メインコンテンツへスキップ
細胞宿主微生物
ログイン

検索...

臨床・トランスレーショナルレポート|オンライン版
乳児の糞便微生物叢と代謝産物の日内リズム： 乳児用粉ミルクを用いた無作為化比較介入試験

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(24)00058-1

ニーナ・ヘップナー
サンドラ・ライトマイヤー
Marjolein Heddes
エレーヌ・オメル
シルケ・キースリング6
ディルク・ハラー 6, 7
すべての著者を表示

脚注を表示オープンアクセス掲載:2024年04月02日DOI:https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.02.015

ハイライト

乳児の世界的な微生物叢の形成は主に年齢によって影響を受け、食事による影響は少ない

代謝物プロファイルは、粉ミルクと母乳栄養の乳児で大きく異なる

乳児の腸内には細菌のリズムが存在し、年齢とともに増加する。

細菌リズムの概日制御は、連続培養において生体外で確認されている。
まとめ
乳児の腸内細菌叢の形成は食事の影響を受ける。母乳育児とヒト母乳オリゴ糖は有益なビフィズス菌のコロニー形成を促進する。乳児用ミルクには、母乳を模倣するためにビフィズス菌や複合オリゴ糖、特にガラクトオリゴ糖（GOS）が添加されている。このランダム化比較介入試験（ドイツ臨床試験DRKS00012313）では、生後1年間の乳児の便を縦断的にサンプリングし、ミルクと母乳で育てられた乳児（N = 210）の糞便細菌群集はほぼ同じであったが、年齢によって差があることを明らかにした。GOSを含む粉ミルクは、B. longumおよびB. breveを含む粉ミルクやプラセボと比較して、ビフィズス菌の高いレベルを維持した。代謝物および細菌プロファイリングにより、24時間の振動と概日性ネットワークが明らかになった。細菌の多様性、特定の分類群、および機能的経路におけるリズムは、年齢とともに増加し、母乳育児とGOS補給後に最も強くなった。支配的な分類群における概日リズムは、さらにケモスタットモデルにおいて生体外で維持された。したがって、微生物叢のリズムは生後早期に発達し、食事に影響される。
図抄録
図サムネイルfx1
大きな画像を見るダウンロード 高解像度画像
キーワード
概日リズム
乳児
微生物叢
ビフィズス菌
GOS
母乳育児
粉ミルク
メタボロミクス
16S配列決定
ショットガン
はじめに
発育途上の乳児の腸内細菌叢の特徴は、生後数年間の個人差が大きいことである1。健康な乳児の腸内微生物群集の決定論的または確率論的な継代は、環境および食餌暴露に大きく関連している2,3,4。無菌状態の乳児腸のコロニー形成は出生時に始まり、母親からの微生物代謝産物への胎児の曝露（免疫刷り込み）5、出生様式、および糞便、膣、または皮膚環境からの微生物パイオニアの存在に依存する3。母乳栄養の乳児は、一般的に細菌の多様性が低く、ビフィズス菌が優勢であることが特徴である8,9,10。ヒト母乳オリゴ糖（HMO）は、生後早期のコロニー形成を選択的に形成する11,12,13。乳児期の微生物叢がその後の健康状態に及ぼす影響についてはよく知られており、8,16,17 乳児用調製粉乳を最適化する試みは数多く行われているが18,19,20,21、乳児用調製粉乳に含まれるサプリメントを直接比較するための、よく管理された介入戦略が欠如していることが多い。
概日時計（lat. circa = およそ、dies = 日）は、ほとんどすべての生物で、繰り返し起こる環境の変化を予測するために発達してきた。哺乳類では、脳にある中心時計が、様々な組織や単一細胞にある従属的な末梢時計を制御している22。これにより、概日システムは24時間振動を駆動し、身体や臓器の機能を制御している。しかし、微生物のコロニー形成過程を含め、発育中の腸における概日リズムの寄与は全く知られていない23。これまでのところ、概日時計機構はシアノバクテリアのような光合成細菌に限定されると考えられていたが、細菌の単独培養において、非光合成細菌である枯草菌24の遺伝子発現や腸内細菌であるKlebsiella aerogenesの群行動25に概日振動が見られ、特定の腸内細菌に内因性概日時計が存在することが示唆された。近年、特定の腸内細菌種の個体レベルおよび個体群レベルで、時間帯に依存した存在量の変動が示されている26,27。動物実験では、こうした細菌の振動の起源が概日系、26,28,29、特に腸内概日時計にあることが明らかにされている30。腸内細菌叢のリズムは宿主の時計遺伝子の発現に影響を与え、細菌と宿主の間の概日クロストークが乱れると、消化管の健康と代謝に影響を及ぼすことが示されている。
