糞便微生物叢移植は1型糖尿病における自己免疫応答を調節できるか？
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糞便微生物叢移植は1型糖尿病における自己免疫応答を調節できるか？
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/imr.13345
ココ・M・フーリ・スネトラージュ, ドゥウェ・デ・ウィット, ケーン・ヴォーテルボア, エレナ・ランパネリ, ノーディン・M・J・ハンセン, マックス・ニーウドルプ
初出：2024年5月16日
https://doi.org/10.1111/imr.13345
について
セクション
概要
1型糖尿病（T1D）は、インスリンを産生する膵β細胞を標的とする慢性の自己免疫疾患である。T1Dは遺伝的要因と環境的要因が組み合わされた多因子疾患である。近年、ハイスループットシーケンスの進歩により、研究者はT1D発症に伴う腸内細菌叢の分類学的および機能的能力の変化を解明できるようになった。腸内細菌叢が、自己免疫を含む健康状態や疾患における免疫応答を媒介する役割を示す研究も増えている。糞便微生物叢移植（FMT）は、疾患進行における腸内細菌叢の因果的役割を証明するためにマウスモデルで主に用いられており、ヒトの炎症性疾患においても安全で効果的な治療法であることが示されている。本総説では、T1Dにおける腸内細菌-宿主間相互作用に関する最近の研究、T1Dに対する治療法の進歩の現状、そしてマウスモデルにおける微生物-宿主免疫の出会いを探索し、ヒト1型糖尿病の経過を形成するためのFMT研究の有用性についてまとめ、議論する。
1 1型糖尿病と腸内細菌叢に関する序論
1型糖尿病（T1D）は、インスリン欠乏を特徴とする壊滅的なT細胞介在性自己免疫疾患であり、世界中で875万人が罹患している1, 2。T1D発症の家族性遺伝的素因の約40％〜50％は、HLA-DR3-DQ2やHLA-DR4-DQ8といったリスクのあるヒト白血球抗原（HLA）ハプロタイプによって占められている。しかし、ここ数十年の間に、リスクのあるハプロタイプを持たないT1D発症者が、特に14歳以下の小児で増加している3-5。T1D患者は、血糖コントロールが完璧であっても、心血管イベントの発症リスクが5倍に上昇し、その結果、平均余命が12年短縮されることから、このことは懸念される1, 6, 7。
T1Dは、自己反応性CD8 T細胞によるインスリン産生膵β細胞の漸進的かつ選択的な破壊によって引き起こされるが、この自己反応性CD8 T細胞は主にプレプロインスリンに特異的であるようである。実際、小児を対象とした縦断的研究により、C-ペプチド値の低下と並行して膵島特異的CD8 T細胞の割合が減少していることが明らかになった。12 しかし、抗ウイルス免疫や抗腫瘍免疫とは異なり、自己反応性T細胞と自己抗原との相互作用は、より低い活性を特徴とし、抗原刺激による疲弊が少ないと考えられる。この点に関して、最近の研究によると、膵島特異的CD8 T細胞は、エピジェネティックな再プログラミングを伴う幹細胞様状態（ナイーブ細胞とエフェクター細胞に関連したプログラムのハイブリッド）で長寿を維持しており、ヒトでも長寿を維持できる可能性がある13。同様に、T1Dのマウスモデルでは、幹細胞様自己免疫前駆細胞集団が膵臓排液リンパ節で同定され、自己複製能を持ち、膵臓に移動することが示された14。
アイルー反応性CD4 T細胞はCD8 T細胞とB細胞の活性化をサポートし、T1Dでは分化が変化することが示されている。TヘルパーTh1およびTh17 CD4 T細胞サブセットは、いずれもT1Dの発症に関与しており、最近では、濾胞ヘルパーT（Tfh）細胞がT1Dで増加することから、発症に関与していることが示唆されている。Tfh CD4細胞は異所性胚中心の形成を助け、長寿命の抗体産生形質細胞やメモリーB細胞の発生をサポートする15, 16。T1Dは自己抗体を介する疾患ではないと考えられているが、循環中に2つ以上の自己抗体が存在すると糖尿病の発症リスクが高くなる17。このことは、T1Dの発症がB細胞による抗原提示の消失によって阻止され、抗体の分泌の消失によって阻止されないことを示すマウス研究によって支持されている18, 19。ヒトの新規発症T1D（1年未満）では、抗体産生B細胞の特定のサブセットである形質芽細胞が増加し、β細胞機能の消失と関連していることが見いだされ、さらに重要なことは、間葉系間質細胞（MSC）移植が奏効したT1D患者では形質芽細胞の頻度が減少していることである。顕性糖尿病のマウスから形質芽細胞を養子移入すると、T細胞と併用した場合にのみ糖尿病発症が促進され、単独では促進されないことから、形質芽細胞の病原的役割はT細胞の活性化に依存しているようである20。長い間、T細胞自己免疫がT1Dの唯一の原因であると考えられてきたが、最近では、β細胞を介したストレスがβ細胞破壊に加わるというコンセンサスが生まれつつある21, 22。アポトーシスβ細胞や老化β細胞は、炎症性環境を誘発することによって、不随炎を加速する可能性がある23。
疾患発症率の急激な変化は、遺伝的要因よりも、T1D発症における環境的誘因の役割が増大した結果である可能性が高い。この点に関して、エンテロウイルスやノロウイルスなどの病的ウイルスが、食事成分やマイクロバイオームの乱れとともに、原因として関与している26-29。早期のマイクロバイオームは免疫系の発達とともに確立され、抗生物質による治療、授乳、帝王切開による出産などの誘因による乱れは、T1Dにおいて変化すると考えられている30-33。実際、T1D患者における糞便微生物叢の変化は、T1Dリスクのある小児が自己抗体血清転換を起こす前から認められる可能性があり、T1D患者では腸管透過性が亢進している31。
機序的には、T1Dの病態生理は複雑かつ不均一であり、異なる自己抗体型が異なる誘因と関連しており、どの特定の微生物がT1Dの発症に関与しているかについての明確なコンセンサスはまだ得られていない。例えば、グラム陽性菌であるファーミキューテス属の相対的な存在量はT1Dでは減少しているのに対し、プロテオバクテリア属とバクテロイーダ属は健常人に比べて増加しているようである。属レベルでは、Rosburia属、Lachnospira属、Ruminococcus属2などのFirmicutes門の酪酸産生属がT1D患者において減少し、Bacteroides属、Escherichia Shigella属、Parabacteroides属がT1D患者において増加していることが示されている5、 35, 36 さらに、T1D患児の腸内細菌叢を解析したところ、T1Dでは血清転換時にα多様性が低下し、日和見病原体が濃縮されることが示された。機能的メタゲノム解析では、T1D患児では短鎖脂肪酸（SCFA）産生、胆汁酸代謝が低下し、リポ多糖（LPS）合成が増加していることが明らかになった36, 37。
潜在的な環境的誘因の同定は、これらを治療標的として利用する努力にもつながっている。実際、ほとんどが嫌気性で、SCFAやトリプトファン代謝に関連する特定の腸内細菌群がT1Dに関与している。これらの潜在的な治療努力のひとつは、糞便微生物移植（FMT）によって腸内細菌叢全体を変化させることが、新規発症T1Dにおけるβ細胞機能の維持につながるかどうかを調べることを目的としていた36。
そこで本総説では、T1Dにおける微生物と宿主の相互作用に関する関連文献を要約し、（ドナーによる）FMT研究がこの分野をどのように進展させる可能性があるかについて詳述することを目的とする。最後に、（ドナー）FMTの有用性だけでなく、次世代細菌株や微生物叢由来代謝産物を含む他の細菌由来治療薬が、T1Dにおける免疫応答を微調整する治療戦略として役立つ可能性について議論する。
