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JP6896258B2 - How to detect early colorectal cancer - Google Patents

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JP6896258B2 JP2019569632A JP2019569632A JP6896258B2 JP 6896258 B2 JP6896258 B2 JP 6896258B2 JP 2019569632 A JP2019569632 A JP 2019569632A JP 2019569632 A JP2019569632 A JP 2019569632A JP 6896258 B2 JP6896258 B2 JP 6896258B2
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Description

本発明は、早期大腸癌の検出方法に関する。大腸癌を早期に検出できれば、患者の死亡率を下げることができるだけでなく、内視鏡による癌の除去が可能になるので、患者の生活の質を向上させることもできる。 The present invention relates to a method for detecting early colorectal cancer. If colorectal cancer can be detected early, not only can the mortality rate of the patient be reduced, but also the cancer can be removed endoscopically, so that the quality of life of the patient can be improved.

ヒト腸内には、約1000種類100兆個に及ぶ細菌が共生していることが知られている。これらは「腸内細菌叢」と呼ばれ、どの細菌種がどの程度存在するかという細菌組成の変動や異常が疾患や健康状態に影響を与えることが近年の報告により明らかとなりつつある。大腸癌についても、腸内細菌叢との関係が以前より指摘されており、例えば、欧米人においてはFusobacterium nucleatumが進行性の大腸癌患者に多く存在していることを示す論文報告がなされている(非特許文献1及び2)。 It is known that about 1000 types and 100 trillion bacteria coexist in the human intestine. These are called "intestinal flora", and recent reports have revealed that changes and abnormalities in bacterial composition, such as which bacterial species are present and how much, affect diseases and health conditions. Regarding colorectal cancer, the relationship with the intestinal flora has been pointed out for some time. For example, in Westerners, a paper report showing that Fusobacterium nucleatum is abundant in patients with advanced colorectal cancer has been reported. (Non-Patent Documents 1 and 2).

腸内細菌を調べるために従来は、細菌を分離して、培養して増殖させることが必要であった。近年、培養という過程を経ずに、環境サンプル中の細菌がもつDNAを抽出し、その遺伝子配列情報を解読することにより、サンプル中の細菌組成を再構築する手法が開発された(メタゲノム解析)。これを糞便に応用することにより、ヒト腸内環境中の腸内細菌叢組成を明らかにすることが可能となった。また、環境中の低分子化合物(代謝産物)を定量的に測定する質量分析計を用いることにより、糞便中の代謝産物の網羅的なデータを得ることが可能である(メタボローム解析)。 Conventionally, in order to investigate intestinal bacteria, it has been necessary to isolate the bacteria, culture them, and grow them. In recent years, a method has been developed to reconstruct the bacterial composition in a sample by extracting the DNA of the bacteria in the environmental sample and decoding the gene sequence information without going through the process of culturing (metagenomic analysis). .. By applying this to feces, it became possible to clarify the composition of the intestinal flora in the human intestinal environment. In addition, by using a mass spectrometer that quantitatively measures low-molecular-weight compounds (metabolites) in the environment, it is possible to obtain comprehensive data on metabolites in feces (metabolome analysis).

Zeller G et al., Mol Syst Biol. 2014 Nov 28;10:766Zeller G et al., Mol Syst Biol. 2014 Nov 28; 10: 766 Feng Q et al., Nat Commun. 2015 Mar 11;6:6528Feng Q et al., Nat Commun. 2015 Mar 11; 6: 6528

初期ステージの大腸癌の大部分は、内視鏡によって取り除くことが可能であることから、大腸癌の早期発見は、死亡率を低下させるという点だけでなく、患者の生活の質を向上させるという点からも重要である。このような背景の下、本発明は、早期大腸癌を検出するための手段を提供することを目的とする。 Early detection of colorectal cancer not only reduces mortality, but also improves the quality of life of patients, as most early-stage colorectal cancer can be removed endoscopically. It is also important from the point of view. Against this background, it is an object of the present invention to provide a means for detecting early colorectal cancer.

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、早期大腸癌の患者の糞便中の遺伝子、微生物、代謝産物の組成が、進行性大腸癌の患者の糞便中の組成と大きく異なっており、進行性大腸癌を検出するためのマーカーを用いたのでは、早期大腸癌を検出できないことを見出し、更に、早期大腸癌を特異的に検出できるマーカーを見出し、これらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has a large composition of genes, microorganisms, and metabolites in the feces of patients with early-stage colorectal cancer as the composition in feces of patients with advanced colorectal cancer. It is different, and it was found that early colorectal cancer could not be detected by using markers for detecting advanced colorectal cancer, and further, a marker that could specifically detect early colorectal cancer was found, and based on these findings. , The present invention has been completed.

即ち、本発明は、以下の〔1〕〜〔6〕を提供するものである。
〔1〕被験者の糞便中の遺伝子の量を指標として早期大腸癌を検出する方法であって、その遺伝子が馬尿酸ヒドロラーゼ遺伝子、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ遺伝子、ブタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子、核酸塩基:カチオン共輸送体-1遺伝子、及び3-ヒドロキシ-5-ホスホノオキシペンタン-2,4-ジオンチオラーゼ遺伝子からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする早期大腸癌の検出方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [6].
[1] A method for detecting early colorectal cancer using the amount of a gene in the feces of a subject as an index, and the gene is a horse uric acid hydrolase gene, a cyclohexadienyl dehydratase gene, a butanol dehydrogenase gene, a nucleic acid base: a cation cotransporter. A method for detecting early-stage colorectal cancer, which is at least one selected from the group consisting of the -1 gene and the 3-hydroxy-5-phosphonooxypentane-2,4-dionethiolase gene.

〔2〕遺伝子が、馬尿酸ヒドロラーゼ遺伝子、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ遺伝子、ブタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子、核酸塩基:カチオン共輸送体-1遺伝子、及び3-ヒドロキシ-5-ホスホノオキシペンタン-2,4-ジオンチオラーゼ遺伝子であることを特徴とする〔1〕に記載の早期大腸癌の検出方法。 [2] The genes are horse uric acid hydrolase gene, cyclohexadienyl dehydratase gene, butanol dehydrogenase gene, nucleobase: cation cotransporter-1 gene, and 3-hydroxy-5-phosphonooxypentane-2,4-dionthio. The method for detecting early-stage colorectal cancer according to [1], which is characterized by being a lase gene.

〔3〕被験者の糞便中の微生物の量をさらに指標として早期大腸癌を検出する方法であって、その微生物がビロフィラ・ワーズワーシア(Bilophila wadsworthia)であることを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載の早期大腸癌の検出方法。 [3] A method for detecting early colorectal cancer using the amount of microorganisms in the feces of a subject as an index, which is characterized in that the microorganism is Bilophila wadsworthia [1] or [2]. The method for detecting early-stage colorectal cancer described in 1.

〔4〕被験者の糞便中の代謝産物の量をさらに指標として早期大腸癌を検出する方法であって、その代謝産物がグリココール酸及び/又はタウロコール酸であることを特徴とする〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の早期大腸癌の検出方法。 [4] A method for detecting early colorectal cancer using the amount of metabolites in the feces of a subject as an index, characterized in that the metabolites are glycocholic acid and / or taurocholic acid [1] to. The method for detecting early colorectal cancer according to any one of [3].

〔5〕以下(1)〜(3)の工程を含むことを特徴とする〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の早期大腸癌の検出方法、
(1)被験者の糞便中の指標とする遺伝子、微生物、又は代謝産物を定量する工程、
(2)工程(1)で定量した値を健常者の糞便中の対応値と比較する工程、
(3)工程(2)の比較の結果、工程(1)で定量した値が、健常者の糞便中の対応値よりも統計学的に有意に高い場合に被験者を早期大腸癌であると判定する工程。
[5] The method for detecting early colorectal cancer according to any one of [1] to [4], which comprises the following steps (1) to (3).
(1) A step of quantifying a gene, a microorganism, or a metabolite as an index in the feces of a subject,
(2) A step of comparing the value quantified in step (1) with the corresponding value in the feces of a healthy person,
(3) As a result of comparison of step (2), if the value quantified in step (1) is statistically significantly higher than the corresponding value in the feces of a healthy subject, the subject is judged to have early colorectal cancer. Process to do.

〔6〕被験者の糞便中の微生物の量を指標として早期大腸癌を検出する方法であって、その微生物がアトポビウム・パルブルム(Atopobium parvulum)であることを特徴とする早期大腸癌の検出方法。 [6] A method for detecting early colorectal cancer using the amount of microorganisms in the feces of a subject as an index, wherein the microorganism is Atopobium parvulum.

本明細書は、本願の優先権の基礎である日本国特許出願、特願2018‐018134の明細書および/または図面に記載される内容を包含する。 This specification includes the contents described in the Japanese patent application, Japanese Patent Application No. 2018-018134, and / or drawings which are the basis of the priority of the present application.

本発明により、これまで内視鏡検査でなければ不可能であった早期の大腸癌の発見が、非侵襲的な便検査によって可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, early detection of colorectal cancer, which was previously impossible without endoscopy, can be performed by non-invasive stool examination.