ここでわれわれは、ビフィズス菌とGOSを添加した牛乳ベースの乳児用粉ミルクが腸内細菌叢の生後早期の発達に果たす役割について検討するため、乳児210人を対象とした無作為化対照介入試験を実施した。乳児の便の縦断的サンプリング（n = 998）により、添加した粉ミルクに反応する微生物叢と代謝物プロファイルを時間的に解析することができた。母乳栄養のみの乳児は、乳児用調製粉乳栄養の影響を評価するための参照群として使用された。主要評価項目の解析に加え、食事暴露に関連するマイクロバイオームの日周振動を同定し、腸内ケモスタットモデルを用いて生体外で優占分類群の概日リズムを確認した。
結果
265名の妊婦の適格性評価により、223名の乳児を介入研究に組み入れた。これらの乳児のうち210人が積極的に参加し、4つの異なる粉ミルク群のいずれかに無作為に割り付けられた（図1）。63人の乳児は介入期間中（1年間）母乳で育てられた。35人の乳児はサプリメントを追加しないプラセボ（フォーミュラA）に、39人の乳児はB. longumとB. breveを含むフォーミュラBに、36人の乳児はプレバイオティクス（GOS）を含むフォーミュラ（フォーミュラC）に、37人の乳児はビフィズス菌とGOSの両方を含むフォーミュラ（フォーミュラD）を摂取した（図1）。生後1年間の5つの時点で糞便サンプルが採取された（図2A）。参加者の87％がすべての時点のサンプリングに協力した。24ヵ月の時点で、93人の参加者から追加の任意フォローアップサンプルが提供された（母乳栄養児29人、粉ミルクA栄養児15人、粉ミルクB栄養児16人、粉ミルクC栄養児17人、粉ミルクD栄養児16人）。5つの試験群の参加者の特徴は同等であり（表1）、乳児の体重増加は群間で同様であった（図S1A）。1日に消費された粉ミルクの量は、介入群間で同様であった（図S1BおよびS1C）。103検体にわたる母乳代謝物の差は、対応する乳児の糞便代謝物プロファイルを分類できなかった（図S1DおよびS1E）。試験中止率は低く（表1）、牛乳タンパク質アレルギーの疑い（9例中6例）が試験中止の主な理由であった。
図サムネイルgr1
図1参加者の登録と無作為化の概略図
キャプション全文を表示
大きな画像を見るダウンロード 高解像度画像
図サムネイルgr2
図2乳児の微生物叢の時間的発達
キャプション
画像を拡大する 高解像度画像
表1登録された乳児のコホート特性
A B C D BF
N 35 - 39 - 36 - 37 - 63 -
サンプル数(n) 119 - 136 - 125 - 135 - 483 - 483
研究中止（N） 4 - 2 - 1 - 2 - 2 - 2 - 2
出生の特徴
妊娠期間（日） 279.0 (272.0-284.0) 277.0 (271.0-284.0) 279.5 (273.5-284.0) 278.0 (273.0-282.5) 278.0 (270.0-285.0)
重量 (g) 3,450 (3,100-3,725) 3,250 (2,960-3,640) 3,410 (2,903-3,893) 3,370 (3,060-3,585) 3,360 (3,015-3,690)
サイズ（cm） 52.0 (50.0-53.0) 51.0 (49.0-53.0) 51.5 (50.0-53.0) 51.0 (50.0-52.5) 52.0 (50.0-53.0)
采配分娩, % 37.1 - 25.6 - 38.9 - 40.5 - 27.0 - 女性, % 51.4 - 61.0
女性, % 51.4 - 61.5 - 30.6 - 58.3 - 50.8
男性, % 48.6 - 38.5 - 69.4 - 43.2 - 49.2
双子, % 0 - 10.3 - 11.1 - 10.8 - 6.3
母親の特徴
妊娠前のBMI（kg/m2）、平均23.2 - 22.7 - 22.7 - 23.9 - 22.0 - - - - 0
組み入れ時年齢（歳）、平均34.2 - 33.1 - 33.3 - 32.7 - 33.4
核家族の特徴
アトピー性疾患, % 57.1 - 59.0 - 50.0 - 51.4 - 60.3
自己免疫疾患, % 8.6 - 2.6 - 5.6 - 8.1 - 11.1
環境
動物との接触, % 31.4 - 38.5 - 27.8 - 35.1 - 30.2
研究センターまでの距離（km）, 平均 36.60 - 36.2 - 41.20 - 39.9 - 41.7 -.