2 宿主免疫の調節因子としての腸内細菌叢
自然免疫系と適応免疫系を含む免疫システムは、体内のあらゆるバリア部位に棲息する微生物群集と共進化してきた。腸内常在菌に対する恒常性免疫は、損傷や炎症がない場合に生じ、恒常性を促進する。この点で、常在細菌は、代謝産物、菌体成分、抗原などの刺激を常に宿主の免疫区画に供給することで関与しており、それらはそれぞれ、化学感覚受容体、toll様受容体やnod様受容体（TLRやNLR）などのパターン認識受容体、適応性B細胞受容体やT細胞受容体を介して宿主に感知される38。腸内細菌叢と宿主免疫の間の均衡のとれた相互関係は、炎症促進性のエフェクター応答と免疫抑制性の寛容原性応答の両方が関与することで達成される。この均衡の乱れは、腸および全身性の炎症状態の発症を伴い、感染症における免疫抑制や免疫療法に対する反応性の低下といった結果をもたらす可能性がある。
小腸は微生物免疫系が遭遇する重要な部位であり、パイエル板を形成するリンパ濾胞が豊富である。小腸の固有層には、恒常的に制御され、発生学的に関連する2つの大きなCD4 T細胞エフェクターサブセットが存在する： IL-17+ヘルパーTh17細胞とFoxp3+制御性T細胞（Treg）である39-41。後者のサブセットは、自己抗原や無害な外来抗原に対する寛容を確立し維持する重要な役割を担っている。GATA3+ Tregは胸腺に由来し、自己抗原に対する中枢性寛容を形成し、腸内細菌叢の欠如には影響されない。代わりに、RORγt+ Tregは、食事や細菌性因子に応答して従来のCD4 T細胞によって末梢で生成され、継続的な細菌刺激が必要である。これらのTregサブセットは離乳期に出現するが、これは栄養素や常在細菌種の多様化と同時期である42, 43。興味深いことに、系統追跡研究から、離乳前後の時期に発生したRORγt+ Tregはより長生きするTregになるのに対し、離乳後に発生したTregはより一過性である44ことが示されており、常在細菌のコロニー形成とその後の長期的耐性には新生児期が重要であることが強調されている。
宿主免疫の発達に常在細菌叢が重要な役割を果たしていることを示す最初の証拠は、無菌マウスを使った実験から得られている。無菌マウスは、腸関連リンパ組織の発達、FoxP3+ Tregの拡大、IgA産生形質細胞の発達に欠損を示すからである45-47。
動物実験により、腸粘膜におけるT細胞サブセットの分化を形成する特定の常在細菌株が同定された。その典型的な例が、マウスの（小）腸上皮と密接に相互作用する常在細 胞糸状細菌（SFB）であり、コロニー化すると、インターロイキン （IL）-17とIL-22を産生するCD4+ Tヘルパー細胞の蓄積を促進し、抗菌防御を誘導することが示されている48。同様に、同じく腸上皮層と密接に相互作用する常在菌ビフィドバクテリウム・アドレセンティスを接種すると、腸内Th17の拡大が促進され、その後、マウスにおける実験的自己免疫性関節炎の重症度が上昇する49。さらに、プレボテラのコロニー形成は、樹状細胞におけるTLR2を介したシグナル伝達が関与するメカニズムを通じて、大腸におけるTh17の蓄積を誘導し、全身的にTh17偏極性サイトカインを増強することも可能であった50。最後に、サイトファーガ-フラボバクター-バクテロイデーテス（CFB）菌の存在は、（小）腸におけるTh17リンパ球の蓄積と相関し、Th17細胞を誘導する細菌の枯渇は、薄層前膜におけるFoxp3+制御性T細胞の割合の拡大をもたらす51。
逆に、腸内細菌叢には、粘膜寛容を顕著に促進する細菌も生息している。例えば、初期の研究では、非毒素性の常在菌であるバクテロイデス・フラジリスが、Foxp3+ Tregの発生を誘導し、その免疫抑制能を増強することが示された。その後、B. fragilisの多糖類A（PSA）が、TLR2シグナルを介してTregの分化と抗炎症サイトカインIL-10の産生を誘導する免疫調節分子であることが同定された52。同様に、Bifidobacterium bifidumの細胞表面β-グルカン／ガラクタン多糖類が、Bifidobacterium bifidumを介したTregの増殖における免疫調節成分であることが判明した。注目すべきことに、ビフィダム菌またはβ-グルカン／ガラクタン多糖体の投与は、実験的大腸炎に対する防御をもたらし、自己免疫抑制の可能性を強調している53。ラクトバチルス菌L. casei株、L. reuteri株、L. acidophilus L-92株などの他の常在菌株も、Tregの分化を助け、それによって自己免疫反応を抑制することが示されている54-56。
しかし、マウス腸管のモノコロナイゼーションを用いたこれらのアプローチは、特定の細菌がin vivoでどのように免疫表現型を形成するかについての理解を進める上で極めて重要であるが、マウスモデルはヒトT1Dをあまりよく模倣していない。さらに、宿主の免疫シグネチャーは、複数の菌株の寄与と、小腸および大腸における複雑な微生物群集の存在によって定義されるのに対し、われわれは支配的なエフェクター菌株の影響に偏っている可能性がある。したがって、ヒトで検出された細菌の定義されたコンソーシアムを投与することで、微生物群集が宿主の反応に及ぼす全体的な影響について、より深い洞察が得られる可能性がある。この点に関して、Tanoueらは、マウスの腸内でインターフェロン-γ産生CD8 T細胞を誘導する能力を持つ11菌株を同定した。11菌株のコンソーシアムを一緒に投与すると、リステリア菌感染に対するクリアランスと、移植したMC38腺がん細胞に対する抗腫瘍免疫が増強された57。
微生物によって誘導されるT細胞応答の抗原特異性や、微生物がどのようにして特異的なT細胞分化プログラムを優先的に誘導するのかについては、（ヒトの）T1Dでは依然として謎のままである。最近の研究でSpindlerらは、微生物抗原特異的T細胞応答を同定するための有用なアプローチを提供している。彼らは、抗原提示細胞および細菌溶解物の存在下でのT細胞のin vitroプライミングと、その後の45株からなる細菌抗原ライブラリーによる再刺激を用いて、特異性とT細胞表現型を研究している。重要なことに、一連のin vitroおよびin vivo実験により、著者らは、in vitroでの「リコール」アッセイにより、in vivoでTh17応答を誘導できる細菌群を予測できることを示している58。これと同様に、Atarashiらによる別の研究では、セグメント化フィラメント細菌およびヒト細菌株が、マウスの腸上皮細胞への接着を介して、腸のTh17細胞を強力に誘導することが示されている59。したがって、この比較的単純なアプローチは、新しい診断および治療標的を同定するために、患者の末梢血白血球とヒトの糞便から分離した微生物株を利用するヒトT1D研究において実施することができる。