318人の患者の糞便サンプル中に含まれる属(上段)と代謝産物(下段)の相対存在量を示す。存在量の多い上位30の属及び代謝産物が示されている。患者の内訳は、「健康な」者(「正常」及び「少数のポリープ」)(N = 128)、「複数のポリープ」を有する者(N = 128)、「ステージ0」の者(N = 28)、「ステージ I / II」の者(N = 69)、「ステージ III / IV」の者(N = 54)である。ヒトゲノム断片も示されている。The relative abundance of genera (upper) and metabolites (lower) contained in the fecal samples of 318 patients is shown. The top 30 genera and metabolites with the highest abundance are shown. The breakdown of patients was "healthy" ("normal" and "small number of polyps") (N = 128), "multiple polyps" (N = 128), and "stage 0" (N =). 28), "Stage I / II" (N = 69), "Stage III / IV" (N = 54). Human genome fragments are also shown. 属(左)及び代謝産物(右)の主成分分析。Principal component analysis of genera (left) and metabolites (right). 癌の進行に伴い差異を示す分類学的特性。種は、「健康な」コントロールと比較した「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」、及び「ステージI / II」の4つのステージのそれぞれにおける増加又は減少により、決定された(片側マンホイットニーのU検定でP値<0.05)。種は、「Firmicutes」、「Proteobacteria」、「Bacteroidetes」、「Actinobacteria」、 「Fusobacteria」、「Tenericutes」、及び「Euryarchaeota」の門に分類される系統樹に示されている。外側の円において、種は増加(オレンジ色)又は減少(緑色)のマークが付けられている。特に、著しく増加した(FDR補正P値<0.05)種は赤色でマークされている。最も内側の円は、種の相対的な存在量を示している。各門について、各ステージに特異的に存在量が変化した種(Private、赤)、他のステージと共有して存在量が変化した種(Shared、青)、又はすべてのステージに広範に分布して存在量が変化した種(Ubiquitous、緑)の数を数えた。ボックスプロット(ブラックボックス)は、「健康な」コントロール及び4つの異なるグループにおける代表的な種の相対的存在量を示す(*, P<0.05; **, P<0.01.)。A taxonomic characteristic that shows differences as the cancer progresses. Species are determined by an increase or decrease in each of the four stages of "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II", and "stage I / II" compared to "healthy" controls. (P value <0.05 in U test of one-sided Mann-Whitney). Species are shown in phylogenetic trees classified in the phyla of "Firmicutes", "Proteobacteria", "Bacteroidetes", "Actinobacteria", "Fusobacteria", "Tenericutes", and "Euryarchaeota". In the outer circle, the seeds are marked as increasing (orange) or decreasing (green). In particular, species with significantly increased (FDR-corrected P-value <0.05) are marked in red. The innermost circle shows the relative abundance of the species. For each phylum, it is widely distributed in species whose abundance has changed specifically for each stage (Private, red), species whose abundance has changed in common with other stages (Shared, blue), or all stages. The number of species whose abundance changed (Ubiquitous, green) was counted. Box plots (black boxes) show "healthy" controls and the relative abundance of representative species in four different groups (*, P <0.05; **, P <0.01.). 癌の進行に伴い差異を示す代謝的特性。代謝物は、「健康な」コントロールと比較した「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」、及び「ステージI / II」の4つのステージのそれぞれにおける増加又は減少により、決定された(片側マンホイットニーのU検定でP値<0.05)。メタボロミクス分析に基づいて、主要な代謝経路の代謝産物、特に胆汁酸、短鎖脂肪酸(SCFA)、及びアミノ酸が示されている。これらの代謝産物は、「健康な」コントロールと他のグループとの間に統計的に有意な差異を示す。DCAはデオキシコール酸を表す。有意な増加又は減少は以下のように示される:++はP<0.01で増加、+はP<0.05で増加、--はP<0.01で減少、-はP<0.05で減少。Metabolic properties that show differences as the cancer progresses. Metabolites are determined by an increase or decrease in each of the four stages of "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II", and "stage I / II" compared to "healthy" controls. (P value <0.05 in U test of one-sided Mann-Whitney). Based on metabolomics analysis, metabolites of major metabolic pathways, especially bile acids, short chain fatty acids (SCFA), and amino acids are shown. These metabolites show statistically significant differences between "healthy" controls and other groups. DCA stands for deoxycholic acid. Significant increases or decreases are shown as follows: ++ increases at P <0.01, + increases at P <0.05,-decreases at P <0.01,-decreases at P <0.05. 内視鏡による粘膜切開の前後の「ステージ0」大腸癌(CRC)の代表的な内視鏡画像(左)、並びに「ステージIII」CRCの代表的な術前内視鏡画像及び同じ患者の切除標本の肉眼画像(右)。Representative endoscopic images of "stage 0" colorectal cancer (CRC) before and after endoscopic mucosal incision (left), and representative preoperative endoscopic images of "stage III" CRC and the same patient Macroscopic image of the resected specimen (right). 「ステージ0」及び「ステージIII / IV」癌の患者を検出するためのメタゲノミクス及びメタボロミクスマーカー。「健康な」コントロールに対して「ステージ0」(左)及び「ステージIII / IV」(右)の患者を分類するために、種単独(赤)、KO単独(青)、代謝産物単独(黒)、又は3種類の特徴の組み合わせ(緑色)に基づいて、ランダムフォレストモデルをデザインした。「ステージ0」分類では、種に基づくモデルは7種を、KOに基づくモデルは5KOを、代謝産物に基づくモデルは5代謝産物をそれぞれ特徴として使用した。「ステージIII / IV」の分類では、種に基づくモデルは17種を、KOに基づくモデルは15KOを、代謝産物に基づくモデルは20代謝産物をそれぞれ特徴として使用した。組み合わせモデルは、同じ特徴を一緒に使用した。分類精度は、受信者動作特性曲線下領域(AUC)で、leave-one-out検証によって評価した。Metagenomics and metabolomics markers for detecting patients with "stage 0" and "stage III / IV" cancers. Species alone (red), KO alone (blue), metabolites alone (black) to classify "stage 0" (left) and "stage III / IV" (right) patients for "healthy" controls ) Or a combination of three features (green) to design a random forest model. In the "stage 0" classification, the species-based model used 7 species, the KO-based model used 5 KO, and the metabolite-based model used 5 metabolites. In the "Stage III / IV" classification, 17 species-based models were used, 15 KOs were used for KO-based models, and 20 metabolites were used for metabolite-based models. The combined model used the same features together. The classification accuracy was evaluated by leave-one-out verification in the area under the receiver operating characteristic curve (AUC). 「ステージ0」及び「ステージIII / IV」癌の患者を検出するためのメタゲノミクス及びメタボロミクスマーカー。分類器への寄与度はMean decrease Giniを用いて計算される。全体の中の上位20の特徴が示されている(左:ステージ0、右:ステージIII / IV)。ボックスプロットの色は、「健康な」コントロールと比較して、各グループにおいて増加(赤)と減少(薄い青)を表す。Metagenomics and metabolomics markers for detecting patients with "stage 0" and "stage III / IV" cancers. Contribution to the classifier is calculated using the Mean decrease Gini. The top 20 features of the whole are shown (left: stage 0, right: stage III / IV). The color of the box plot represents an increase (red) and a decrease (light blue) in each group compared to the "healthy" control. 分枝鎖アミノ酸(BCAA)、芳香族アミノ酸(AAA)、メタン、及び硫化水素の生合成及び分解のための経路モジュール。有意に増加又は減少している(片側マンホイットニーのU検定によりP <0.05)KOは、経路モジュールに示されている。(a)において「バリン、ロイシン及びイソロイシン生合成」(map00290)及び「バリン、ロイシン及びイソロイシン分解」(map00280)、並びに(b)において「フェニルアラニン、チロシン及びトリプトファン生合成」(map00400)、「トリプトファン代謝」(map00380)、「チロシン代謝」(map00350)及び「フェニルアラニン代謝」(map00360)について、KEGG経路マップから経路モジュールを改変した。メタン生成の3つの主要経路(M00563、M00356及びM00567)(d)及び遺伝毒性硫化水素の生成経路(c)が示されている。A pathway module for the biosynthesis and degradation of branched chain amino acids (BCAAs), aromatic amino acids (AAAs), methane, and hydrogen sulfide. Significantly increased or decreased (P <0.05 by unilateral Mann-Whitney U test) KO is shown in the pathway module. "Valine, leucine and isoleucine biosynthesis" (map00290) and "valine, leucine and isoleucine degradation" (map00280) in (a), and "phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis" (map00400), "tryptophan metabolism" in (b). (Map00380), "tyrosine metabolism" (map00350) and "phenylalanine metabolism" (map00360), the pathway modules were modified from the KEGG pathway map. Three major methanogenic pathways (M00563, M00356 and M00567) (d) and genotoxic hydrogen sulfide production pathways (c) are shown. 図4Aにおける「バリン、ロイシン及びイソロイシン分解」の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of "valine, leucine and isoleucine decomposition" in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおける「バリン、ロイシン及びイソロイシン生合成」の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of "valine, leucine and isoleucine biosynthesis" in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおける「チロシン代謝」の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of "tyrosine metabolism" in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおける「フェニルアラニン代謝」の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of "phenylalanine metabolism" in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおける「トリプトファン代謝」の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of "tryptophan metabolism" in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおける「フェニルアラニン、チロシン及びトリプトファン生合成」の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of "phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis" in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおける遺伝毒性硫化水素の生成経路の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。The figure which shows the detail of the production pathway of genotoxic hydrogen sulfide in FIG. 4A. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. 図4Aにおけるメタン生成の3つの主要経路の詳細を示す図。各KEGGオルソログ(KO)について、棒グラフは、5つのグループ、即ち、「健康な」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」の各サンプルで平均したKOの存在量を示し、値の順序に応じて色付けされている。 KOは、遺伝子の存在割合が円で示されている生物で構成される。「健康な」コントロールには、最も存在量の多い3つの生物が示されている。それらの円の大きさ及び色は、各グループにおける遺伝子の相対存在量に比例する。生物名は以下のように略記される:bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae ATCC 43816 KPPR1。Phe、Tyr、Trp、Val、Leu及びIleについても平均存在量が示されている。FIG. 4A shows details of the three major pathways of methanogenesis. For each KEGG ortholog (KO), bar graphs are in five groups, namely "healthy", "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II" and "stage III / IV" samples. It shows the average abundance of KO and is colored according to the order of the values. KO is composed of organisms whose gene abundance is indicated by a circle. "Healthy" controls show the three most abundant organisms. The size and color of those circles is proportional to the relative abundance of genes in each group. The organism name is abbreviated as follows: bth, Bacteroides thetaiotaomicron VPI-5482; kpt, Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae ATCC 43816 KPPR1. Average abundances are also shown for Phe, Tyr, Trp, Val, Leu and Ile. Bilophila wadsworthiaとDCAとの関係。Relationship between Bilophila wadsworthia and DCA. 手術前後の種の相対存在量の比較。X軸はlog fold changeを示し、Y軸はウィルコクソンの符号順位検定によるP値を示す(左)。円の大きさは、術前及び術後の状態で平均化された各種の存在量を示す。以前に大腸癌(CRC)において増加又は減少したとされる種(参考文献12)は、それぞれ赤色及び青色で強調されている。P値の低い種の名前は灰色で表示される。 Fusobacterium nucleatum、Peptostreptococcus stomatis及びBilophila wadsworthiaの存在量を手術前後で比較する(右)。増加及び減少パターンはそれぞれ赤色と青色に着色されている。加えて、手術前の便サンプルが入手できなかったCRCの手術後の30人の患者におけるこれらの細菌の存在量のボックスプロット(黒色)も示されている。Comparison of relative abundance of species before and after surgery. The X-axis shows the log fold change, and the Y-axis shows the P value by Wilcoxon signed rank test (left). The size of the circle indicates the various abundances averaged in the preoperative and postoperative conditions. Species previously allegedly increased or decreased in colorectal cancer (CRC) (reference 12) are highlighted in red and blue, respectively. The names of species with low P-values are grayed out. The abundances of Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus stomatis and Bilophila wadsworthia are compared before and after surgery (right). The increasing and decreasing patterns are colored red and blue, respectively. In addition, a box plot (black) of the abundance of these bacteria in 30 post-surgery patients with CRC for which pre-surgery stool samples were not available is also shown. 各検体中に含まれるAtopobium parvulumの相対存在量。Relative abundance of Atopobium parvulum contained in each sample. 各検体中に含まれるBacteroides coprocolaの相対存在量。Relative abundance of Bacteroides coprocola contained in each sample. 各検体中に含まれるBacteroides plebeiusの相対存在量。Relative abundance of Bacteroides plebeius contained in each sample. 各検体中に含まれるBifidobacterium breveの相対存在量。Relative abundance of Bifidobacterium breve contained in each sample. 各検体中に含まれるBifidobacterium choerinumの相対存在量。Relative abundance of Bifidobacterium choerinum contained in each sample. 各検体中に含まれるBifidobacterium dentiumの相対存在量。Relative abundance of Bifidobacterium dentium contained in each sample. 各検体中に含まれるBifidobacterium moukalabenseの相対存在量。Relative abundance of Bifidobacterium mouka labense contained in each sample. 各検体中に含まれるBifidobacterium pseudolongum subsp. globosumの相対存在量。Relative abundance of Bifidobacterium pseudolongum subsp. Globosum contained in each sample. 各検体中に含まれるBifidobacterium stellenboschenseの相対存在量。Relative abundance of Bifidobacterium stellenboschense contained in each sample. 各検体中に含まれるEubacterium eligensの相対存在量。Relative abundance of Eubacterium eligens contained in each sample. 各検体中に含まれるFusobacterium nucleatum subsp. fusiformeの相対存在量。Relative abundance of Fusobacterium nucleatum subsp. Fusiforme contained in each sample. 各検体中に含まれるFusobacterium nucleatum subsp. nucleatumの相対存在量。Relative abundance of Fusobacterium nucleatum subsp. Nucleatum contained in each sample. 各検体中に含まれるFusobacterium nucleatum subsp. vincentiiの相対存在量。Relative abundance of Fusobacterium nucleatum subsp. Vincentii contained in each sample. 各検体中に含まれるLactobacillus rogosaeの相対存在量。Relative abundance of Lactobacillus rogosae contained in each sample. 各検体中に含まれるParabacteroides gordoniiの相対存在量。Relative abundance of Parabacteroides gordonii contained in each sample. 各検体中に含まれるRoseburia intestinalisの相対存在量。Relative abundance of Roseburia intestinalis contained in each sample. 各検体中に含まれるSolobacterium mooreiの相対存在量。Relative abundance of Solobacterium moorei contained in each sample. Atopobium parvulumの相対存在量。A:健常人と各ステージの大腸癌患者におけるAtopobium parvulumの相対存在量(メタゲノム解析)。B:健常人とステージ0の大腸癌患者におけるAtopobium parvulumの相対存在量(メタゲノム解析)。C:健常人とステージ0の大腸癌患者におけるAtopobium parvulumの相対存在量(qPCR、棒グラフ)。D:メタゲノム解析とqPCRの差がないことを示す散布図。点はサンプルを示す。E:健常人とステージ0の大腸癌患者におけるAtopobium parvulumの相対存在量(qPCR、ボックスプロット)。Relative abundance of Atopobium parvulum. A: Relative atopobium parvulum abundance (metagenomic analysis) in healthy subjects and colorectal cancer patients at each stage. B: Relative atopobium parvulum abundance (metagenomic analysis) in healthy subjects and stage 0 colorectal cancer patients. C: Relative atopobium parvulum abundance (qPCR, bar graph) in healthy subjects and stage 0 colorectal cancer patients. D: Scatter plot showing that there is no difference between metagenomic analysis and qPCR. Dots indicate samples. E: Relative atopobium parvulum abundance (qPCR, box plot) between healthy individuals and patients with stage 0 colorectal cancer.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の早期大腸癌の検出方法は、被験者の糞便中の遺伝子の量を指標として早期大腸癌を検出する方法であって、その遺伝子が馬尿酸ヒドロラーゼ遺伝子、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ遺伝子、ブタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子、核酸塩基:カチオン共輸送体-1遺伝子、及び3-ヒドロキシ-5-ホスホノオキシペンタン-2,4-ジオンチオラーゼ遺伝子からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for detecting early colorectal cancer of the present invention is a method for detecting early colorectal cancer using the amount of a gene in the feces of a subject as an index, and the genes are a horseuric acid hydrolase gene, a cyclohexadienyl dehydratase gene, and a butanol dehydrogenase gene. , Nucleic acid base: At least one selected from the group consisting of the cation cotransporter-1 gene and the 3-hydroxy-5-phosphonooxypentane-2,4-dionethiolase gene. is there.