家庭内に兄弟姉妹がいる, % 22.9 - 30.8 - 25 - 37.8 - 44.4 -.
サンプルの特徴
最初の1年間は母乳哺育であった, ％ (N) 88.6 - 87.2 - 91.7 - 83.8 - 100 - 100
専ら粉ミルクを与えていた割合（N） 11.4 - 12.8 - 8.3 - 16.2 - 0 - 0
日の粉ミルク摂取量（mL） 480.0（200.0-720.0） 500（242.5-700.0） 400.0（220.0-750.0） 505（217.5-657.5） 0 0
固形食開始年齢（月） 4.9 (4.4-5.8) 4.9 (4.2-5.4) 5 (4.6-5.8) 4.6 (4.0-6.1) 5.5 (5.0-6.1)
数値は中央値、括弧内は四分位範囲。
新しいタブで表を開く
乳児の微生物叢の時間的発達
縦断的な乳児および親の糞便サンプリング（ni = 998; np = 152）により、乳児の微生物叢の時間的集合が親の微生物組成に向かって発達することが示された（図2B-2DおよびS2A）。教師ありのβ多様性解析では、3～24ヶ月目の微生物叢プロファイルの有意なシフトが示されたが、親のサンプルと比較すると、明らかに異なるパターンを示した。一方、初期のサンプリング時点（0.5、1、3ヶ月）は、微生物叢プロファイルの区別できないクラスターによって特徴付けられた（図2B）。一般化UniFrac距離に基づく教師なし解析では、哺乳タイプや出生グループ（帝王切開vs経膣分娩）にほとんど依存しない微生物叢プロファイルの顕著な不均一性が同定された（図2C）。親のサンプルは2つの異なる系統学的クラスターに出現し、Bacteroidota（同義語Bacteroidetes）とBacillota（同義語Firmicutes）がより優勢になった古いサンプリング時点のサンプルに挟まれた。放線菌（synonym Actinobacteria）の相対的存在量は、初期のサンプリング時点では変動が大きく、年齢とともに減少した（図2C）。乳児の微生物叢の漸進的な発達は、生後3ヵ月で有意に達したリッチネスとアルファ多様性の増加によって強調されている。乳幼児と両親の間の平均個体濃度と有効種数における有意差は、24ヵ月後には解消した（図2DおよびS2A）。
教師なし階層的クラスタリングにより、生後1年間のすべての乳児サンプルで3つの異なるクラスタが同定された（図2E）。これらのクラスターは、Bifidobacteriales目（クラスター1）、Enterobacterales目（クラスター2）、Bacteroidales目（クラスター3）の相対的存在量（％）が不均衡に高いという特徴を有していた（図2F）。クラスター間の細菌量のわずかな違いには、Eubacteriales（Lachnospiralesの同義語）、Lactobacillales、およびVeillonellales-Selenomonadalesが含まれた（図S2B）。Bifidobacterialesが支配的なクラスターは、母乳栄養のサンプルに富み（adj. p値=0.003）、初期時点の糞便サンプルで大部分が構成されていた（7ヵ月と12ヵ月は代表的なサンプルに乏しく、それぞれadj. p値=0.0004と3.904e-15）。粉ミルクの消費量は生後3ヵ月でピークに達し、母乳育児は粉ミルク消費量の増加とともに同時に減少した（図2G）。3ヵ月以降の粉ミルク摂取量の減少（図2G）と一致して、7ヵ月目までに97.5％の乳児が固形食を摂取した（表1）。他の2つのクラスターには、年長の乳児（7ヵ月と12ヵ月）のサンプルも含まれていた（図2H）。介入児と母乳栄養児のサンプル（図2H）は、クラスター2と3に同程度存在した。さらに、帝王切開で生まれた乳児の糞便サンプルはクラスター2に多く（p値=1.072e-18）、経膣で生まれた乳児のサンプルはクラスター3に多かった（p値=3.512e-19）（図S2C）。