腸内細菌が関与するT細胞エフェクター応答の調節に関する研究の多くは、特定の微生物がT細胞の表現型に及ぼす影響に焦点を当てたものであったが、最近の報告では、様々なタイプの抗原提示細胞が重要な役割を果たしていることが強調されており、常在細菌が複数の抗原提示細胞を標的としており、その結果、これらの抗原提示細胞は様々なエフェクターT細胞を誘導する素因を持っていることが示されている。例えば、ヘリコバクター・ヘパティカスは、恒常性と炎症性状態において、それぞれ免疫抑制性Tregと病原性Th17の両方を誘導することができるが、同じ微生物がどのようにしてエフェクター免疫活性と抑制性免疫活性を誘発するのかは不明であった。最近、Kedmiらは、Tregを誘発する能力は、古典的な樹状細胞ではなく、特定のRORγt発現腸管細胞に依存することを発見した。この新しい抗原提示細胞タイプは、おそらく3型自然リンパ球および／または最近報告されたヤヌス細胞であろうが、ケモカイン受容体CCR7（腸間膜リンパ節への遊走を可能にする）とαvインテグリンに依存するメカニズムを通じて、Treg誘導に必要であることが示された。61。RORγt+Tregは腸内微生物に対する免疫寛容を獲得する上で極めて重要であり62、RORγt+細胞のMHC-II発現を欠損したマウスは8週齢までに重度の大腸炎を発症することから、これは重要な発見である。Thetis細胞と呼ばれるこの新しいタイプの細胞は、RORγt+の自然リンパ球3群（ILC3）や古典的な樹状細胞とは区別され、腸における早期の免疫寛容の確立に極めて重要である61。代わりに成体マウスでは、腸管ILC3が、微生物叢特異的なRORγt+ Tregの拡大を促進し、抗原特異的炎症性Th17細胞（SFBとヘリコバクター・ヘパティカスを認識）への分化を拮抗するのに必要であることが判明した63。全体として、これらの研究は、自己免疫疾患や炎症性ヒト疾患における（ドナー）FMTに基づく治療は、移植される微生物だけでなく、（小）腸管免疫細胞の所定の特徴を含むベースラインのレシピエントの特性も考慮すべきであることを示唆している。
腸内常在菌が宿主の免疫応答に影響を与える主なメカニズムは、多種多様な代謝産物、デノボ合成産物、あるいは宿主／食事由来成分の分解産物を通してである。例えば、食物繊維は宿主の酵素では代謝されず、そのまま大腸に到達し、そこで常在細菌によって発酵され、短鎖脂肪酸（SCFA）であるコハク酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸を産生する。大腸では、SCFAは100mMの濃度に達することがあり、主に腸細胞によってエネルギー源として利用される。SCFAはまた、Gタンパク質共役受容体（GPCR）41、43、109a、91を活性化したり、エピジェネティック修飾を引き起こすヒストン脱アセチル化酵素を阻害したりすることで、骨髄系細胞やリンパ系細胞において様々な抗炎症機能を発揮する64。特に酪酸は、マクロファージと樹状細胞による炎症性サイトカイン産生を抑制し、Foxp3遺伝子のプロモーターと保存非コード配列1の両方でヒストンアセチル化を促進することにより、腸管Tregの分化と機能を増強することが示されている65-69。これらの免疫調節分子のもう一つの重要な供給源は、インドールおよびインドール誘導体の産生につながる食餌性トリプトファンの微生物分解である。微生物叢由来のトリプトファン異化物は、主にリガンド依存性転写因子であるアリール炭化水素受容体（AhR）の活性化を通じて、腸の恒常性維持に大きく寄与している70。実際、AhRの活性化は、ILC3や樹状細胞を刺激し、粘膜や上皮のバリアー維持に重要なサイトカインであるIL-22を分泌させ、上皮内リンパ球を、抗炎症サイトカインであるIL-10やTGF-βを産生するCD4 T細胞へと分化させる70-73。全体として、微生物代謝産物が抗原非依存的に（小）腸粘膜および全身的な免疫ランドスケープに影響を及ぼす能力は、ヒトT1Dにおける免疫寛容を促進するために（個別化された）標的化食事介入を戦略的にデザインすることができるかという疑問を提起している。最後に、微生物代謝産物以外に、遠位臓器との「コミュニケーション」ツールとして、腸内常在菌の外膜小胞がある。この小胞は血液循環で検出され、細菌のDNAおよび／またはエンドトキシンやLPSを送達することにより、I型インターフェロン応答を促進し、抗ウイルス免疫を増強する74。微生物代謝産物や膜小胞は全身に存在するため、腸管外臓器の生理機能を調節することから、これらはT1Dにおける新たな治療標的として利用できる可能性がある。
3 T1DにおけるFMT-げっ歯類研究からの証拠
ヒトの疾患に関する知見を得るには限界があるが、マウスモデルは腸内マイクロバイオームとT1D発症との間のメカニズム的な関連を解明するのに有用である。マウスモデルは、腸内マイクロバイオームの広範な操作や、関与する臓器・組織の採取が可能であり、ヒトでの可能性を超えるからである。T1Dの遺伝的感受性を模倣し、自己抗体、自己反応性CD4およびCD8細胞、遺伝子異常の存在など、ヒトとの共通点を持つNODマウスモデルから、多くの教訓が得られている76。腸内細菌叢とT1D発症への関心をさらに高めたのは、NODマウスにおけるT1D発症率が飼育施設／ビバリアの清潔度に依存することが観察されたことである76。また、腸内細菌叢を全く持たないGFマウスでは、T1D発症のペースが速く、健康な腸内細菌叢を移植すると逆転する76。しかし、GFマウスのデータを解釈する際には注意が必要である。GFマウスでは、腸内のTh17やTregの減少など、免疫系に違いが見られるからである。79, 80 NODマウスでは、ヒトの小児期における抗生物質曝露を模倣した早期の抗生物質パルス投与または単回投与は、対照群または治療未満の継続投与と比較して、T1D発症を促進する。対照的に、妊娠中のNODマウスにバンコマイシンを投与すると（そして分娩後に中止すると）、その子孫の糖尿病発症が促進されるのに対し、ネオマイシンは逆効果である84。この2つの研究の違いは、Hansenらの研究では、バンコマイシンを介した保護が特定の菌株の増殖を伴っていたことで説明できる： 85。これらの研究は、抗生物質の経口投与による腸内細菌叢の変化がNODマウスのT1D発症に影響を与えること、しかし、その影響の大きさと方向性は抗生物質の投与時期やレジメンの選択によって異なることを示している。
FMTは、T1D発症に対する治療戦略だけでなく、マウスにおける疾患表現型の伝達性を証明する有用なツールであることが示されている。例えば、NODマウスの腸内細菌叢は、非抗原性（NOR）マウスの微生物叢と比較して、病原性微生物が多く、有益な微生物が少ない。NORマウスはTリンパ球の蓄積を増加させるが、不感症に抵抗性で糖尿病を発症せず、NODマウスからNORマウスへのFMTは重度の不感症を引き起こす86。実際、新生児期にPAT（マクロライド治療）を行うと、T1Dの発症が促進され、Th17、Treg、CD8リンパ球が減少して腸管免疫の発達が阻害される33、 75 マクロライドを投与したマウスの微生物叢を3週齢のGF C57BL/6マウスに移植することは、レシピエントに免疫の変化を与えるのに十分であった。しかし、6週齢のPATマウスから無菌妊娠NODマウスに微生物叢を移植しても、子孫のT1Dは増加しなかったことから、微生物叢の擾乱が、特に新生仔の時期に起こると、T1Dの発症に著しく影響することが示唆される33。それにもかかわらず、成体マウスにおける腸内細菌叢の破壊は、T1Dにおける膵島の免疫原性にも有害な影響を及ぼす。実際、非糖尿病傾向のC57BL/6マウスに低用量のデキストラン硫酸ナトリウムを投与したところ、腸内ホメオスタシスが破壊され、その結果、腸透過性が亢進し、腸内細菌叢の組成が乱れ、ムリバキュラ科の腸内病原菌の小腸から膵臓への移行が誘導され、その結果、膵炎とβ細胞破壊が誘発された。逆に、NOD雌マウスに難消化性食物繊維食を与えてT1Dを予防しても、FMTではその効果は得られなかったことから、腸内細菌叢の組成変化はその効果に関与していないことが示唆された88。興味深いことに、NODマウスと遺伝的に感受性のないC57BL/6マウスを同居させることで、マウス間で微生物叢を移行させることができるが、NODマウスはT1Dの発症から保護されなかった89。これらの研究を総合すると、少なくとも部分的には、腸内細菌叢を標的とした介入がT1Dの発症を変化させる可能性があること、そしてこれらの効果がFMTを介して伝達される可能性があることが示され、この疾患における腸内細菌叢の因果的役割の根拠となっている。