ここで、「早期大腸癌」とは、進行性の大腸癌(例えば、ステージIII及びIVの大腸癌)以外の大腸癌をいい、主にステージ0の大腸癌を意味する。 Here, "early colorectal cancer" refers to colorectal cancer other than advanced colorectal cancer (for example, stage III and IV colorectal cancer), and mainly means stage 0 colorectal cancer.

早期大腸癌の検出に使用される遺伝子は、上記の5種の遺伝子から選ばれる任意の1種でもよく、任意の2種でもよく、任意の3種でもよく、任意の4種でもよいが、高い精度で早期大腸癌を検出する場合には、5種すべてを使用することが好ましい。 The gene used for the detection of early colorectal cancer may be any one selected from the above five genes, any two genes, any three genes, or any four genes. When detecting early colorectal cancer with high accuracy, it is preferable to use all five types.

検出精度を向上させるため、他の指標、例えば、糞便中の微生物の量や代謝産物の量と組み合わせることも可能である。微生物としては、Bilophila wadsworthiaやAtopobium parvulumを挙げることができ、代謝産物としては、グリココール酸及び/又はタウロコール酸を挙げることができる。微生物の量や代謝産物の量を指標とする早期大腸癌の検出は、遺伝子の量を指標とする方法と組み合わせることなく、独立して行ってもよい。 It can also be combined with other indicators, such as the amount of microorganisms and metabolites in the faeces, to improve detection accuracy. Examples of microorganisms include Bilophila wadsworthia and Atopobium parvulum, and examples of metabolites include glycocholic acid and / or taurocholic acid. The detection of early colorectal cancer using the amount of microorganisms or the amount of metabolites as an index may be performed independently without combining with the method using the amount of genes as an index.

本発明の早期大腸癌の検出方法の具体例として、以下に説明する(1)〜(3)の工程を含む方法を挙げることができる。 Specific examples of the method for detecting early-stage colorectal cancer of the present invention include methods including the steps (1) to (3) described below.

工程(1)では、被験者の糞便中の指標とする遺伝子を定量する。このとき、微生物の量や代謝産物の量も指標とする場合は、それらの定量も行う。遺伝子の定量はどのような方法で行ってもよく、例えば、糞便サンプルから全DNAを抽出し、それらの配列を読み取り、その配列と遺伝子のデータベース(例えばKEGG)を基に定量することが可能である。微生物の定量は、例えば、糞便サンプルから全DNAを抽出し、それらの配列を読み取り、その配列と16SリボソームRNAデータベース(例えば、SILVA)を基に行うことができる。代謝産物の定量は、CE-MSなどを用いて行うことができる。 In step (1), the gene used as an index in the feces of the subject is quantified. At this time, if the amount of microorganisms and the amount of metabolites are also used as indicators, they are also quantified. Genes can be quantified by any method, for example, total DNA can be extracted from fecal samples, their sequences can be read, and quantification can be performed based on the sequences and a database of genes (for example, KEGG). is there. Microorganisms can be quantified, for example, by extracting total DNA from a stool sample, reading their sequences, and based on that sequence and the 16S ribosomal RNA database (eg, SILVA). The quantification of metabolites can be performed using CE-MS or the like.

工程(2)では、工程(1)で定量した値を健常者の糞便中の対応値と比較する。健常者の糞便中の対応値は、被験者の糞便の定量前に決定しておいてもよく、また、被験者の糞便の定量と同時に決定してもよい。 In step (2), the value quantified in step (1) is compared with the corresponding value in the feces of a healthy person. The corresponding value in the feces of a healthy person may be determined before the quantification of the feces of the subject, or may be determined at the same time as the quantification of the feces of the subject.

工程(3)では、工程(2)の比較の結果、工程(1)で定量した値が、健常者の糞便中の対応値よりも統計学的に有意に高い場合に被験者を早期大腸癌であると判定する。後述する実施例に示すように、上述した遺伝子、微生物、及び代謝産物の糞便中の存在量は、いずれも健常者と比較して、早期大腸癌の患者において増加していたので、工程(1)で定量した値が、健常者の糞便における対応値よりも統計学的に有意に高い場合には、被験者は早期大腸癌である可能性が高い。ここで、「統計学的に有意に高い」とは、被検者と健常者のそれぞれから得られた数値を統計学的に処理したときに両者間に有意差があることをいう。統計学的処理の検定方法は、有意性の有無を判断可能な公知の検定方法を適宜使用すればよく、特に限定されず、例えば、スチューデントt検定法、多重比較検定法を用いることができる。 In step (3), as a result of comparison in step (2), if the value quantified in step (1) is statistically significantly higher than the corresponding value in the feces of a healthy subject, the subject is treated with early-stage colorectal cancer. Judge that there is. As shown in Examples described later, the abundance of the above-mentioned genes, microorganisms, and metabolites in feces was increased in patients with early-stage colorectal cancer as compared with healthy subjects. ) Is statistically significantly higher than the corresponding value in the feces of healthy subjects, the subject is likely to have early colorectal cancer. Here, "statistically significantly higher" means that there is a significant difference between the numerical values obtained from each of the subject and the healthy subject when statistically processed. As the test method for statistical processing, a known test method capable of determining the presence or absence of significance may be appropriately used, and is not particularly limited, and for example, a Student's t-test method or a multiple comparison test method can be used.

以下に、実施例により本発明をさらに詳細に述べるが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to this example.

〔実施例1〕
(A)材料と方法
本研究で使用したサンプル及び臨床情報は、インフォームドコンセント及び各施設の施設審査委員会の承認を得て得られたものである。
[Example 1]
(A) Materials and methods The samples and clinical information used in this study were obtained with the approval of informed consent and the facility review committee of each facility.

(1)被験者とサンプル採取
この研究は、国立がん研究センター中央病院で全大腸内視鏡検査を受ける被験者を対象に行われている。被験者の食生活などの生活習慣は、日本公衆衛生センター(JPHC)調査(参考文献1、2)で用いられたアンケートに基づく詳細なアンケート(質問項目475件、25頁)から得られた。糞便サンプルは、病院での腸洗浄剤の経口投与中の最初の排便時に直ちに採取され、ドライアイス上で凍結された。これは、このようなサンプルが大腸内視鏡検査前に採取されたサンプル(標準サンプル)と高い相関性を示すことが証明されていたからである(参考文献3)。
(1) Subjects and sample collection This study is conducted on subjects undergoing total colonoscopy at the National Cancer Center Hospital. The dietary habits and other lifestyle habits of the subjects were obtained from a detailed questionnaire (question items 475, p. 25) based on the questionnaire used in the Japan Public Health Center (JPHC) survey (references 1 and 2). Fecal samples were taken immediately upon first defecation during oral administration of bowel irrigation in the hospital and frozen on dry ice. This is because it has been proved that such a sample shows a high correlation with a sample (standard sample) taken before colonoscopy (Reference 3).