母親から乳児への感染細菌分類群に対する分娩様式と授乳様式の影響を明らかにするために、分娩様式と授乳様式で並べた母子ダイアド間の細菌感染比率を算出した。この比率は、母子間で共有されるゼロ半径操作分類単位（zOTU）の数を、母体に存在するzOTUの総数で除したものと定義した。その結果、1年目から継代性が増加する傾向が見られた（Kruskal Wallis p = 2.2e-16、図S2D）。個々の時点では、給餌の種類（給餌群A～D）は細菌の伝播性に有意な影響を及ぼさなかったが（データは示さず）、伝播性はすべての時点の合計で給餌群間に差があった（p = 0.00063）。ポストホックDunn検定によると、生後1年目では母乳栄養群は粉ミルクA群およびB群と有意に異なっていた（図S2D）。出生のタイプは1年目の細菌伝播に有意に影響した（p = 0.0037）。以前に示されたように34、帝王切開による出産は、生後早期（0.5カ月目および1カ月目）における母親からの細菌伝播に変化を与えたが、この傾向はそれ以降の時点（3カ月目、7カ月目、および12カ月目）では有意ではなかった（図S2E）。
ビフィズス菌およびGOSの介入が乳児の微生物叢構築に及ぼす影響
一般化UniFrac距離では、4種類の異なるサプリメントを添加した乳児用ミルク（A～D）と母乳のみで育てた群の群集構造間に有意差は認められず（図3A）、個体間変動が給餌レジメンに基づく微生物叢プロフィールの層別化に大きく影響しないことが示唆された。種の豊富さは、乳児の年齢が上がるにつれて、哺乳グループ間で等しく増加した（図3B）。β多様性は母乳栄養群と粉ミルク群との間に有意差はなかったが（図S3A）、生後3ヵ月ではプラセボ（粉ミルクA）群とその他のサプリメント群との間に差がみられた（図S3B）。24ヵ月齢では差は見られなかった（図S3C）。βの多様性は、経膣分娩で生まれた赤ちゃんと帝王切開で生まれた赤ちゃんとで、特に生後早期（0.5ヵ月と1ヵ月；図S3D）に有意差があった。上位10分類群の相対的存在量の経時変化をホライズンブロット（図3C）にまとめた。ビフィドバクテリウム（Bifidobacterium）属は、すべての乳児の糞便サンプルで最も豊富で（41.2％）、生後3ヵ月で存在量がピークに達した（図3C）。ビフィズス菌の平均存在量はプラセボ群Aで最も低く（32.3%）、次いでビフィズス菌サプリメント群Bであった（39.7%）。Bacteroides、Escherichia-Shigella、Veillonella、Klebsiella、Clostridium、Streptococcus、Enterococcusは、超初期（0.5ヵ月、1ヵ月、3ヵ月）の乳児群集にかなり低い存在率レベル（13％未満）で寄与していた（図3C）。分類群の中央値と比較して、Bacteroides属とBlautia属の平均存在量は7ヵ月目と12ヵ月目に明らかに増加した（図3C）。経時的な変動はあるものの、母乳栄養の乳児と比較して、粉ミルク栄養の乳児はVeillonella属の存在量が平均29％高かった（図3C）。介入グループCおよびグループD（ビフィズス菌およびGOS）のGOS補充は、対照グループA（低用量粉ミルク摂取者は省略、図3D）と比較して、3ヵ月目および7ヵ月目に平均ビフィズス菌量を有意に増加させたが、B. longumおよびB. breve（グループB）の粉ミルク補充では増加させることができなかった。母乳栄養児と調製粉乳栄養児（低調製粉乳摂取者は省略）のビフィズス菌量の比較では、3ヵ月時点ではいずれの介入群間でも有意性が完全に消失しており、この時点では介入による効果よりもサンプル間の固有のばらつきの方が大きいことが示された。7ヵ月時点では、ビフィズス菌量の増加に対するGOS介在効果の有意性は維持されており、効果を持続させるためには粉ミルクのサプリメントに曝露される時間が重要であることが示唆された（データ示さず）。介入間の追加的な差異は検出されなかった（データ示さず）。浅部メタゲノム解析により、3ヵ月目および7ヵ月目において、B. longum、B. breve、V. parvula、大腸菌、およびB. bifidumが、給餌群とは無関係に最も豊富で流行している5つの細菌種であることが同定された（図3E）。母乳栄養児の中には、最も一般的なビフィドバクテリウム株を欠き、代わりに異なるVeillonella種とEnterococcus faecalisを保有している者もいた（図3E）。浅いメタゲノミクスに基づく相関分析では、アミノ酸生合成（黄色のボックス）、ヌクレオシドおよびヌクレオチド生合成（青色）、細胞構造生合成（緑色）、補酵素、キャリアーおよびビタミン生合成（オレンジ色）に関連する経路が、存在量の多い順に同定された（図3F）。これらの初期ライフステージでは繊維の利用可能性が低いため、発酵が最も少ない経路であった。年齢と摂食との関係では、明確なクラスタリングは見られなかった（図3F）。