メカニズム的には、腸内細菌叢は細胞シグナル伝達や免疫細胞集団に影響を与えるか、あるいはその逆で35、自己免疫を亢進または減弱させる可能性がある。このようなプロセスを促進する可能性のある様々な腸管レセプターや（腸内細菌叢由来の）代謝産物が、ここ数十年の間に同定されている。加えて、遺伝子改変マウスモデルが広く利用できるようになり、ショットガンシーケンスなど、腸内細菌叢の組成的変化だけでなく機能的変化も明らかにするためのハイスループット解析が可能になったことで、腸内細菌叢とT1Dとの相互作用に関する知識は大きく加速された。下流のToll様受容体（TLR）シグナル伝達の主要なアダプタータンパク質であるMyD88を欠損させたNODマウスはT1Dを発症しないが、GFの状態ではT1Dの発症率が回復することから、腸内細菌叢は自己免疫を増強する可能性があるが、防御的な可能性もあることが示されている90。MyD88陰性マウスにTIRドメイン含有アダプター誘導IFNβ（TRIF）欠損を加えると、T1D発症率が上昇することから、TLR4/TRIFシグナル伝達は微生物叢依存的な「寛容化」経路を調節するのに対し、TLR2/Myd88経路は微生物叢依存的な糖尿病促進シグナル伝達を媒介することが示唆される。MyD88コンピテントマウスを用いた研究では、TRIF欠損は腸内細菌叢の組成を変化させ、T1D発症を予防したが、TRIF -/-マウスをTRIFコンピテントNODマウスと同居させると、この効果は消失した92。このように、腸内細菌叢はTRIF、MyD88、TLRシグナル伝達を仲介し、逆にTRIF、MyD88、TLRシグナル伝達を仲介して、NODマウスのT1D発症に影響を及ぼしている。T1Dは、CD4+およびCD8+ Tリンパ球の膵β細胞への浸潤によって特徴づけられることから、25の研究では、腸内細菌叢の操作が免疫細胞集団に及ぼす影響に焦点が当てられた。C57BL/6マウスでは、広域抗生物質による腸内細菌叢の減少により、回腸および大腸組織でT細胞およびB細胞の減少がみられたが、これはマッチさせた特定の病原体を含まない（SPF）コントロールからのFMTにより回復した93。バンコマイシンを投与したNODマウスにおけるT1D発症率の増加は、腸管リンパ組織におけるTh1細胞の増加とTh17細胞の減少を伴っていた。実際、Verdaguerらは、膵島特異的ハイブリドーマH116（膵島浸潤B細胞から産生される）が発現する免疫グロブリンをコードするトランスジェニックNODマウス（116C-NOD）を作製したが、標準的なNODマウスと比較して、T1Dの発症率が低く、Th17 T細胞の表現型を示した94。T1D発症率の違いを利用して、著者らはNODマウスと116C-NODマウスを同居させ、微生物叢の移行を可能にした。同居させることにより、NODマウスのT1D発症率と危険率が減少し、逆に116C-NODマウスの発症率が増加することがわかった35。さらに、微生物シグネチャーとの関連で免疫学的状態を見ると、同居させたNODマウスのT細胞は、単離させたNODコントロールよりも強いTh17、Treg、Th2サイトカイン産生を示し、免疫保護的Th応答に関与する転写因子（T-bet、GATA3、ROR_1B4、FoxP3）も増加した。二次リンパ器官におけるCD4+およびCD8+エフェクター細胞は、分離NODマウスで最も多く、機能的に不活性化されたアネルギーCD4+ T細胞の濃度は、同居NODマウスの膵島で高かった。この研究は、116C-NODマウスのTh17表現型が腸内細菌叢の構成に影響を及ぼし、コホースを通じて微生物叢を移入することで、レシピエントの免疫細胞集団がTh17優位で糖尿病原性の低いプロファイルに変化することを示唆している。それにもかかわらず、中和抗IL-17抗体とTh17細胞を強力に阻害する遺伝子組換えIL-25を用いてNODマウスのTh17を阻害すると95、不感症とT1Dの発症率が減少した96。
全体として、T1DにおけるTh17細胞の複雑な役割については、有害な作用または保護的な作用のいずれかを指摘する研究があり、依然として論争が続いている。例えば、Th17 T細胞は自己反応性Th1細胞を抑制する可能性があり97、Th17を介した防御を支持している。とはいえ、免疫寛容と病原性のバランスは、1つのT細胞サブセットの変化というよりも、リンパ球集団間の動的な相互作用によって決定される可能性が高く、特定の微生物群集によって異なる調節を受ける。これらの免疫学的研究を総合すると、腸内細菌叢と免疫細胞集団の相互的で伝達可能な相互作用の証拠が得られ、膵臓リンパ球浸潤だけでなく全身性リンパ球浸潤も変化させる可能性がある。免疫系とのクロストークに関与する腸内細菌叢の特徴を明らかにするために、多くの試みがなされてきた。
最終的に、特定の細菌株をGFマウスに投与すると、Tregの減少を伴って、前膜のTh17細胞の分化が増加したことから、腸内細菌叢がTh17：Tregのバランスを調節し、免疫学的緊張や下流の自己免疫に影響を及ぼすという仮説が導かれた51。ヒトの腸から培養した膨大な数の細菌は、GFマウスに単培養として投与すると、大腸トレグを誘導することができる98。同様に、SFBとヒトB. adolescentisは、マウスの腸でTh17細胞を誘導することができる49, 99 単株接種を利用したin vivo実験では、T1Dの重症度に対していくつかの効果が示されている。例えば、常在菌であるAkkermansia muciniphilaの投与は、T1Dの発症を遅延させ、不随膜炎を減少させ、膵臓におけるFoxP3+ Tregの割合と抗炎症性サイトカインのレベルを増加させた。
あるいは、マウスT1Dモデルにおいて、微生物叢由来のSCFAの抗炎症活性を利用した研究もある。実際、NODマウスに5週齢から大腸内で酢酸または酪酸を放出するような特殊な餌を与えると、T1Dの発症と破壊性膵炎から保護された。特に、酢酸塩と酪酸塩を含む飼料を与えたところ、完全な防御が得られた。これは、酪酸塩による末梢Tregの拡大と、酢酸塩の作用によるB細胞による抗原提示の障害とその結果としての自己反応性CD8 T細胞の拡大が同時に起こったためである101。その後の研究で、同じグループは、酢酸および酪酸を与えたマウスの微生物叢をGF NODマウスに再構成することで、T1D発症に対する防御表現型が移行することを示した102。
これらを総合すると、マウスT1D病態生理に関与するT細胞の発達に対するマウスおよびヒトの細菌株の特異的かつ非相互的な作用が証明されているが、これらの集団シフトがT1D発症に及ぼす正確な影響については不明な点が多い。グノトビオティックマウスモデルは、菌株特異的な影響を研究することは可能であるが、従来の飼育マウスやヒトへの一般化には限界がある可能性があり、免疫学的影響を研究するためにヒトでFMT研究を実施する根拠となる。
4 T1DにおけるFMT-ヒト試験からのエビデンス