2014年2月から2017年12月まで国立がん研究センター中央病院で大腸内視鏡検査を受けた2,474人の被験者から、糞便を採取した。メタゲノムデータは484人の被験者から集めた。メタボロームデータは、517人の患者から集めた。幾人かの被験者はこの研究から除外した。これらの被験者が、遺伝性疾患(例えば、家族性腺腫性ポリープ症、遺伝性非ポリポーシス大腸癌)と診断されるか、胃癌の手術歴を有していたか、又は彼らの糞便サンプルがデータ収集に十分ではなかったからである。最後に、メタゲノム解析及びメタボローム解析の両方から得られたデータを有する合計348人の被験者(男性が204人、女性が144人であり、年齢は28歳から79歳まで、平均年齢は63.3歳であった。)を、この研究に登録した。被験者は大腸内視鏡検査の所見に基づいて以下の9つのグループに分類された。
1. 正常(大腸内視鏡検査では顕著な所見なし)
2. 少数のポリープ(2つまでの小さな(5mm未満)ポリープ)
3. 複数のポリープ(3つ以上のポリープ、主に5つ以上のポリープ)
4. ステージ0 CRC
5. ステージI CRC
6. ステージII CRC
7. ステージIII CRC
8.ステージIV CRC
9. CRCの手術後に顕著な所見はなし
Feces were collected from 2,474 subjects who underwent colonoscopy at the National Cancer Center Hospital from February 2014 to December 2017. Metagenomic data were collected from 484 subjects. Metabolome data were collected from 517 patients. Some subjects were excluded from this study. Whether these subjects were diagnosed with a hereditary disorder (eg, familial adenomatous polyposis, hereditary nonpolyposis colorectal cancer), had a history of gastric cancer surgery, or their fecal samples were collected for data. It wasn't enough. Finally, a total of 348 subjects (204 males and 144 females, ages 28-79, with an average age of 63.3 years) with data from both metagenomic and metabolome analysis. Was registered in this study. Subjects were divided into the following nine groups based on colonoscopy findings.
1. Normal (not noticeable on colonoscopy)
2. A few polyps (up to 2 small (less than 5 mm) polyps)
3. Multiple polyps (3 or more polyps, mainly 5 or more polyps)
4. Stage 0 CRC
5. Stage I CRC
6. Stage II CRC
7. Stage III CRC
8. Stage IV CRC
9. No significant findings after CRC surgery

(2)DNA抽出
GNOME DNA Isolation Kit(MP Biomedicals、Santa Ana、CA)を使用して、以前に記載(参考文献4)されているようにビーズビーティング法により凍結した糞便サンプルからDNAを抽出した。DNA品質は、Agilent 4200 TapeStation(Agilent Technologies、Santa Clara、CA)で分析した。最終沈殿後、DNAをTE緩衝液に再懸濁し、さらなる分析のために-80℃で保存した。
(2) DNA extraction
DNA was extracted from stool samples frozen by the bead beating method using the GNOME DNA Isolation Kit (MP Biomedicals, Santa Ana, CA) as previously described (Reference 4). DNA quality was analyzed on an Agilent 4200 TapeStation (Agilent Technologies, Santa Clara, CA). After final precipitation, DNA was resuspended in TE buffer and stored at -80 ° C for further analysis.

(3)メタゲノム解析
シーケンシングライブラリーを、Nextera XT DNA Sample Prep Kit(Illumina、San Diego、CA)を用いて、以下の改変を伴った供給業者の推奨に従って生成した:DNA開始量500ng、プロセスにおけるキット化学希釈1:1。ライブラリの品質を、Agilent 4200 TapeStationで分析した。糞便サンプルの全ゲノムショットガンシーケンシングをHiSeq2500プラットフォーム(Illumina)で行った。全てのサンプルを、平均6.0Gbpの標的深度まで、150bpの読み取り長で、ペアエンドシーケンスした。
(3) Metagenomic analysis sequencing library was generated using the Nextera XT DNA Sample Prep Kit (Illumina, San Diego, CA) according to the supplier's recommendations with the following modifications: DNA starting amount 500 ng, in the process Kit chemical dilution 1: 1. The quality of the library was analyzed on an Agilent 4200 Tape Station. Whole-genome shotgun sequencing of fecal samples was performed on the HiSeq 2500 platform (Illumina). All samples were paired-end sequenced with a read length of 150 bp to an average target depth of 6.0 Gbps.

全DNAを糞便検体から抽出し、高品質のIlluminaメタゲノムショットガンシーケンシングの合計48,261,700の読み取りデータを16SリボソームRNAデータベース(SILVA LTP)に整列させ、9,352種(2,123属)を同定した。高品質の読み取りデータは、新しく組み立てられた。 Total DNA was extracted from fecal specimens and a total of 48,261,700 read data from high quality Illumina metagenomic shotgun sequencing was aligned with the 16S ribosomal RNA database (SILVA LTP) to identify 9,352 species (2,123 genera). High quality read data is newly assembled.

合計79,278,379の予測オープンリーディングフレーム(ORF)をIntegrated Reference Catalog of the Human Gut Microbiome(IGC)(参考文献5)及びKyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)(参考文献6)データベースに記録された遺伝子カタログに整列させ、6,428 のKEGG オルソログ(KO)を同定した。 A total of 79,278,379 predicted open reading frames (ORFs) are included in the Integrated Reference Catalog of the Human Gut Microbiome (IGC) (Reference 5) and the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) (Reference 6). Aligned and identified 6,428 KEGG orthologs (KOs).

(3)メタボローム解析
以前に報告されたように(参考文献7)、CE-TOFMSによる荷電代謝産物の定量分析を行った。内部標準としてメチオニンスルホン及びD-カンフル-10-スルホン酸をそれぞれ20μM含むメタノールと共に激しく振盪することによって糞便代謝産物を抽出した(参考文献8)。すべてのCE-TOFMS実験は、Agilent CEキャピラリー電気泳動システムを用いて行った。CE-TOFMSデータの主成分分析は、SIMCA13.0(Umetrics、Umea、Sweden)を用いて行った。分析のために、検出限界以下の濃度をゼロで置換し、全てのサンプルにおいて検出限界以下のレベルの代謝産物を除外した。
(3) Metabolome analysis As previously reported (Reference 7), quantitative analysis of charged metabolites by CE-TOFMS was performed. Fecal metabolites were extracted by vigorous shaking with methanol containing 20 μM each of methionine sulfone and D-camfur-10-sulfonic acid as internal standards (Reference 8). All CE-TOFMS experiments were performed using an Agilent CE capillary electrophoresis system. Principal component analysis of CE-TOFMS data was performed using SIMCA13.0 (Umetrics, Umea, Sweden). For analysis, sub-detection limit concentrations were replaced with zero to exclude sub-detection limit levels of metabolites in all samples.

(4)統計分析
「ステージI CRC」及び「ステージII CRC」の患者を「ステージI / II」に組み合わせ、「ステージIII CRC」及び「ステージIV CRC」の患者を、「ステージIII / IV」に組み合わせた。種/ KO /代謝産物の各量は、P値が片側マンホイットニーのU検定で0.05以下である場合、有意に増加又は減少すると定義された。
(4) Statistical analysis Patients with "Stage I CRC" and "Stage II CRC" are combined with "Stage I / II", and patients with "Stage III CRC" and "Stage IV CRC" are combined with "Stage III / IV". Combined. Species / KO / metabolite amounts were defined to be significantly increased or decreased when the P value was less than or equal to 0.05 in the unilateral Mann-Whitney U test.

(B)結果
(1)被験者
348名の被験者は、「CRCの手術後に顕著な所見なし」(N = 30)に加えて、「正常」(N = 55)、「少数のポリープ」(N = 73)、「複数のポリープ」(N = 39)、「ステージ0 CRC」(N = 28)、「ステージI CRC」(N = 44)、「ステージII CRC」(N = 25)、「ステージIII CRC」(N = 35)、及び「ステージIV CRC」(N = 20)と診断された。「正常」及び「少数のポリープ」の患者を「健康な」コントロール(N = 128)と定義した。また、「ステージI CRC」の10人の患者、「ステージII CRC」の7人の患者、「ステージIII CRC」の8人の患者から治療前後のメタゲノムデータを得た。
(B) Results (1) Subjects
348 subjects had "normal" (N = 55), "few polyps" (N = 73), and "multiple polyps" in addition to "significant findings after CRC surgery" (N = 30). (N = 39), "Stage 0 CRC" (N = 28), "Stage I CRC" (N = 44), "Stage II CRC" (N = 25), "Stage III CRC" (N = 35), And "Stage IV CRC" (N = 20) was diagnosed. Patients with "normal" and "small number of polyps" were defined as "healthy" controls (N = 128). In addition, metagenomic data before and after treatment were obtained from 10 patients with "Stage I CRC", 7 patients with "Stage II CRC", and 8 patients with "Stage III CRC".

(2)メタゲノムデータとメタボロームデータの概要
318人の被験者(CRCの手術歴を有する30人の患者を除かれている)に対するメタゲノムデータ及びメタボロームデータの全体像が、「健康な」、「少数のポリープ」、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI/II」、及び「ステージIII/IV」において示されている(図1A及び1B)。Bacteroides属の細菌を多く持つ被験者は、Prevotella属の細菌を多く持つ被験者と逆の関係にあった。注目すべきことに、Megamonas属は、すべてのグループにおける56人の患者(17.6%)において非常に多い属(10番目に多い属に入る)として検出されたが、残りの被験者ではほとんど検出されず、珍しい分布を示した。ヒトゲノム含量は、「健康な」コントロールと比較して、進行したCRCステージにおいてより高かった(「ステージI / II」についてP = 2.1e-5;「ステージIII / IV」についてP = 2.2e-7)。主成分分析(PCA)は、2つの可変性のクラスター(即ち、Bacteroides属とPrevotella属)を示している(図1B左)。これら二つの細菌は、ヒト腸内エンテロタイプとして定義されている(参考文献9)。興味深いことに、Prevotella属のクラスターは、日本人男性が優位を占めていた(Prevotellaクラスターにおける72%の被験者、χ2試験でP = 0.0032)。プロピオン酸と酪酸は大腸の主要なエネルギー源であるが(参考文献10)、これら二つは最も存在量の多い代謝産物であった。PCAは、ジヒドロウラシルと尿素が集団の中で大きな変動があったことを示している(図1B右)。
(2) Overview of metagenomic data and metabolome data
The overall picture of metagenomic and metabolome data for 318 subjects (excluding 30 patients with CRC surgery history) is "healthy,""small number of polyps,""multiplepolyps," and ". It is shown in "Stage 0", "Stage I / II", and "Stage III / IV" (FIGS. 1A and 1B). Subjects rich in Bacteroides bacteria were in the opposite relationship to subjects rich in Prevotella bacteria. Notably, the genus Megamonas was detected as a very common genus (in the 10th most common genus) in 56 patients (17.6%) in all groups, but barely in the rest of the subjects. , Showed an unusual distribution. Human genome content was higher at advanced CRC stages compared to "healthy" controls (P = 2.1e-5 for "stages I / II"; P = 2.2e-7 for "stages III / IV" ). Principal component analysis (PCA) shows two variability clusters (ie, Bacteroides and Prevotella) (Fig. 1B left). These two bacteria are defined as human intestinal enterotypes (Reference 9). Interestingly, the Prevotella cluster was dominated by Japanese males (72% of subjects in the Prevotella cluster, P = 0.0032 in the χ2 study). Propionic acid and butyric acid are the major sources of energy for the large intestine (Reference 10), but these two were the most abundant metabolites. PCA shows that dihydrouracil and urea had large fluctuations in the population (Fig. 1B right).