図サムネイルgr3
図3ビフィズス菌およびGOSの介入が乳児の微生物叢構築に及ぼす影響
キャプション
大きな画像を見るダウンロード 高解像度画像
代謝物は摂食群間で明らかに異なり、日内リズムを示す
次に、固形食がまだ導入されておらず、乳児がこの時点で最も大量の粉ミルクを摂取していることから、生後3ヶ月における代謝物環境の特徴を明らかにした。主成分分析（PCA）では、母乳栄養児とミルク栄養児で有意に分離したクラスターが同定されたが、ミルク栄養児は区別できないままであった（図4A、左ブロット）。興味深いことに、粉ミルクのみの乳児は母乳栄養の乳児から離れてクラスター化し、混合栄養（母乳と粉ミルクを摂取）の乳児は母乳栄養の乳児と部分的に重なった（図4A、右ブロット）。母乳栄養児と粉ミルク栄養児の間のメタボロームの違いをさらに解明するために、母乳103サンプルと4種類の粉ミルクを含むヒトと粉ミルクの代謝物プロファイルの追加分析（PCA）を行った。ここで、粉ミルクサンプルはすべての母乳サンプルから明らかに離れてクラスター化することが示された（図S1D）。フコシラクトース（FL）のようなヒト乳オリゴ糖は、母乳および乳児の糞便サンプルで同定された（3ヶ月の糞便サンプルの80％がFL陽性であった）が、アンターゲットアプローチのため、より詳細な分析（例えば、3-FLと2-FLの区別）ができない。さらに、母乳サンプルは2つの異なるクラスターに分離したが、これはすべての糞便サンプルに等しく分布しており（図S1E）、母乳のメタボロームの違いが糞便のメタボロームの違いにのみ関与しているわけではないことが示唆された。
図サムネイルgr4
図4代謝物は摂食群を明確に区別し、概日変化を示す
キャプション
大きな画像を見るダウンロード 高解像度画像
代謝物量のクラスター分析を用いて、摂食群によるパターンを層別化した（図4B）。最も豊富な49の特徴のヒートマップで示されるように、母乳栄養児とミルク栄養児は異なるクラスターを形成し、母乳栄養児のクラスターにはミルク栄養児のサンプルが時折現れるだけであった（図4B）。それぞれの代謝物をより詳細に分析すると、ホスホコリンや、糖酸、N-アセチル化四糖、N-アセチル化三糖のようないくつかの特殊な糖誘導体が母乳栄養群で増加しているのに対し、カルニチンはすべての粉ミルク栄養群で増加している。細菌由来のインドール乳酸などのインドール誘導体も、粉ミルク栄養群B、C、Dで増加している（図4C）。細菌種と糞便代謝産物の関連を同定するために、ネットワーク相関分析を採用した（図4D）。上位10菌種が代謝産物と正または負の相関を示し、分類群間の機能的冗長性が示唆された（図4E）。サンプリング時間帯による代謝産物および細菌の存在量の変動は、以前に成人集団で確認されている26,27。このことが生後1年目の乳児でも起こるかどうかを評価するために、生後3ヶ月の代謝産物存在量の日中依存性変動を解析した。ヒートマップには、すべての糞便サンプルにおける糞便代謝物量のピークが示されており、日内リズムを裏付けている（図4F）。リズミカルな代謝産物はそれぞれの餌や出産様式によって異なるように見えたが、リズムは維持されていた（図S4AおよびS4B）。ネットワーク相関分析ではさらに、B. longumやVeillonellaなどの細菌（zOTU）とリズム代謝物との相関が見られた（図4G）。これらの知見は、サーカディアン制御は乳児のマイクロバイオームへの機能的寄与の可能性がある、生後早期から始まるという仮説を支持するものである。
乳児の微生物叢の日内リズムの発達は、年齢と粉ミルクの補充に影響される。