現在までのところ、T1DにおけるFMTを用いた臨床試験は、1件のパイロット試験と3件の症例報告のみである。これまでで最大の研究は、我々のグループが行ったもので、発症後間もない（6週間未満）T1D患者10人を2つのグループに分け、同種FMTと自家FMTを比較したものである。主要アウトカムは、介入から12ヵ月後の刺激（食後）C-ペプチドに対する効果であり、副次的アウトカムには、血漿代謝産物、免疫細胞集団、血糖コントロール、小腸遺伝子発現、マイクロバイオーム組成の変化が含まれた。いずれの治療群においても、介入後12ヵ月間のC-ペプチド濃度は、自然経過に従って予想されるレベルを超えており、驚くべきことに、当初コントロールとして登録された自家移植群は、β細胞機能の維持という点で、同種移植を上回っていた。追跡期間中、血糖コントロール、外因性インスリン使用量、食事摂取量に群間変化は認められなかった。白血球集団の大部分は両群ともベースラインと比較して有意な変化を示さなかったが、CD4+ CXCR3+およびCD8+ CXCR3+ T細胞の割合は群間で異なって増加した。より具体的には、末梢血CD4+ CXCR3+細胞は、12ヵ月後の残存β細胞機能（食後C-ペプチド上昇によって決定される）と負の相関を示し（rho -0.47、p 0.046）、これはβ細胞自己免疫がT細胞媒介性であるという証拠と一致している25。さらに、末梢血代謝産物およびPrevotellaやS. Oralisなどの小腸細菌種におけるいくつかの変化は、治療の成功を予測することができた。
糞便サンプルにおいて、Desulfovibrio pigerの存在量は自家培養群で増加し、この菌株は、これらの新規発症T1Dにおける残存β細胞機能の安定化という主要転帰と正の相関を示した（rho 0.57、p 0.009）。これらを総合すると、この研究は、（小）腸内細菌叢がT1Dにおいて調節的な役割を果たし、おそらく代謝産物産生を介して全身のT細胞発現に影響を及ぼすことを示唆している。加えて、T細胞集団と推定される残存β細胞温存に対する効果を確証するために、生物学的に非活性なプラセボを含むより大規模なFMT試験をT1Dで実施すべきである。別の小規模試験では、T1Dの12歳と15歳の青少年2人（診断から1年後）に同種FMTを実施し、追跡期間は30週間であった104。FMTは1週、6週、8週で計画されたが、適合性の問題から、1人の患者には1週目のFMTしか投与されず、さらに、投与経路や時点（経鼻十二指腸チューブまたは経口カプセル）も患者間で異なっていた。それにもかかわらず、FMT後に血糖パラメーターが改善し、それに伴ってAlistipes、B. thetaiotaomacron、B. caccaeなどいくつかの細菌種の存在量が変化した。最後に、24歳のT1D女性の症例報告では、健康なドナーからの同種FMT後に血糖コントロールが改善したことが示されているが、FMT後に報告された胃腸愁訴の緩和がその効果に関与している可能性がある105。これらの研究では、方法論的な懸念があり、サンプルサイズが限られているため、確実な結論には至っていないものの、これらの報告は、T1D患者におけるFMTの臨床的可能性を示唆しており、（ドナー）FMTを標的治療として開発するための基盤となるものである。
5 臨床診断後の残存β細胞機能の維持： 臨床試験で明らかになったメカニズム
T1Dの臨床試験における明らかな聖杯は、糖尿病の表現型を逆転させ、残存β細胞機能を回復させることであるが、このアプローチは、現在のところ、幹細胞移植でしか達成できないように思われる106。しかし、T1Dの罹病期間が長い多くの患者で自然に生じているβ細胞の残存機能を高める努力107は有意義であり、それは血糖降下域にある時間の改善と低血糖エピソードの減少に関連する108。しかし、ほとんどの臨床試験全体の大きな限界は、一般に血糖コントロールとβ細胞の残存機能の実質的かつ持続的な低下を達成できなかったことである。さらに、これらの臨床試験は一般に、以下に述べるような介入によって長期的な内因性インスリン分泌者の割合が本当に増加するかどうかを明らかにするには力不足であった。残存β細胞機能の安定化が起こる変曲点は、診断後5～7年程度と思われるため、ヒトT1Dにおける介入研究のほとんどは、追跡期間が短いためにこの問題を扱うには適していない。しかし、ほとんどの介入研究では、刺激Cペプチドの曲線は、3-6ヵ月の初期反応（ハネムーン期）の後、プラセボ群と平行して減少する。したがって、現在研究されている介入によって、長期的に残存するβ細胞機能を本当に持続的に増加させることができるとは考えにくい。それにもかかわらず、いくつかの介入は残存β細胞機能の低下を遅延させるので、これらの介入試験からいくつかの重要な機序的教訓を得ることができる。腸内細菌操作によって残存β細胞機能を増加させるメカニズムを十分に理解するためには、（新規発症）ヒトT1Dにおいて免疫調節とβ細胞機能改善によってβ細胞機能を維持または回復させるためにこれまでに研究された戦略の概要を（表1に概略を示すように）提供することが最も重要であると考える。
表1. 新規発症）T1D患者を対象とした介入試験の概要
介入 主要な組み入れ基準 デザイン サンプルサイズ 追跡調査 β細胞機能の残存に関する結果 参考文献
免疫調節
1986 シクロスポリン
15-40歳
<投与期間6ヵ月以上
<インスリン使用2ヵ月未満
無作為化
プラセボ
N = 63 シクロスポリン
N = 59 プラセボ
9 ヵ月 完全寛解（インスリンなしで正常血糖） シクロスポリン 24.1% 対 プラセボ 5.8% 111
2000 メトトレキサート
7-12年
<投与期間11日未満
ランダム化
プラセボなし
N = 5 MTX
コントロール
15 ヵ月 効果なし サスタカル刺激 C-ペプチド（MTX 3.4 ± 0.9 対 C4.1 ± 0.9 ng/dL） 151
2009 リツキシマブ
8-40歳
<投与期間12週間未満
ランダム化
プラセボ
N = 57 リツキシマブ
N = 30 プラセボ
12ヵ月間 MMT後のC-ペプチド AUCが20%増加 110
2011 テプルジマブ
8-35歳
<投与期間12週間未満
無作為化
プラセボ
N = 209 14日間完全投与
N = 102 14日間低用量
N = 106 6日間低用量
N = 99 プラセボ
24 ヵ月 テプルジマブ投与群では、1 年後に 5% がインスリンを投与していない 117
2011年 シクロホスファミドと抗胸腺細胞グロブリンを併用した自家幹細胞移植
18-34歳
<投与期間42日未満
単一施設
ケースシリーズ
N = 23
平均
7ヵ月
中央値 31ヵ月 糖尿病なし 152
2011年 アバタセプト
6-45歳
<投与期間100日未満
ランダム化
プラセボ
N = 77 アバタセプト
N = 35 プラセボ
24 ヵ月 59% 増加 MMT 後の C-ペプチド AUC 調整値 112
2013 カナキヌマブ
6-45歳
<投与期間100日未満
無作為化
プラセボ
N = 47 カナキヌマブ
N = 22 プラセボ
12カ月 MMT後のC-ペプチド AUCに影響なし 107
2013 アナキンラ
18-35歳
<投与期間100日未満
無作為化
プラセボ
N = 35 アナキンラ
N = 34 プラセボ
9 ヵ月 MMT 後の C-ペプチド AUC に影響なし 107
2015 アレフェセプト
12-35歳
<投与期間100日未満
無作為化
プラセボ
N = 33 アレフェセプト
N = 16 プラセボ
24 ヵ月 MMT 後の C-ペプチド AUC 低下が少ない 114
2016 フルダラビンを併用した自家幹細胞移植
8-25年
<投与期間3カ月未満
単一施設
ケースシリーズ
N = 16
中央値
34ヵ月
16例中7例は追跡終了時にインスリン使用なし 153
2018 低用量抗胸腺細胞グロブリン（ATG）
12-45歳
<100日未満
無作為化
プラセボ
N = 29 ATG +顆粒球コロニー刺激因子（GCSF）
N = 29 ATG
N = 31 プラセボ