(3)腺腫-癌腫配列における腸内細菌叢の変化
片側マンホイットニーのU検定で、「複数のポリープ」、「ステージ0」、「ステージI / II」、及び「ステージIII / IV」の被験者における種の相対的な存在量の増加又は減少を、「健康な」コントロールと比較して調べた(図2A)。本発明者は、多段階発癌のより進んだステージ(「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」)に加えて、「複数のポリープ」及び上皮内癌(「ステージ0」)においても、腸内細菌叢の変化が現れることを見出した。さらに重要なことに、腸内細菌叢の変化はステージによって大きく異なっていた。Actinobacteria門、Fusobacteria門、Tenericutes門、及びEuryachaeota門に属する種は、「ステージ0」、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」において顕著な増加及び減少を示したが、「複数のポリープ」ではほとんど差異が示されなかった。これは、これらの門が前駆病変においてほとんど変わらないことを示す。Bifidobacteriaは、「ステージI / II」においてのみ減少した。 Firmicutes(例えば、Clostridia及びErysipelotrichia)の特定のクラスは、主に「ステージIII / IV」において増加した。以前の研究によれば(参考文献11及び12)、Fusobacterium nucleatum spp. (例えば、F. nucleatum subsp. nucleatum (FDR-corrected P=9.5e-6))、Peptostreptococcus stomatis (P=5.3e-6)、及びParvimonas micra (P=3.4e-5)の相対的な存在量は、「ステージIII / IV」において増加した。興味深いことに、Desulfovibrio属の種(例えば、D. vietnamensis(P = 0.033))は、「ステージ0」において増加した。さらに、「ステージ0」で有意に上昇した別の種は、Desulfovibrio spp.(参考文献13)の近縁種であるBilophila wadsworthia(P = 0.039)であった。これらの細菌は硫化物産生細菌としてよく知られている(硫酸塩は使用しないが硫酸塩及びチオ硫酸塩を電子受容体として使用する。)。これとは対照的に、酪酸生産菌、例えば、Faecalibacterium prausnitzii (「複数のポリープ」, P=0.0091; 「ステージ0」, P=0.023;「ステージIII / IV」, P=0.031), Roseburia intestinalis (「ステージ0」, P=0.0026; 「ステージIII / IV」, P=0.0095), Eubacterium eligens (「複数のポリープ」, P=0.024; 「ステージ0」, P=0.013; 「ステージI / II」, P=0.029; 「ステージIII / IV」, P=0.0074), Lachnospira multipara (「複数のポリープ」, P=0.030; 「ステージ0」, P=0.0007; 「ステージI / II」, P=0.0046; ステージIII / IV」, P=0.0005)は、前駆段階及び癌段階で減少した。これらの知見は、腸内微生物組成が多段階発癌の間に劇的に変化したことを示している。最近、Akkermansia muciniphiaの相対的な存在量が、肥満や糖尿病(参考文献15)に加えて、免疫チェックポイント阻害剤(参考文献14)に対する臨床応答と相関があることが示されているが、この細菌は、ステージIII / IV(P = 0.028)において有意に増加した(参考文献16)。
(3) Changes in gut microbiota in adenoma-carcinoma sequence One-sided Mann-Whitney U-test in "multiple polyps", "stage 0", "stage I / II", and "stage III / IV" subjects The increase or decrease in the relative abundance of the species was examined in comparison to the "healthy" control (Fig. 2A). In addition to the more advanced stages of multistage carcinogenesis (“Stage I / II” and “Stage III / IV”), the present inventor also has “multiple polyps” and carcinoma in situ (“Stage 0”). We have found that changes in the intestinal flora appear. More importantly, changes in the gut microbiota varied significantly from stage to stage. Species belonging to the phylums Actinobacteria, Fusobacteria, Tenericutes, and Euryachaeota showed marked increases and decreases in "Stage 0", "Stage I / II" and "Stage III / IV", but "multiple polyps". There was almost no difference. This indicates that these phyla are almost unchanged in prodromal lesions. Bifidobacteria decreased only in "Stage I / II". Certain classes of Firmicutes (eg Clostridia and Erysipelotrichia) increased primarily in "Stage III / IV". According to previous studies (references 11 and 12), Fusobacterium nucleatum spp. (Eg, F. nucleatum subsp. Nucleatum (FDR-corrected P = 9.5e-6)), Peptostreptococcus stomatis (P = 5.3e-6). , And the relative abundance of Parvimonas micra (P = 3.4e-5) increased in "Stage III / IV". Interestingly, species of the genus Desulfovibrio (eg, D. vietnamensis (P = 0.033)) increased in "stage 0". In addition, another species that was significantly elevated in "Stage 0" was Bilophila wadsworthia (P = 0.039), a closely related species of Desulfovibrio spp. (Reference 13). These bacteria are well known as sulfide-producing bacteria (sulfates are not used, but sulfates and thiosulfates are used as electron acceptors). In contrast, butyric acid-producing bacteria, such as Faecalibacterium prausnitzii (“multiple polyps”, P = 0.0009; “stage 0”, P = 0.023; “stage III / IV”, P = 0.031), Roseburia intestinalis ( "Stage 0", P = 0.0026; "Stage III / IV", P = 0.0009), Eubacterium eligens ("Multiple polyps", P = 0.024; "Stage 0", P = 0.013; "Stage I / II", P = 0.029; "Stage III / IV", P = 0.0094), Lachnospira multipara ("Multiple polyps", P = 0.030; "Stage 0", P = 0.0007; "Stage I / II", P = 0.0046; Stage III / IV ”, P = 0.0005) decreased in the prodromal stage and the cancer stage. These findings indicate that the intestinal microbial composition changed dramatically during multistage carcinogenesis. Recently, the relative abundance of Akkermansia muciniphia has been shown to correlate with clinical responses to immune checkpoint inhibitors (reference 14) in addition to obesity and diabetes (reference 15). Bacteria were significantly increased in stage III / IV (P = 0.028) (reference 16).

(4)CRC発癌における微生物遺伝子の機能特性の変化
「健康な」コントロールと比較し、各段階でのKOの存在量の有意な上昇又は減少について調べた。その結果、いずれかのステージにおいて、1,497のKOが有意な上昇を示し、887のKOが有意な減少を示した。そのうち23のKOは、異なるステージで上昇と減少の両方を示した(片側マンホイットニーのU検定でP <0.05)。一般に、リジン代謝及びメタン代謝のKOは、「ステージIII / IV」において顕著に増加した。一方、アルギニン及びプロリン代謝のKOは減少した。詳細は後のセクションで説明する。
(4) Changes in functional characteristics of microbial genes in CRC carcinogenesis A significant increase or decrease in the abundance of KO at each stage was investigated in comparison with "healthy" controls. As a result, at any stage, 1,497 KOs showed a significant increase and 887 KOs showed a significant decrease. Twenty-three of these KOs showed both ups and downs at different stages (P <0.05 in the unilateral Mann-Whitney U test). In general, KO of lysine metabolism and methane metabolism increased significantly in "Stage III / IV". On the other hand, KO of arginine and proline metabolism decreased. Details will be explained in a later section.

(5)発癌の初期段階からのメタボロームプロファイルの変化
「健康な」コントロールと比較して、各癌段階において増加又は減少する517の化合物についてのCE-TOFMSメタボロームデータを得た。いずれかのステージにおいて、「健康な」コントロールと比較して、218の代謝産物が統計的に差異を示した(片側マンホイットニーのU検定でP <0.05)。中でも、本発明者は、腸内微生物叢と密接な関係がある代謝産物である胆汁酸、短鎖脂肪酸(SCFA)、ビタミン、アミノ酸、ポリアミン、中心炭素代謝の6つのカテゴリーに注目した(図2B)(参考文献17)。まず、本発明者は、糞便中の胆汁酸の濃度に注目した。デオキシコール酸(DCA)(P = 0.0002)及びグリココール酸(P = 0.0385)は、「複数のポリープ」において増加した。グリココール酸(P = 0.0078)及びタウロコール酸(P = 0.0047)は「ステージ0」において増加した。興味深いことに、DCAは、「健康な」コントロールと比較して、「ステージIII / IV」において減少した(P = 0.0183)。次に、本発明者は糞便中のアミノ酸(AA)濃度の変化に焦点を当てた。15のアミノ酸は、すべてのCRCステージで増加した。「ステージ0」では9のアミノ酸、「ステージI / II」では8のアミノ酸、「ステージIII / IV」では12のアミノ酸が増加した(図2B)。一方、「複数のポリープ」では2のアミノ酸しか増加しなかった。アスパラギン酸(Asp)は「ステージ0」で減少した(P = 0.0448)。注目すべきことに、分枝鎖アミノ酸(BCAA:イソロイシン、ロイシン、バリン)の濃度はCRCステージの大部分で増加した。さらに、本発明者はTCAサイクルにおける代謝物に焦点を当てた。「ステージ0」におけるフマル酸、コハク酸及びリンゴ酸濃度の増加が観察された。最初の2つの代謝産物は「ステージIII / IV」においても増加した。これらの知見は、CRC患者の腸における細菌性フマル酸呼吸を示している(参考文献31)。
(5) Changes in metabolome profile from early stages of carcinogenesis CE-TOFMS metabolome data were obtained for 517 compounds that increased or decreased at each cancer stage compared to "healthy" controls. At either stage, 218 metabolites showed statistical differences compared to "healthy" controls (P <0.05 in the unilateral Mann-Whitney U test). Among them, the present inventor focused on six categories of metabolites closely related to the intestinal microflora: bile acids, short-chain fatty acids (SCFA), vitamins, amino acids, polyamines, and central carbon metabolism (Fig. 2B). ) (Reference 17). First, the present inventor paid attention to the concentration of bile acid in feces. Deoxycholic acid (DCA) (P = 0.0002) and glycocholic acid (P = 0.0385) were increased in "multiple polyps". Glycocholic acid (P = 0.0078) and taurocholic acid (P = 0.0047) increased in "stage 0". Interestingly, DCA decreased in "Stage III / IV" compared to "healthy" controls (P = 0.0183). Next, the inventor focused on changes in amino acid (AA) concentration in feces. Fifteen amino acids were increased at all CRC stages. 9 amino acids increased in "Stage 0", 8 amino acids increased in "Stage I / II", and 12 amino acids increased in "Stage III / IV" (Fig. 2B). On the other hand, "multiple polyps" increased only 2 amino acids. Aspartic acid (Asp) decreased at "stage 0" (P = 0.0448). Notably, the levels of branched-chain amino acids (BCAA: isoleucine, leucine, valine) increased in most of the CRC stages. In addition, the inventor has focused on metabolites in the TCA cycle. An increase in fumaric acid, succinic acid and malic acid concentrations was observed at "stage 0". The first two metabolites were also increased in "Stage III / IV". These findings indicate bacterial fumaric acid respiration in the intestine of CRC patients (Reference 31).

