微生物が産生する物質が皮膚老化に直接関与し得ることを示す結果である。研究チームは今回の成果を、今後の個別化皮膚診断とマイクロバイオーム基盤の機能性素材開発に活用する計画だ。
ソ・ビョンフィアモーレパシフィック最高技術責任者（CTO）は「今回の研究は、若く健康な皮膚環境と関連する中核物質を確認した点で意義が大きい」と述べ、「皮膚自らが健康な環境を維持できるよう支援する次世代ロンジェビティ（longevity）ソリューションの研究を継続していく計画だ」と語った。