12ヵ月 C-ペプチドAUC AUCはATG後の方が高いが、GCSF 115の追加ベネフィットはない。
2020 ゴリムマブ
6-21年
<投与期間100日未満
無作為化
プラセボ
N = 56 ゴリムマブ
N = 26 プラセボ
12ヵ月後 Cペプチド44%増加 109
2023 テプルマブ
8-17歳
<6週間未満
ランダム化
プラセボ
N = 217 テプルジマブ
N = 111 プラセボ
78週 63.1%増加 MMT後のCペプチドAUC 118
2023 バーシチニブ
10-30年
<投与期間100日未満
ランダム化
プラセボ
N = 61 バーシチニブ
N = 30 プラセボ
48週 バルシチニブとプラセボでLn CペプチドAUC +1の低下が25.7%減少 154
β細胞調節
2018 ベラパミル 18-45歳
無作為化
プラセボ
N = 11 ベラパミル
N = 13 プラセボ
123
2021 抗IL-21およびリラグルチド
18-45歳
<投与期間20週未満
無作為化
プラセボ
N = 77 プラセボ
N = 77 リラグルチド
N = 77 抗IL21薬
N = 77 リラ+抗 IL21
54週 MMT後のC-ペプチドAUC低下 プラセボ39％、リラ＋抗IL21 10％ 124
2021 イマチニブ（チロシンキナーゼ阻害薬）
18-45週
<投与期間100日未満
無作為化
プラセボ
N = 43 イマチニブ
N = 21 プラセボ
54 週間 MMT 後の C-ペプチド AUC が 12 ヵ月後に 19.4%増加、効果は持続せず 121
2022 同種β細胞移植 18歳以上
単一施設
ケースシリーズ
N = 255
中央値
7.4年
グラフト生存率の維持（空腹時Cペプチド>0.1nmol/L） 70
2023 ベラパミル
7-17年
<投与期間31日未満
ランダム化
プラセボファクトリアルデザイン
N = 47 ベラパミル
N = 41 プラセボ
各群の半数は、通常の血糖コントロールまたは厳しい血糖コントロールにも無作為に割り付けられた
52週 Cペプチド濃度30%上昇 (MMT 後ログAUC +1 Cペプチド) 122
2023 セマグルチド
21-39歳
<投与期間100日未満
52週 2/3がインスリン投与を中止 155
5.1 自然免疫療法
インターロイキン-1シグナル伝達は自然免疫系の活性化に不可欠な役割を果たすが、IL-1受容体シグナル伝達（アナキンラ）またはIL-1リガンドレベル（カナキヌマブ）のいずれかに介入した試験では、新たにT1Dと診断された患者におけるβ細胞の温存に対する効果は示されていない109。これとは対照的に、マクロファージによって主に産生される腫瘍壊死因子αを標的とする抗体ゴリムマブの点滴では、（一時的ではあるが）β細胞の温存が認められた111。
5.2 B細胞指向性療法
現在3つ以上同定されている）自己抗体の発現は、T1Dの発症に先行し、高い確実性で発症を予測することから、適応免疫系による体液性反応に対する治療法は、β細胞機能を維持するための明らかな標的であった。実際、CD20レセプターに結合してB細胞を（一時的に）枯渇させるモノクローナル抗体リツキシマブは、新たにT1Dと診断された患者において、残存β細胞機能の低下をある程度遅らせることができた。しかし、リツキシマブの効果はあまりに弱く、副作用が大きいため、外来インスリン療法への依存を遅らせるために臨床で大規模に使用することはできない。
5.3 T細胞誘導療法
この最初の画期的な研究では、9ヵ月後に25％の症例で完全寛解が得られたのに対し、プラセボ群では5％程度であった。潜在的な毒性を考慮し、より早い時点で奏効が得られなかった場合、非奏効例は積極的治療から外された。それにもかかわらず、この研究は、免疫調節が少なくとも一時的にはβ細胞機能喪失の経過を変えることができるという原理を直接証明した最初のものの一つであり、この研究は、T1Dの病因におけるβ細胞のT細胞介在性の傷害または機能不全を強く示唆するものであった。
次に、ヤヌスキナーゼ阻害剤バリシチニブは、CD8+T細胞-HLA相互作用を阻害するため、β細胞に対する細胞傷害活性を阻害することが、発症したばかりのT1Dで試験された。実際、バリシチニブはβ細胞の機能をより残存させたが、血糖変動係数が低下した以外は明らかな血糖コントロールの改善を示さなかった。この試験では、プラセボ群、介入群ともにβ細胞の減少の勾配は比較的平坦であった。
しかし、アバタセプトを24ヵ月間投与し続けたにもかかわらず、投与6ヵ月後のβ細胞機能の低下はプラセボと同等であったことから、著者らは、T細胞による自己免疫活性化は時間の経過とともに減少すると推測している。さらに、アバタセプト群では投与中止1年後でもβ細胞機能がより残存し、血糖コントロールも良好であったが、115。この所見は、この介入は長期内因性インスリン分泌者の割合を増加させなかったことを示唆している。以前、CD2を介したCD4+およびCD8+T細胞の共刺激と成熟の阻害剤であるアレフェセプトは、明らかな血糖コントロールの改善なしにβ細胞機能のある程度の維持を示したが116、この薬剤は現在臨床使用できない。
抗胸腺細胞グロビン（ATG）は、T細胞を標的とした広範な抗体介在療法が一時的なβ細胞機能をもたらすという原理を証明したが、副作用のため、この治療法は一般的にT1Dに使用することはあまり受け入れられていない117。CD3レセプターを標的としてリンパ球を一時的に減少させ、CD8+T細胞を枯渇させる118。実際、2つの臨床試験で、T1Dと診断された後、β細胞の機能低下を遅らせるテプリズマブの効果が検討されており、いずれもβ細胞の機能低下を遅らせ、無作為化後1年で、インスリンの使用が不要となる症例が少数ながら認められた119, 120。
5.4 自家幹細胞移植
より標的を絞った免疫抑制レジメンが、残存β細胞機能と血糖コントロールに及ぼす効果が限定的であることから、免疫系を抑制するためのさらに広範な介入が試みられている。シクロホスファミドと抗胸腺細胞輸注および自家造血幹細胞の再注入による骨髄分離介入121では、新たにT1Dと診断された8人のうち7人が少なくとも6ヵ月間、外因性インスリンの使用から完全に解放された121。同じ研究グループによる23人の患者を対象としたより大規模なケースシリーズでは、糖尿病フリー期間の中央値は31ヵ月であったが、1人の患者は好中球減少期にシュードモナス敗血症で死亡していた。その後、小児を対象とした小規模のケースシリーズが発表され、フルダラビンを用いたより毒性の低い条件付けレジメンを用いて、中央値34ヵ月の追跡調査後にほぼ半数の患者でT1Dの寛解が認められ、副作用は認められなかった。現在行われている造血幹細胞移植が糖尿病管理の主役になることはなさそうであるが、いくつかの重要なメカニズム的洞察を与えてくれる。第一に、かなりの割合の患者がインスリンの使用なしになったという事実は、免疫反応が厳しく抑制されている間でもβ細胞の再生能力があることを示している。第二に、あまり心強くはないが、このような重度の免疫抑制があっても、T1Dは最終的には再発する。
5.5 β細胞の調節
臨床的には、ドナー膵島細胞移植は通常、非常に重症の低血糖症例にのみ行われ、しばしば腎不全を併発して腎移植が考慮される。カナダの施設で行われた大規模なケースシリーズでは、膵島移植の全生存率は70％であった。興味深いことに、アナキンラとエタネルセプトの併用は、移植片の生存率の向上と関連していた122。新たにT1Dと診断された症例では、アナキンラ単剤ではβ細胞保護作用が認められなかったことから、エタネルセプトが重要な（相加的な）効果を持つか、あるいは移植片拒絶反応の病態が最初のT1Dの病態生理とは異なることが示唆される。移植片は容易に生検できないので、この仮説は難しい問題である。