(6)CRCの初期段階を検出するためのメタゲノム及びメタボロームアプローチ
「ステージ0」CRCの大部分は、内視鏡的アプローチによって治療することができ(図3A)、検出のための幅広い時間枠がある。したがって、CRCによる死亡を防止するために、このような初期ステージのCRCを検出することが重要である。「ステージ0」及び「ステージIII / IV」を「健康な」コントロールから区別するための診断マーカーとしての腸メタゲノミクス及びメタボロミクスデータの可能性を調べるために、本発明者はランダムフォレスト分類器を構築した。Leave-one-out検証を行った。種のみ、KOのみ、代謝産物のみ、又は3種の組み合わせのいずれかに基づいて、4つのタイプのモデルを構築した。既知の危険因子(すなわち、喫煙及びアルコール)及びヒトゲノムの断片が特徴に加えられた。 4つのモデル間の分類ポテンシャルを比較すると、「ステージ0」(図3B、左)及び「ステージIII / IV」(図3B、右)の両方の分類において、組み合わせモデルが優れていた。本発明者は、「ステージ0」の患者を検出するために0.85の受信者動作特性曲線下領域(AUC)を、「ステージIII / IV」の患者について0.87の領域を保存した。Mean Decrease Giniを用いて各マーカーの寄与度を計算した(図3C)。「ステージ0」を特徴付ける特性は、以下のKOが上位に位置づけられた:K01451(hipO、馬尿酸ヒドロラーゼ)、K01713(pheC、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ)、K00100(bdhAB、ブタノールデヒドロゲナーゼ)、K03457(T.C.NCS1、核酸塩基:カチオン共輸送体-1、NCS1ファミリー)、KO8321(lsrF、3-ヒドロキシ-5-ホスホノオキシペンタン-2,4-ジオンチオラーゼ)。K01451の主な複合遺伝子は、「ステージ0」におけるKlebsiella pneumonia由来であった。K01713は、フェニルアラニン(Phe)の生合成酵素である。
(6) Metagenome and metabolome approaches to detect early stages of CRC Most of the "stage 0" CRC can be treated by an endoscopic approach (Fig. 3A), with a wide time frame for detection. is there. Therefore, it is important to detect such early stage CRC to prevent CRC mortality. To explore the potential of intestinal metagenomics and metabolomics data as diagnostic markers to distinguish "stage 0" and "stage III / IV" from "healthy" controls, we constructed a random forest classifier. did. Leave-one-out verification was performed. Four types of models were constructed based on either species only, KO only, metabolites only, or a combination of three species. Known risk factors (ie smoking and alcohol) and fragments of the human genome were added to the features. Comparing the classification potentials among the four models, the combined model was superior in both the "Stage 0" (Fig. 3B, left) and "Stage III / IV" (Fig. 3B, right) classifications. The inventor preserved a 0.85 receiver operating characteristic curve sub-curve (AUC) region for detecting "stage 0" patients and a 0.87 region for "stage III / IV" patients. The contribution of each marker was calculated using the Mean Decrease Gini (Fig. 3C). The following KOs were ranked high in the properties that characterize "stage 0": K01451 (hipO, hippurate hydrolase), K01713 (pheC, cyclohexadienyl dehydratase), K00100 (bdhAB, butanol dehydrogenase), K03457 (TCNCS1,) Nucleic acid base: cation cotransporter-1, NCS1 family), KO8321 (lsrF, 3-hydroxy-5-phosphonooxypentane-2,4-dionethiolase). The major complex gene for K01451 was derived from Klebsiella pneumonia at "stage 0". K01713 is a biosynthetic enzyme of phenylalanine (Phe).

「ステージIII / IV」分類器は、大部分が種によって特徴付けられた(図3B、右)。上位に出現する種は、主にP. stomatis、F. nucleatum、Peptostreptococcus anaerobius、及びP. micraのような口腔嫌気性菌であった。これらの細菌は、以前からCRCのマーカー種として同定されている(参考文献11、12、19、20)。ヒトゲノム断片は、「ステージIII / IV」患者を「健康な」コントロールと区別するための評価の高い特性であった。 The "Stage III / IV" classifiers were mostly characterized by species (Fig. 3B, right). The top-ranking species were mainly oral anaerobes such as P. stomatis, F. nucleatum, Peptostreptococcus anaerobius, and P. micra. These bacteria have long been identified as CRC marker species (references 11, 12, 19, 20). The human genome fragment was a highly rated property that distinguishes "stage III / IV" patients from "healthy" controls.

(7)微生物代謝経路に関与するKOの変化
多数の経路の中で、本発明者は3つの経路(すなわち、アミノ酸、メタン及び硫黄)に焦点を当てた。これらの経路は、微生物叢と密接な関係があることが知られているからである(参考文献21)。前のセクションで述べたように、アミノ酸の濃度は、メタボロミクス分析に基づいて、CRCの全段階で優勢に増加した。本発明者は、経路情報が利用可能なKOの存在量な変化を調べた。その結果、KOの変化の興味深いパターンが観察された。CRCステージで存在量が増加したKOは、「健康な」コントロールと比較してアミノ酸の分解が多かった。対照的に、CRCステージで減少したKOは、アミノ酸の生合成が多かった。K10797以外のKOは、増加と減少の両方を示さなかった。一般に、アミノ酸生合成に関与するKOの存在量は、アミノ酸分解のそれより2桁大きかった。これは注意を要する点である。例えば、BCAAの生合成に関与する多数のKO(K00052、K00053、K01703、K01704、K01652、K01653、K01687、K01754)は減少していたが、その一方、それらの分解経路に関与するKO(K00166、K00167、K00253、K00263、K01692、K11381)は増加していた(図4A〜G)。これらの知見は、BCAAの微生物生合成の減少及びBCAAの微生物分解の増加に伴う宿主(ヒト)由来のBCAAの微生物消費の増加として解釈することができる。本発明者は、Phe代謝経路を含む芳香族アミノ酸(AAA)の代謝におけるKO増加にも焦点を当てた。これは、この代謝が「ステージ0」において多く、また、K01713が「ステージ0」を「健康な」コントロールから識別する診断マーカーとして位置づけられたからである(図3C)。Phe代謝経路では、Pheは、ヒト又は細菌の酵素のいずれかによってフェニル酢酸(PAA)(C07086、メタボロームデータは利用できない)に代謝され得る。このような酵素には、K00832 (P=0.042)、K00276 (P=0.042)、K01426 (P=0.042)、K00055 (P=0.027)、K00457 (P=0.0031)が含まれるが、これらはいずれも「ステージ0」で増加していた(図4A〜G)。PAAは、グルクロニド化によって尿中に排泄されるか、又は遺伝子クラスター(paaK → paaA/paaB/paaC/paaD/paaE → paaG → paaZ → paaG/paaJ → paaF → paaH → paaJ)によって触媒される一連の反応を介して細菌によってさらに代謝され得る(参考文献22)。これらの遺伝子のうち、「ステージ0」において増加したものは、paaG(K15866)(P = 0.029)、paaJ(K02615)(P = 0.027)及びpaaF(K01692)(P = 0.0093)であった。paaG(K15866)の主な複合種はMegamonas hypermegaleであった。paaJ(K02615)及びpaaF(K01692)の複合種は、Escherichia coli K-12 MG1655 及びKlebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae MGH 78578であった。AAA生合成経路は、KOの増加及び減少の両方を示した。2つのPhe生合成遺伝子、即ち、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ(pheC、K01713)(P = 5.1e-06)及び芳香族アミノ酸トランスアミナーゼ(tyrB、K00832)(P = 0.0414)は、「ステージ0」において有意に増加した。K00832は、他のアミノ酸の生合成/分解にも関与している。Trp生合成経路に関与する他の酵素は、「ステージIII / IV」において大部分が減少した。メタボロームデータは、糞便Pheが「ステージ0」において最初に増加し、「ステージI / II」及び「ステージIII / IV」において同様の増加レベルにとどまることを示した(図2B)。
(7) Changes in KO involved in the microbial metabolic pathway Among the many pathways, the present inventor focused on three pathways (ie, amino acids, methane and sulfur). This is because these pathways are known to be closely related to the microbial flora (Reference 21). As mentioned in the previous section, amino acid concentrations increased predominantly at all stages of CRC, based on metabolomics analysis. The present inventor investigated changes in the abundance of KOs for which route information is available. As a result, an interesting pattern of KO changes was observed. KOs with increased abundance at the CRC stage had more amino acid degradation compared to "healthy" controls. In contrast, KOs reduced at the CRC stage were more amino acid biosynthetic. KOs other than K10797 showed neither an increase nor a decrease. In general, the abundance of KO involved in amino acid biosynthesis was two orders of magnitude higher than that of amino acid degradation. This is a point to be aware of. For example, many KOs involved in BCAA biosynthesis (K00052, K00053, K01703, K01704, K01652, K01653, K01687, K01754) were reduced, while KOs involved in their degradation pathways (K00166, K00166, K00167, K00253, K00263, K01692, K11381) increased (FIGS. 4A to 4G). These findings can be interpreted as an increase in host (human) -derived BCAA microbial consumption with a decrease in BCAA microbial biosynthesis and an increase in BCAA microbial degradation. The inventor also focused on increasing KO in the metabolism of aromatic amino acids (AAA), including the Phe metabolic pathway. This is because this metabolism is predominant in "stage 0" and K01713 has been positioned as a diagnostic marker that distinguishes "stage 0" from "healthy" controls (Fig. 3C). In the Phe metabolic pathway, Phe can be metabolized to phenylacetic acid (PAA) (C07086, metabolome data not available) by either human or bacterial enzymes. Such enzymes include K00832 (P = 0.042), K00276 (P = 0.042), K01426 (P = 0.042), K00055 (P = 0.027), K00457 (P = 0.0031), all of which It increased at "Stage 0" (Figs. 4A-G). PAA is excreted in the urine by glucuronidation or is catalyzed by gene clusters (paaK → paaA / paaB / paaC / paaD / paaE → paaG → paaZ → paaG / paaJ → paaF → paaH → paaJ). It can be further metabolized by bacteria via the reaction (Reference 22). Among these genes, those increased in "stage 0" were paaG (K15866) (P = 0.029), paaJ (K02615) (P = 0.027) and paaF (K01692) (P = 0.0093). The major complex of paaG (K15866) was Megamonas hypermegale. The complex species of paaJ (K02615) and paaF (K01692) were Escherichia coli K-12 MG1655 and Klebsiella pneumoniae subsp. Pneumoniae MGH 78578. The AAA biosynthetic pathway showed both an increase and a decrease in KO. Two Phe biosynthetic genes, namely cyclohexadienyl dehydratase (pheC, K01713) (P = 5.1e-06) and aromatic amino acid transaminase (tyrB, K00832) (P = 0.0414), were significantly at "stage 0". Increased. K00832 is also involved in the biosynthesis / degradation of other amino acids. Other enzymes involved in the Trp biosynthetic pathway were largely reduced in "Stage III / IV". Metabolome data showed that fecal Phe increased first in "stage 0" and remained at similar levels of increase in "stage I / II" and "stage III / IV" (Fig. 2B).