代謝産物量の日中依存性の差異と、それらと明確な細菌分類群との関連性（図4G）に従い、乳幼児から採取した糞便サンプルの細菌濃度とアルファ多様性には、昼夜を通じて有意な日内リズムが認められた（図5A、S4C、S4D）。日内リズムは個々のzOTUのレベルでもみられ、24時間を通して正規化されたピーク量によって示された（図5B）。興味深いことに、高存在量のBifidobacterium属で有意なリズム性が検出された（図5C）。日中のzOTUの量は、乳児の腸内細菌叢の多様化が進むのと並行して、乳児が成熟するにつれて増加し、生後12ヵ月でリズミカルなzOTUの数が最も多くなった（図5D）。特に、リズミカルなzOTUは、年長の乳児のサンプルを含むクラスター3で最も多かった（図2HおよびS4E）。リズミカルなzOTUは出生のタイプに依存して検出された（図S4F）。興味深いことに、ビフィズス菌とGOSを添加した粉ミルク群でリズミカルな細菌の数が最も多く、母乳栄養児のリズミカルなzOTUの数をも上回った（図5E）。グループとは無関係に、リズミカルなzOTUの数が最も多かったのは、Veillonella属（7 zOTU）、Bacteroides属（6 zOTU）、Bifidobacterium属（6 zOTU）、Streptococcus属（6 zOTU）、およびClostridium属（5 zOTU）であった。未観測状態の再構築（PICRUSt2）解析による群集の系統学的検討の結果、有意にリズミカルに割り当てられた経路の総量は、生後7ヵ月の粉ミルク群Dのサンプル（604経路）が圧倒的に多く、次いで母乳群では162経路でリズミカルであった（図5F）。さらに、これらのリズミカルな代謝経路の線形判別分析エフェクトサイズ（LEfSe）分析35では、プラセボ群（粉ミルクA）が他の哺乳群と最も異なっており、特に29のリズミカルな経路がプラセボ群と母乳哺乳群の間で異なっていることが確認された（図S4G）。興味深いことに、すべての群間比較において、脂肪酸ベータ分解はプラセボ群に富んでいた（図S4G）。プラセボ群とは対照的に、ビフィズス菌とGOSを含む粉ミルクを補充した群の結果は、母乳栄養群と最もよく似ていた。
図サムネイルgr5
図5乳児の微生物叢の日中関連リズムの発現は、粉ミルクの補充に影響される
キャプション
大きな画像を見るダウンロード 高解像度画像
優勢な乳児微生物分類群における概日リズムは試験管内で持続する
生後間もない時期に観察される微生物リズムが宿主主導型なのか、それとも微生物固有の時計メカニズムに依存しているのかを調べるため、生後3ヶ月の母乳栄養児と粉ミルク栄養児（A群）から選抜した糞便サンプルをケモスタットモデルで培養した。安定した増殖条件を確立するため、最初の適応段階（バッチ培養）を設定し、その後、宿主に依存しない条件を確保するため、ケモスタット内で7日間連続培養を行った（図5G）。β多様性は、母乳栄養ドナーの便サンプルを含むケモスタット間で類似していたが、給餌条件間で有意に異なっていた（図S5A）。母乳栄養サンプルではビフィズス菌が非常に豊富（存在量90％以上）であった接種プログラムとは対照的に、ビフィズス菌はケモスタットでは平均存在量が著しく低かった（母乳栄養では12.79＜89.73；A群では4.74＜75.49）（図S5B）。2つ目の対になったケモスタットでは、接種液はプラセボ粉ミルクA群からのもので、Clostridium属とEscherichia-Shigella属は同様に濃縮されたが、Bifidobacterium属は低濃度であった（図S5B）。存在量の潜在的なリズム変化を調べるため、連続培養の7日目から、48時間にわたって4時間ごとにサンプルを採取した（1ケモスタットあたり13サンプル）（図5G）。微生物相組成に関する概日リズム解析の結果、すべての恒温槽で、支配的な門、科、属のレベルで示された、真に内因性の概日リズムが明らかになった（図5H、S5B、S5C）。存在量のリズミカルな変化は、高存在量のzOTU（図5IおよびS5D）および選択された代謝経路（PICRUSt2解析）（図S5E）で強調されている。乳児の便サンプルで示された結果（図 5C～5E）に従って、母乳栄養サンプルで過剰発現していたビフィドバクテリウム属と腸内細菌科の zOTU、および粉ミルク A の恒温槽サンプルで過剰発現していたクロストリジウム属（Clostridium sensu stricto 1）で有意なリズムが同定された（図 5I および S5D）。これらの結果は、複雑な微生物叢の特定の分類群が、7日間の連続培養後に概日リズム性を獲得することを示しており、宿主に依存しない、乳児細菌に内在するリズム性の確立を示唆している。