イマナチニブは、慢性骨髄性白血病の治療において最初の画期的な発見となったチロシンキナーゼ阻害剤であるが、NODマウスにおいてβ細胞のアポトーシスと小胞体ストレスを減少させ、免疫調節作用も有するβ細胞温存化合物として研究された。臨床試験では、イマチニブは、最近T1Dと診断され た患者において、β細胞の機能をわずかに、そして非持 続的に維持したように思われた123 。
最後に、ベラパミルのようなカルシウム拮抗薬は、T1Dのマウスモデルにおいて、チオレドキシン相互作用タンパク質の発現とβ細胞のアポトーシスを減少させ、実際にベラパミルは、7〜17歳の新たにT1Dと診断された88人の小児において、β細胞の減少を抑制することが示されている124。また、最近行われたパイロット試験も極めて重要で、強力なグルカゴン様ペプチドであるセマグルチドを投与された10人の最近診断された患者において、参加者の3分の2がインスリン外用から解放され、ランダム刺激Cペプチド値が上昇したという興味深い結果を示した。これらの興味深い結果は、明らかに無作為比較試験での再現が必要である。リラグルチドを注射した大規模な先行試験では、確かにβ細胞の保護が認められたが、IL-21に対する抗体との併用でのみであった126。肥満と糖尿病という設定において、セマグルチドは高用量で炎症マーカーの大幅な減少を示している127。最近、非常に厳しい血糖コントロールによるβ細胞温存効果が認められなかったことを考えると128、その機序は血糖降下作用ではなく、他の、おそらく抗炎症性の機序によるものと考えられる。
6 T1Dにおける介入のタイミング：予防か、温存か、逆転か？
この分野における主要な論点は、臨床診断後のβ細胞温存の成功が限定的であることを考慮すると、家族歴、抗体、および/または遺伝的リスクスコアによるスクリーニングを用いて、本疾患の高リスク者を同定する予防試験にもっと力を入れるべきかどうかということである。例えば、テプリズマブについては、予防試験においてインスリン治療を中央値で2年遅らせることができた。このことが、より長いフォローアップ期間において、全体としてよりマイルドな糖尿病表現型に結びつくかどうかはまだわからない。私たちの考えでは、T1Dのスクリーニングにかかる高額な費用と、（近い）将来に重篤な病気が発症する可能性があることを知った患者やその両親の負担を正当化するためには、このようなことが必要であろう。それにもかかわらず、我々は、病気の進行を予防または減速させることを目的としたT1D（低用量抗胸腺細胞グロブリン、リツキシマブとアバタセプトの併用、プラスミド療法、JAK阻害剤、https://clinicaltrials.gov/study/NCT04291703、https://clinicaltrials.gov/study/NCT04279613、https://clinicaltrials.gov/study/NCT05743244）のさらなる結果を待ち望んでいる。治療に対する反応に伴う微生物の変化や、腸内細菌介入研究の機会の窓について、新たな知見が得られるかもしれないからである。
7 T1DにおけるFMTの将来？
我々が以前に実施したランダム化臨床パイロット試験（RCT）では、自家糞便微生物叢移植（FMT）が同種FMTよりも残存β細胞機能の維持に強い影響を与えることが観察された27。この結果はフォローアップRCTで再現されなければならないが、自家FMT介入には、健康なドナーの便を用いた同種移植よりもいくつかの（倫理的な）利点がある。より重要なことは、自家FMTは、潜在的な未知の病原体や疾患表現型を伝播するリスクが少ないということである130。
従来の糞便移植の投与経路は、経鼻十二指腸チューブまたは大腸内視鏡によるものであったが、いずれも侵襲的で時間がかかり、患者に不快感を与えるものであった131。したがって、FMT療法は、凍結または凍結乾燥した糞便微生物叢を含むカプセル化された形態へと移行しつつある。これらの糞便微生物叢カプセル（FMC）は、非侵襲的で不快感を与えず、患者自身が容易に摂取できるため、T1Dの幼児に対するFMT介入も視野に入ってきた132。FMCによる最適な治療レジメンはまだ決定されていないが、FMCは、在宅環境においても、より長期的で定期的な投与の可能性を提供する。FMCは、再発性C.difficile感染症の治療において、経鼻十二指腸チューブまたは大腸内視鏡によるFMTと同程度の有効性が示され、現在では国際的なガイドラインに採用されている133。現在、T1DにおけるFMTの効果を評価する2つの臨床試験が進行中である。1つ目は、5年以上のT1Dと消化管神経障害を有する20人の患者に、同種FMCまたはプラセボを投与し、重症消化管神経障害の治療としての実行可能性、安全性、有効性を評価するRCTである（https://clinicaltrials.gov/study/NCT04749030）。もう1つは、最近発症したT1D患者10人に自家FMCを投与し、残存β細胞機能を温存するという当院で行われた小規模パイロット試験である(https://clinicaltrials.gov/study/NCT05323162)。
FMTはT1Dに対する有望な治療戦略であるが、T1D発症における腸内細菌叢の自己免疫相互作用に関しては、いくつかの未解決の問題がある（図1）。第一に、（ドナー）FMTの作用機序を理解することが重要であり、これによってT1Dの進行を止めることができる。この作用機序には、（小）腸内の免疫細胞のトレーニングの変化による自己免疫反応の調節、腸管バリア機能の回復、微生物の代謝産物産生を含む他の代謝過程の変化などが含まれる134。さらに、FMT便の提供者は、健康なドナーか患者自身であるが、特に後者の方がより有益であり、倫理的にも受け入れられやすいと思われるため、さらなる調査が必要である。内因性インスリン産生を示すためには、β細胞機能（尿中または血漿中の刺激C-ペプチドによって決定される）が残存している必要がある。さらに、T1D患者の中には、FMTの介入によく反応する人とそうでない人がおり、そのような反応の予測因子を特定する必要がある。135 ドナーFMTは一般に安全であると考えられているが、病原体を伝播し、有害事象を引き起こすリスクがある。最後に、T1Dの進行に対するFMTの長期的な影響や、β細胞を持続的に温存するための最適な治療レジメン（例えば、漸減またはカプセル化FMTの継続治療）については、依然として不明である。
詳細は画像に続くキャプションに記載されている。
図1
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その他の微生物に基づく8つの治療法
腸内細菌叢全体を有益に入れ替えることを目的とするFMTの他にも、腸内細菌叢を調節したり、同様の効果を誘発したりする戦略が存在する。これには、食物繊維の豊富な食事や特定の食事パターンなどの食事介入、有益な細菌の増殖と機能を刺激するプレバイオティクス、ヒトT1Dにおいて免疫系に有益な影響を与え炎症を抑制することができる特定の「次世代プロバイオティクス」細菌株および/またはその産生代謝産物による治療が含まれる。FMTカプセルに有益な腸内細菌株を補充することで、FMTの有効性がさらに高まる可能性があり、うまくいけば、そのような明確に定義され制御された有益微生物の合成コンソーシアムがFMTに取って代わる日が来るかもしれない。
