肝疾患の重症化に伴う腸内細菌叢の「シフト」を解明 -エネルギー地形解析で見える肝臓と腸内微生物群集のつながり-

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2026-10-02 理化学研究所,大阪公立大学,慶應義塾大学先端生命科学研究所

理化学研究所、大阪公立大学、慶應義塾大学の研究グループは、脂肪肝から肝炎・線維化などへ進行する肝疾患に伴い、腸内細菌叢がどのように変化するかを解析した。成人104人の腸内細菌叢データと、脂肪肝炎の活動性・線維化を評価するFASTスコアを統合し、細菌の存在・不在を一つの「群集状態」として扱う拡張型エネルギー地形解析を実施した。その結果、肝疾患の重症化に伴う腸内細菌叢の変化は、単純な菌種数や多様性の減少ではなく、複数の細菌の組み合わせが別の組み合わせへ入れ替わる「群集の再編」として現れることが分かった。さらに、特定の群集状態との結び付きを数値化する「群集形成指数(CSI)」を開発し、低FAST型ではSubdoligranulum、中~高FAST型ではRuminococcus gnavusなどが特徴的な候補として抽出された。本成果は、腸内細菌叢を利用した肝疾患の早期リスク評価や予防・治療法開発につながる可能性がある。

肝疾患の重症化に伴う腸内細菌叢の「シフト」を解明 -エネルギー地形解析で見える肝臓と腸内微生物群集のつながり-
本研究で特定した細菌叢シフトの概要

<関連情報>

肝疾患の進行に伴う主要な微生物叢の変化は、宿主環境と微生物群集を結びつける重要な分類群によって媒介される Major microbiota transitions across liver disease progression are mediated by key taxa linking host environments and microbial communities

Kenta Suzuki, Tomonori Kamiya, Hideki Fujii, Sotaro Takano, Yoshimi Yukawa-Muto, Norifumi Kawada, Shinji Fukuda, Hiroshi Masuya & Naoko Ohtani
Scientific Reports  Published:25 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-026-71455-9  Early provide

Abstract

The gut microbiome plays a critical role in chronic liver disease, yet quantitative methods that integrate microbial community structure with clinical indices remain limited. Here, we applied an energy landscape analysis (ELA)-based framework to characterize transitions in gut microbiota along a clinical gradient of liver disease severity, as measured by the FibroScan-AST (FAST) score. The analysis revealed characteristic community states corresponding to low, intermediate, and high FAST scores, indicating that liver disease progression is associated with structured transitions in microbial community organization rather than simple changes in overall diversity. To further dissect community-level organization, we developed the community shaping index (CSI), which quantifies how strongly individual taxa are associated with specific community structures. Integrating CSI with species–environment association parameters identified key taxa with distinct ecological roles, including unclassified Subdoligranulum taxon, an unclassified Ruminococcus gnavus group taxon, and Streptococcus salivarius, that link host environmental conditions with community composition. Exploratory causal discovery suggested that Streptococcus salivarius and the unclassified Subdoligranulum may play distinct, potentially active roles in linking liver health with gut microbial organization, but with contrasting associations: S. salivarius was linked to disease-related liver deterioration and dysbiotic states, whereas the unclassified Subdoligranulum was associated with healthier liver function and coherent community organization. Overall, this ecologically grounded framework provides a unified and mechanistic foundation for analyzing microbiome structure and disease-associated transitions.

生物環境工学
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