CH4(メタン)とCRCとの関係は依然として議論の余地があるが、CRCにおけるメタンガスの影響/役割については数多くの研究が議論している(参考文献23)。「ステージIII / IV」において多数のメタン生成KOの著しい増加が観察された。このようなKOには、K00390 cysH、ホスホアデノシンホスホスルフェートレダクターゼ(P = 0.0071)が含まれるが、この酵素は、3つのメタン生成経路、即ち、CO2→CH4、 CH4O→CH4、メチルアミン/ジメチルアミン/トリメチルアミン→CH4に関与する(図4I)。これらのKOの主要な複合種は、古細菌であるMethanobrevibacter smithiiであるが、この古細菌は、健康な日本人では他の国に比べて極めて少ないと報告されている(参考文献24)。最後に、異化型亜硫酸レダクターゼαサブユニット(K11180)は、遺伝毒性硫化水素の産生に関与するが、このタンパク質は、「複数のポリープ」(P = 0.0080)、「ステージ0」(P = 0.013)、及び「ステージIII / IV 」(P = 0.0033)で増加した(図4H)。このKOの優性遺伝子は、硫酸還元細菌であるDesulfovibrio vulgarisを構成する。The relationship between CH 4 (methane) and CRC remains controversial, but numerous studies have discussed the effects / roles of methane gas on CRC (Reference 23). A significant increase in a large number of methanogenic KOs was observed at "Stage III / IV". Such KOs include K00390 cysH, phosphoadenosine phosphosulfate reductase (P = 0.0071), which contains three methanogenic pathways: CO 2 → CH 4 , CH 4 O → CH 4 , Methylamine / Dimethylamine / Trimethylamine → CH 4 involved (Fig. 4I). The major complex of these KOs is the archaea Methanobrevibacter smithii, which has been reported to be much less common in healthy Japanese than in other countries (Reference 24). Finally, the catabolic sulfite reductase α subunit (K11180) is involved in the production of genotoxic hydrogen sulfide, a protein that is "multiple polyps" (P = 0.0080), "stage 0" (P = 0.013). , And “Stage III / IV” (P = 0.0033) increased (Fig. 4H). This dominant gene for KO constitutes Desulfovibrio vulgaris, a sulfate-reducing bacterium.

(8)CRC患者における手術前後の微生物組成の変化
28のCRC(ステージI / II / III / IV)において、同じ患者の治療前後(手術後約1年)のメタゲノムデータが得られた。本発明者は、手術前後で微生物組成を比較した。F. nucleatum spp.、P. stomatis、Porphyromonas asaccharolytica及びM. smithiiの相対存在量は、「ステージI / II / III / IV」における外科手術による腫瘍除去後に減少した(図5B)。興味深いことに、Streptococcus salivarius subsp. salivariusは、手術後に増加した。この細菌は、コントロールと比較して、「ステージIII / IV」において減少する種として以前に報告されている(参考文献12)。
(8) Changes in microbial composition before and after surgery in CRC patients
At 28 CRCs (Stages I / II / III / IV), metagenomic data were obtained before and after treatment (about 1 year after surgery) for the same patient. The present inventor compared the microbial composition before and after surgery. The relative abundance of F. nucleatum spp., P. stomatis, Porphyromonas asaccharolytica and M. smithii decreased after surgical tumor removal in "Stage I / II / III / IV" (Fig. 5B). Interestingly, Streptococcus salivarius subsp. Salivarius increased after surgery. This bacterium has previously been reported as a species that is reduced in "Stage III / IV" compared to controls (Reference 12).

(9)Bilophila wadsworthiaとDCAとの関係
この記事の前半で述べたように、DCAは「健康な」コントロールと比較して「複数のポリープ」で増加した。この代謝産物と相関する可能性のある種を探索するために、本発明者は種と代謝産物との間の相関関係を調べた。その結果、Bilophila wadsworthiaがDCAとの最も高い相関係数(CC = 0.641)を示した。相関係数は、他のステージでも肯定的であったが、「複数のポリープ」のように高くはなかった。Bilophila wadsworthiaは、タウロコール酸を含有する培地中で増殖することが知られている(参考文献32)。タウロコール酸は、DCA前駆体(コール酸)のコンジュゲート体である。
(9) Relationship between Bilophila wadsworthia and DCA As mentioned earlier in this article, DCA increased with "multiple polyps" compared to "healthy" controls. To search for species that may correlate with this metabolite, we investigated the correlation between the species and the metabolite. As a result, Bilophila wadsworthia showed the highest correlation coefficient with DCA (CC = 0.641). The correlation coefficient was positive at other stages, but not as high as "multiple polyps". Bilophila wadsworthia is known to grow in a medium containing taurocholic acid (Reference 32). Taurocholic acid is a conjugate of the DCA precursor (cholic acid).

(C)考察
本発明者は、メタゲノム解析やメタボローム解析による腸内環境と大腸癌との関係について大規模な研究を行ってきた。メタボローム解析は、宿主及び微生物由来の代謝物質プロファイルに関する新しい情報をもたらす。「健康な」コントロールを含むすべての被験者は大腸内視鏡検査を受けた。Megamonasはすべてのグループで日本人の約20%で非常に存在量の多い属として検出されたが、興味深いことに被験者の大部分(約80%)では検出されなかった。Megamonasはヨーロッパやアメリカの腸内微生物研究において優性な属として以前に報告されておらず、Megamonasは新しいエンテロタイプであり、おそらくアジアの集団に特徴的であることを示唆している(参考文献26)。本発明者は、多段階発癌のより進んだステージに加えて、「複数のポリープ」及び上皮内癌(「ステージ0」)に、腸内細菌叢及びメタボロームの変化が現れたことを示した。さらに重要なことに、腸内細菌叢の変化はステージによって大きく異なっていた。CRCの前駆ステージにおいて、DCAは糞便中に有意に増加する。DCAはDNA損傷の増加を引き起こし、突然変異を増加させることが知られており(参考文献27)、動物実験では胆汁酸の投与により腸内の腫瘍発生率が高くなることが示されている(参考文献27、28)。さらにDCAは、APCMin/+ マウスの小腸及び大腸に粘膜癌を引き起こし、レプチン欠損(ob/ob)マウスの肝臓に多発性腫瘍を引き起こすことが最近報告されている(参考文献29、30)。 Bilophila wadsworthiaはその成長が胆汁によって促進されるが(参考文献13)、この細菌は本研究においてDCAと有意に相関していた唯一の種であった(図5A)。Desulfovibrio(例えば、D. vietnamensis)及びBilophila wadsworthia(Desulfovibrio spp.の近縁種)は、「ステージ0」において有意に増加した。それらは、硫化物産生細菌であることがよく知られており(参考文献31)、また、遺伝毒性硫化水素の産生に関与する異化型亜硫酸レダクターゼαサブユニット(K11180)を有している。高レベルのタウリン抱合化を促進する肉の多い食事は、Bilophila wadsworthiaのような硫酸還元細菌の異常増殖を引き起こすが、これは病理学的な腸の状態、例えば、腫瘍形成に関連する(参考文献21、32、33)。Bilophila wadsworthiaは、タウロコール酸の存在下でIl10-/- マウスにおける大腸炎の形成について研究されている(参考文献32)。最近、Bilophila wadsworthiaは、健常人と比べてCRCのアフリカ系アメリカ人において有意に存在量が多いと報告されている(参考文献34)。O'Keefeらは、通常低脂肪、高繊維食である農村部の南アフリカのズールー族が肉や動物性脂肪の多い食事に切り替えると、結腸内の硫化物産生細菌が増加することを報告した(参考文献35)。これらの微生物は腸内生態系の正常な一部であるが、結腸直腸内のこれらの細菌及び代謝産物の過剰は炎症をもたらし、DNAを損傷させる可能性がある。以前の研究と併せて考察すると、Desulfovibrio及びBilophila wadsworthiaが早期腫瘍形成に寄与していることが示されたが、本研究では実験的検証は行われなかった。
(C) Discussion The present inventor has conducted a large-scale study on the relationship between the intestinal environment and colorectal cancer by metagenomic analysis and metabolome analysis. Metabolome analysis provides new information on host and microbial metabolite profiles. All subjects, including "healthy" controls, underwent colonoscopy. Megamonas was detected as a very abundant genus in about 20% of Japanese in all groups, but interestingly not in the majority of subjects (about 80%). Megamonas has not been previously reported as a dominant genus in European and American gut microbiota studies, suggesting that Megamonas is a new enterotype, probably characteristic of Asian populations (Reference 26). ). The inventor has shown that in addition to the more advanced stages of multistage carcinogenesis, changes in the intestinal flora and metabolome have appeared in "plurality of polyps" and carcinoma in situ ("stage 0"). More importantly, changes in the gut microbiota varied significantly from stage to stage. At the precursor stage of CRC, DCA is significantly increased in faeces. DCA is known to cause increased DNA damage and increase mutations (reference 27), and animal studies have shown that administration of bile acids increases the incidence of tumors in the intestine (reference 27). References 27, 28). In addition, DCA has recently been reported to cause mucosal cancers in the small and large intestines of APC Min / + mice and multiple tumors in the liver of leptin-deficient (ob / ob) mice (references 29, 30). Although the growth of Bilophila wadsworthia is promoted by bile (Reference 13), this bacterium was the only species that was significantly correlated with DCA in this study (Fig. 5A). Desulfovibrio (eg, D. vietnamensis) and Bilophila wadsworthia (a closely related species of Desulfovibrio spp.) Were significantly increased in "stage 0". They are well known to be sulfide-producing bacteria (Reference 31) and have a catabolic sulfite reductase α subunit (K11180) involved in the production of genotoxic hydrogen sulfide. A meaty diet that promotes high levels of taurine conjugation causes overgrowth of sulfate-reducing bacteria such as Bilophila wadsworthia, which is associated with pathological intestinal conditions, such as tumorigenesis (references). 21, 32, 33). Bilophila wadsworthia has been studied for the formation of colitis in Il10-/-mice in the presence of taurocholic acid (Reference 32). Recently, Bilophila wadsworthia has been reported to be significantly more abundant in African-Americans with CRC than in healthy individuals (Reference 34). O'Keefe et al. Reported an increase in sulfide-producing bacteria in the colon when the Zulu tribe of rural South Africa, who normally had a low-fat, high-fiber diet, switched to a diet high in meat and animal fat ( Reference 35). Although these microorganisms are a normal part of the intestinal ecosystem, excesses of these bacteria and metabolites in the colorectal polyps can cause inflammation and damage DNA. Considered in conjunction with previous studies, Desulfovibrio and Bilophila wadsworthia were shown to contribute to early tumorigenesis, but were not experimentally validated in this study.

この研究では、メタボローム解析に基づいて、糞便中のアミノ酸、特にBCAAが増加した。しかし、予期せぬことに、CRCにおいて、アミノ酸生合成に関与するKOは一般に減少し、アミノ酸分解に関与するKOは増加した。このことは、アミノ酸の増加が宿主(主に非癌性上皮細胞)に由来し、CRCの非常に初期のステージからの腸内微生物叢の微生物組成及び/又は遺伝子機能に影響を及ぼすことを示唆している。 In this study, amino acids in faeces, especially BCAAs, were increased based on metabolome analysis. However, unexpectedly, in CRC, KOs involved in amino acid biosynthesis generally decreased, and KOs involved in amino acid degradation increased. This suggests that the increase in amino acids is derived from the host (mainly non-cancerous epithelial cells) and affects the microbial composition and / or gene function of the intestinal microflora from the very early stages of CRC. doing.