プレバイオティクスの基質は、腸内常在微生物に利用され、その機能や代謝産物を通じて宿主に利益をもたらす137。Hoらは、1年以上T1Dを患っている8〜17歳の小児43人を対象に、12週間のオリゴフルクトース濃縮イヌリンプレバイオティクス群とプラセボ群に無作為に割り付けた138。Bacteroides fragilis、分割糸状菌、Akkermansia muciniphila、Lactobacillus johnsoniiなどの特定の微生物株も、T1Dの免疫系に有益な影響を与えることが示されている。Zare Javidらによる研究では、50人のT1D患者にLactobacillus sporogenes GBI-30、マルトデキストリン、フルクトースオリゴ糖の組み合わせ、またはプラセボを8週間投与した。このシンバイオティクスサプリメントは、空腹時血糖値、HbA1c、CRP値を低下させ、一方で平均血漿インスリン値と酸化ストレスのマーカーである総抗酸化力を増加させた140。同様に、6～18歳のT1D患者27人を対象に、Lactobacillus johnsonii MH-68、Lactobacillus salivarius subsp. salicinius AP-32、Bifidobacterium animalis subsp. lactis CP-9を組み合わせて6ヵ月間毎日投与したところ、プラセボを投与した29人と比較して空腹時血糖値、HbA1c、炎症性サイトカインが低下した141。これらの結果は有望であるが、Groeleら142によるRCTでは、新たにT1Dと診断された8～17歳の小児96人を対象に、6ヵ月間のラクトバチルス・ラムノサスGGとビフィドバクテリウム・ラクティス・Bb12を投与してもβ細胞機能に対する効果は認められなかった。
あるいは、新たな代謝機能を実行したり、特定の治療産物を生産したりするように細菌株を操作することもできる。このような治療用タンパク質の標的（腸管）送達のためのビヒクルとして使用された、工学的に操作された大腸菌やラクトコッカス・ラクティス株の例がいくつかある143-145。T1Dにおいて、ヒトプロインスリンをβ細胞自己抗原として、IL-10を寛容化サイトカインとして分泌する臨床グレードのL. lactisは、CD4 + Foxp3+ T細胞を上昇させることにより免疫寛容を誘導し、新規発症糖尿病のNODマウスの66％を治癒させることができた146。最近、このL. lactis株が単剤療法（AG019）およびテプリズマブとの併用療法として第1b/2a相試験で評価された147。研究者らは、両治療法の経口投与は忍容性と安全性に優れ、単独療法群では血糖コントロールの改善（刺激C-ペプチドの安定化、外因性インスリン使用量の減少、6ヵ月までのHbA1cの改善により判定）がみられたと結論づけた。テプリズマブとの併用療法を受けた群では、これらの代謝変数は12ヵ月まで安定または改善し、6ヵ月後には部分的に疲弊した表現型を持つCD8+ T細胞の増加も認められた。両群とも、治療後、前プロインスリン特異的CD8+ T細胞の頻度は減少した148。
食事や宿主由来の化合物のデノボ合成や代謝に由来する様々な細菌代謝産物は、有益な抗炎症作用や腸内恒常性維持作用を有する。よく知られている例としては、先に述べた酪酸、プロピオン酸、酢酸などのSCFAがあり、これらはGタンパク質共役型受容体のリガンドであり、ヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤でもある66、 149Bellらは、酢酸および酪酸で修飾した高アミローストウモロコシ耐性デンプン（HAMSAB）サプリメントを用いた臨床試験を実施し、長期にわたるT1Dの成人に40g/日を6週間投与した。このサプリメントは、参加者の便および血漿中の酪酸、酢酸、プロピオン酸濃度を増加させたが、研究者らは、空腹時グルコース、刺激（食後）Cペプチド、および1日の外因性インスリン使用量の改善は観察しなかった。しかし、血漿中の酪酸とHbA1c、外因性インスリン使用量、目標範囲（3.9mMグルコース）以下の時間との間には負の相関が観察された。149。HAMSABとは対照的に、経口酪酸ナトリウムを用いた2つのRCTでは、長期にわたるT1D患者において、適応反応や免疫反応、血糖コントロールはみられなかった150, 151。de Grootらの研究では、30人の患者に1日4gの酪酸ナトリウムを1ヵ月間投与するか、クロスオーバーデザインでプラセボを投与した。150。これら2つの介入（HAMSABと純粋な経口酪酸）の間の相違は、両試験における酪酸の送達戦略の違いから生じた可能性があり、細菌代謝産物の作用/吸収部位を考慮することの重要性を示している。さらに、両試験とも長期にわたるT1D患者を対象としており、確実な臨床効果を得るには遅すぎる可能性がある。
9 他の治療の追加療法としてのFMT
T1Dのエンドタイプという概念は、β細胞温存あるいは完全治癒のためのT1D治療が一律ではなく、個別化医療的アプローチに的を絞るべきであることを明らかにしている。T1D自己抗体は最初に単独で出現し、インスリン自己抗体（IAA）とGAD自己抗体（GADA）のどちらが最初に出現するかは、年齢とHLA-DR-DQ遺伝子型に依存する。IAAまたはGADAのいずれかが最初に出現するのは、異なる免疫細胞型の割合のアップレギュレーションと対をなしており、これらは長期的には異なるマイクロバイオーム組成と関連している26。
FMTは将来、特定のT1Dエンドタイプに対する治療ツールとして、あるいは追加療法として使用される可能性がある。追加療法としてのFMTの使用は、メラノーマ治療におけるチェックポイント阻害の分野で以前に研究されている152。ここでは、患者が抗プログラム細胞死タンパク質1療法に反応しない場合、FMTによって腸内細菌叢を変化させることで、治療反応を誘導し、免疫療法に対する反応を高めることができることがわかった。T1D治療において複数の新しい免疫調節療法が登場する中、FMTによって治療反応を変化させることは、T1Dにとっても興味深いことかもしれない156, 157。
結論として、腸内細菌叢には、T1D治療における複数の有望な手がかりが隠されている。マイクロバイオームの変化を研究することは、本疾患の病態生理をより深く理解することにつながる。しかし、（新規発症）T1Dにおける広範な治療的分布に適するようになるには、FMTカプセル化や、より特異的な微生物叢菌株や代謝産物の単離に焦点を当てた治療法のいずれかによって、（ドナー）FMT治療を改善・高度化するための今後の研究が依然として必要である。
資金提供
本研究は、C.F.S.およびN.M.H.が任命されたDFN- DONグラント2020、番号2020.10.002の支援を受けた。E.R.は、ZONMW VIDI助成金2023（09150172210050）およびAUMCスターター助成金の支援を受けている。 N.M.H.は、オランダ心臓財団によるSenior Clinical Dekker助成金（助成金番号2021T055）およびZONMW-VIDI助成金2023（09150172210019）の支援を受けている。M.N.は個人的なZONMW-VICI助成金2020（09150182010020）の支援を受けている。
利益相反声明
C.M.F.S.、D.W.、E.R.、K.W.およびN.M.J.H.は、本論文に関連して開示すべき利益相反はない。M.N.は、オランダのCaelus Pharmaceuticals社およびAdvanced Microbiome Interventions社の創設者であり、科学諮問委員会の理事である。
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