ナノマテリアルは腸内細菌叢と免疫系の相互作用に影響を与える

2022年12月19日 10:54

https://nbcfeed.live/nbc-tech/nanomaterial-influences-gut-microbiome-and-immune-system-interactions/

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By NBC
2022年12月13日
3分9秒読了
電子機器から生体分子のセンサーまで、あらゆるものに使用されているナノ材料「酸化グラフェン」が、腸内マイクロバイオームを介して間接的に免疫系に影響を与えることが、スウェーデンのカロリンスカ研究所の研究者によるゼブラフィッシュの新しい研究で示された。この研究成果は、学術誌『Nature Nanotechnology』に掲載されています。

この論文の責任著者であるカロリンスカ研究所環境医学研究所のベングト・ファデール教授は、「これは、ナノ材料が免疫系に与える影響を理解するためには、腸内マイクロバイオームを考慮しなければならないことを示しています」と述べています。"我々の結果は、ナノ材料の潜在的な悪影響を特定し、新素材においてそのような影響を緩和または防止するために重要です。"

グラフェンは、人間の髪の毛の100万分の1という非常に薄い物質です。炭素原子の単層で構成され、鉄よりも強く、柔軟で、透明で、導電性を持っています。そのため、ウェアラブルエレクトロニクスを搭載した「スマート」テキスタイルや、複合材料の構成要素として、既存材料の強度や導電性を高めるなど、さまざまな用途で非常に有用である。

グラフェン系ナノ材料の利用が進むにつれて、これらの新材料が生体にどのような影響を及ぼすかを検証する必要が生じている。ナノ材料が免疫系に影響を与えることはすでに知られているが、近年、いくつかの研究により、ナノ材料が腸内細菌叢（消化管内に自然に存在する細菌）にも影響を与えることが明らかにされている。

今回、ナノマテリアルと腸内細菌叢、免疫の関係について、ゼブラフィッシュを用いた研究が行われました。調査したナノ材料は酸化グラフェンである。酸化グラフェンは、炭素原子と酸素原子からなるグラフェンの親類と言えるものである。酸化グラフェンは、グラフェンとは異なり、水に溶ける性質があり、体内への薬物送達手段などとして医学研究でも注目されている。

今回の研究では、ゼブラフィッシュの成魚を水中で酸化グラフェンに暴露し、酸化グラフェンがマイクロバイオームの構成にどのような影響を与えるかを分析した。研究チームは、通常の魚と、さまざまな内因性代謝産物や細菌性代謝産物の受容体であるアリール炭化水素受容体（通称AhR）と呼ばれる腸内細胞の受容体分子を欠損した魚の両方を使用しました。

この研究の筆頭著者であるカロリンスカ研究所環境医学研究所のGuotao Peng博士研究員は、「魚を酸化グラフェンに暴露すると、低用量であっても腸内細菌の組成が変化し、AhRも腸内細菌に影響を与えることを示すことができました」と語っています。

研究チームはまた、天然の腸内細菌群をまったく持たないゼブラフィッシュの幼生を作製し、個々のマイクロバイオーム構成要素（この場合は、ある種の腸内細菌が分泌する酪酸（脂肪酸の一種））の影響を調べることができるようにした。酪酸は、AhRと結合することが知られている。

そこで研究チームは、酸化グラフェンと酪酸を組み合わせると、魚にいわゆるタイプ2免疫が生じることを見いだした。この効果は、腸の細胞におけるAhRの発現に依存していることが判明した。

「このタイプの免疫は、通常、寄生虫の感染に対する反応と考えられています。私たちの解釈では、腸の免疫反応は、寄生虫を処理するのと同じように酸化グラフェンを処理することができます」とGuotao Pengは語っている。

研究者らは、免疫細胞のマッピングを行う高度な方法を用いて、自然リンパ球と呼ばれる免疫系の構成要素がゼブラフィッシュの幼生に存在することも示すことができた。

「これは、ゼブラフィッシュが、原始的な免疫系や自然免疫系を含む免疫系を研究するのに適したモデルであることを示しています」と、ベングト・ファデール研究員は語っている。

この研究は、イェーテボリにあるチャルマース工科大学がコーディネートするEUプロジェクト「Graphene Flagship」から資金提供を受けて行われた。

ストーリーソース

材料はカロリンスカ研究所から提供されました。注：内容はスタイルと長さのために編集されている場合があります。

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TAGS 腸免疫影響相互作用マイクロバイオームナノマテリアルシステム

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