Fusobacterium nucleatumは、CRCに関係していることがよく知られている(参考文献36、37)。実際、F. nucleatum spp.は、CRCの初期ステージでは増加しなかったが、「ステージIII / IV」において増加した。しかし、F. nucleatum spp.の相対存在量は、外科手術による腫瘍除去後に劇的に減少した。 Fusobacterium nucleatum is well known to be involved in CRC (references 36, 37). In fact, F. nucleatum spp. Did not increase in the early stages of CRC, but increased in "Stage III / IV". However, the relative abundance of F. nucleatum spp. Was dramatically reduced after surgical removal of the tumor.

本発明者の結果は、F. nucleatumが直接的及び特異的な発癌を増強することはできないが、おそらく出血などのCRCによる環境変化による結果として増加することを示唆している(参考文献38)。これは、「健康な」コントロールと比較して、家族性腺腫様ポリポーシスを有する術前患者において、F. nucleatumが増加しなかったという本発明者の予備データ(データは示していない、N = 15)によって裏付けられている。しかしながら、F. nucleatum及びP. stomatisは、進行したCRCを検出するための良好なバイオマーカーであり得る。対照的に、Bilophila wadsworthiaは、「Stage 0」において増加を示し、手術後にも減少しなかった。 The present inventor's results suggest that F. nucleatum cannot enhance direct and specific carcinogenesis, but increases probably as a result of environmental changes due to CRC such as bleeding (Reference 38). .. This is the inventor's preliminary data that F. nucleatum was not increased in preoperative patients with familial adenoma-like polyposis compared to "healthy" controls (data not shown, N = 15). ). However, F. nucleatum and P. stomatis can be good biomarkers for detecting advanced CRC. In contrast, Bilophila wadsworthia showed an increase at "Stage 0" and did not decrease after surgery.

便潜血試験は、CRCの大量スクリーニングに日常的に使用され、大腸内視鏡検査の前に行われる。CRCの早期発見、特にステージ0の発見は、腫瘍の内視鏡的切除を可能にし、患者の生活の質を大幅に改善する。本研究では、非侵襲性がんスクリーニング検査のための腸内細菌叢指標を提案する。Pheの生合成酵素であるK01713は、「ステージ0」患者を「健康な」コントロールから区別することができる。タンパク質が肉の主要な構成要素であり、Pheやトリプトファン代謝物のようなタンパク質発酵代謝産物が潜在的に発癌性であるとされている事実は、肉摂取、タンパク質発酵及びCRCの間の可能性のあるつながりを示唆している(参考文献39)。具体的には、PAAなどのPhe代謝産物は有害な代謝物とみなされている(参考文献40、41)。 Fecal occult blood tests are routinely used for high-dose CRC screening and are performed prior to colonoscopy. Early detection of CRC, especially stage 0, allows endoscopic resection of the tumor and significantly improves the patient's quality of life. This study proposes an intestinal flora index for non-invasive cancer screening tests. Phe's biosynthetic enzyme, K01713, can distinguish "stage 0" patients from "healthy" controls. The fact that protein is a major component of meat and that fermented protein metabolites such as Phe and tryptophan metabolites are potentially carcinogenic is a possibility between meat intake, protein fermentation and CRC. It suggests a certain connection (Reference 39). Specifically, Phe metabolites such as PAA are considered harmful metabolites (references 40, 41).

結論として、本発明者は、多段階発癌における微生物組成、腸内細菌叢の遺伝子存在量、並びに宿主及び微生物由来代謝産物のダイナミックな変化を観察した。腸内細菌叢の構造変化は、発癌性微小環境の変化をもたらす可能性がある。さらに、本研究は、CRCの進行が、微生物全体の正味の代謝産物並びに原因となる生物の存在によって影響を受けることを強調している。本発明者は、CRCは基本的に「遺伝的」であるだけでなく「微生物的」な疾患であると考えている。 In conclusion, we have observed microbial composition, gene abundance in the intestinal flora, and dynamic changes in host and microbial metabolites in multistage carcinogenesis. Structural changes in the gut microbiota can lead to changes in the carcinogenic microenvironment. In addition, the study emphasizes that CRC progression is affected by the presence of net metabolites and causative organisms throughout the microorganism. The inventor considers CRC to be not only a "genetic" but also a "microbial" disease.

〔実施例2〕
検体数を616サンプルに増やしてメタゲノム解析を行った。検体を、健常人(H)、複数のポリープのある者(MP)、ステージ0の大腸癌患者(S0)、ステージI及びIIの大腸癌患者(SI/II)、及びステージIII及びIVの大腸癌患者(SIII/IV)に分け、各検体中に含まれる細菌の存在量を調べた。調べた細菌は、Atopobium parvulum、Bacteroides coprocola、Bacteroides plebeius、Bifidobacterium breve、Bifidobacterium choerinum、Bifidobacterium dentium、Bifidobacterium moukalabense、Bifidobacterium pseudolongum subsp. globosum、Bifidobacterium stellenboschense、Eubacterium eligens、Fusobacterium nucleatum subsp. fusiforme、Fusobacterium nucleatum subsp. nucleatum、Fusobacterium nucleatum subsp. vincentii、Lactobacillus rogosae、Parabacteroides gordonii、Roseburia intestinalis、Solobacterium mooreiの17種類である。結果を図6〜22に示す。
[Example 2]
Metagenomic analysis was performed by increasing the number of samples to 616 samples. Specimens were used for healthy subjects (H), patients with multiple polyps (MP), stage 0 colorectal cancer patients (S0), stage I and II colorectal cancer patients (SI / II), and stage III and IV colorectal colons. The patients were divided into cancer patients (SIII / IV), and the abundance of bacteria contained in each sample was examined. The bacteria examined were Atopobium parvulum, Bacteroides coprocola, Bacteroides plebeius, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium choerinum, Bifidobacterium dentium, Bifidobacterium moukalabense, Bifidobacterium pseudolongum subsp. There are 17 types of Fusobacterium nucleatum subsp. Vincentii, Lactobacillus rogosae, Parabacteroides gordonii, Roseburia intestinalis, and Solobacterium moorei. The results are shown in FIGS. 6 to 22.

上記解析の結果、Atopobium parvulumがステージ0の大腸癌患者に多く存在することが明らかになった。そこで、このAtopobium parvulumについて更に詳しく調べた(図23)。図23Aに示すように、Atopobium parvulumの相対存在量は、ステージ0の大腸癌患者に有意に多かった。このことから、検体中のAtopobium parvulumの存在量を調べることにより、早期大腸癌かどうかを判定できる可能性がある。 As a result of the above analysis, it was clarified that Atopobium parvulum is abundant in stage 0 colorectal cancer patients. Therefore, we investigated this Atopobium parvulum in more detail (Fig. 23). As shown in FIG. 23A, the relative abundance of Atopobium parvulum was significantly higher in patients with stage 0 colorectal cancer. From this, it may be possible to determine whether or not it is early colorectal cancer by examining the abundance of Atopobium parvulum in the sample.

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本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。 All publications, patents and patent applications cited herein are incorporated herein by reference in their entirety.

本発明は、大腸癌の検出に関連する産業分野において利用可能である。 The present invention is available in the industrial field related to the detection of colorectal cancer.

Claims (5)

被験者の糞便中の遺伝子の量を指標とし、被験者の糞便中の遺伝子の量が健常者の糞便中の遺伝子の量よりも多い場合に被験者をステージ0の大腸癌であると判定する、ステージ0の大腸癌を検出する方法であって、その遺伝子が馬尿酸ヒドロラーゼ遺伝子、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ遺伝子、ブタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子、核酸塩基:カチオン共輸送体-1遺伝子、及び3-ヒドロキシ-5-ホスホノオキシペンタン-2,4-ジオンチオラーゼ遺伝子からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするステージ0の大腸癌の検出方法。 Using the amount of genes in the feces of the subject as an index, if the amount of genes in the feces of the subject is larger than the amount of genes in the feces of a healthy person, the subject is judged to have stage 0 colon cancer, stage 0. A method for detecting colorectal cancer in the body, the genes of which are horse uric acid hydrolase gene, cyclohexadienyl dehydratase gene, butanol dehydrogenase gene, nucleic acid base: cation cotransporter-1 gene, and 3-hydroxy-5-phosphonooxy A method for detecting stage 0 colon cancer , which is at least one selected from the group consisting of the pentan-2,4-dionethiolase gene. 遺伝子が、馬尿酸ヒドロラーゼ遺伝子、シクロヘキサジエニルデヒドラターゼ遺伝子、ブタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子、核酸塩基:カチオン共輸送体-1遺伝子、及び3-ヒドロキシ-5-ホスホノオキシペンタン-2,4-ジオンチオラーゼ遺伝子であることを特徴とする請求項1に記載のステージ0の大腸癌の検出方法。 The genes are horse uric acid hydrolase gene, cyclohexadienyl dehydratase gene, butanol dehydrogenase gene, nucleobase: cation cotransporter-1 gene, and 3-hydroxy-5-phosphonooxypentane-2,4-dionethiolase gene. The method for detecting stage 0 colorectal cancer according to claim 1, wherein the gene is present. 被験者の糞便中の代謝産物の量をさらに指標としてステージ0の大腸癌を検出する方法であって、その代謝産物がグリココール酸及び/又はタウロコール酸であることを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ0の大腸癌の検出方法。 Claim 1 or 2 is a method for detecting stage 0 colorectal cancer using the amount of metabolite in the feces of a subject as an index, wherein the metabolite is glycocholic acid and / or taurocholic acid. The method for detecting stage 0 colorectal cancer according to the above. 以下(1)〜(3)の工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のステージ0の大腸癌の検出方法、
(1)被験者の糞便中の指標とする遺伝子又は代謝産物を定量する工程、
(2)工程(1)で定量した値を健常者の糞便中の対応値と比較する工程、
(3)工程(2)の比較の結果、工程(1)で定量した値が、健常者の糞便中の対応値よりも統計学的に有意に高い場合に被験者をステージ0の大腸癌であると判定する工程。
The method for detecting stage 0 colorectal cancer according to any one of claims 1 to 3 , which comprises the following steps (1) to (3).
(1) A step of quantifying a gene or metabolite as an index in the feces of a subject,
(2) A step of comparing the value quantified in step (1) with the corresponding value in the feces of a healthy person,
(3) As a result of comparison in step (2), if the value quantified in step (1) is statistically significantly higher than the corresponding value in the feces of a healthy subject, the subject is stage 0 colorectal cancer . The process of determining.
被験者の糞便中の微生物の量を指標とし、被験者の糞便中の微生物の量が健常者の糞便中の微生物の量よりも多い場合に被験者をステージ0の大腸癌であると判定する、ステージ0の大腸癌を検出する方法であって、その微生物がアトポビウム・パルブルム(Atopobium parvulum)であることを特徴とするステージ0の大腸癌の検出方法。 Using the amount of microorganisms in the feces of the subject as an index, if the amount of microorganisms in the feces of the subject is larger than the amount of microorganisms in the feces of a healthy person, the subject is judged to have stage 0 colorectal cancer, stage 0. A method for detecting stage 0 colorectal cancer , wherein the microorganism is Atopobium parvulum.
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