考察
この無作為化対照介入試験において、我々は粉ミルク栄養児と母乳栄養児が、特定のビフィズス菌種の優勢な存在量だけでなく、細菌の豊富さと多様性における年齢に関連した増加など、生後1年間の微生物叢の組み立てにおいて特徴的な特徴を共有していることを実証した。興味深いことに、24時間の細菌振動はすべてのグループに存在し、リズミカルな代謝物ネットワークに統合することができた。注目すべき点として、細菌プロファイルは、研究集団が地理的な地域、粉ミルクの消費、日常生活（睡眠、食事、おむつ交換）、さらにコホートの出生、家族、健康特性に関して均一であったにもかかわらず、個人間で非常に異なっていた。興味深いことに、細菌群集構造がかなり重複しているにもかかわらず、粉ミルク育児児と母乳育児児の代謝物プロファイルは大きく異なっており、母乳のユニークな組成が強調されている。36にもかかわらず、これまでの知見と一致して、15,37,38 GOS添加粉ミルクは、ビフィズス菌含有粉ミルクやプラセボと比較して、ビフィズス菌属を高レベルで維持するのに最も効率的であった。驚くべきことに、乳児用調製粉乳にGOSを配合すると、さまざまな細菌分類群にわたってリズミカルなzOTUの数が最も多くなり、母乳栄養児のリズミカルなzOTUの数をも上回った。B. longumとB. breveは乳児の腸内で最も豊富な菌種であったにもかかわらず、粉ミルクの補充効果も同様であったが、それほど顕著ではなかった。細菌リズムの宿主非依存的な概日制御は、ex vivo腸内ケモスタットモデルを用いて、母乳栄養由来および乳児用粉ミルク由来の便微生物叢で確認された。これらの知見は、細菌内在性時計機構が、初期生活段階における微生物叢の概日リズム性の発達に寄与していることを示している。
興味深いことに、生後3ヶ月と7ヶ月の乳児から採取したサンプルの浅いメタゲノミクスシークエンシングにより、ビフィズス菌（B. breve、B. longum、B. bifidum）、Veillonella、および腸内細菌科が、摂取した食事にかかわらず、この初期ライフステージを支配していることが示された。これらの結果は、生後40日、生後3ヵ月、生後6ヵ月の乳児の糞便サンプルを比較した、以前に発表された乳児コホートと一致している。これは、生後3ヵ月以降16、または生後1年の終わり40から、1416ヵ月目または2歳の誕生日に親の多様性と組成に達するまで、支配的なフィラと多様性に著しい変化が現れることを示す過去の報告と一致している41。したがって、生後3ヶ月の母乳栄養児の糞便代謝プロファイルは、粉ミルク摂取児と明らかに区別できた。母乳サンプルと乳児サンプルの非標的メタボロミクスでは、代謝物プロファイルに明らかな違いが確認され、それぞれの糞便サンプルを考慮すると、母乳または乳児用粉ミルクのどちらかの摂取が糞便メタボロームの形成に重要な役割を果たしていると結論づけられた。母乳栄養児の糞便には有機酸素代謝物が多く含まれ、粉ミルク栄養児の糞便には脂質に富む代謝物組成が認められた。同様に、生後12ヶ月の乳児のメタボロームプロファイルは、食事によって区別できると報告されている42。さらに、母乳中の代謝物プロファイルの2つの異なるクラスターは、少なくとも部分的にはヒトミルクオリゴ糖FLの存在によって区別されるように見えたが、糞便メタボロームの違いの唯一の原因ではない。
我々のグループだけでなく、他の研究者らによる成人集団での先行研究では、微生物叢の組成と機能に日内リズムがあることが報告されている26,27。26,27しかし、これらのリズムが幼少期に現れるかどうかは不明であった。我々は、すべての摂食群において、生後1年の間に、ビフィドバクテリウムを含む最も優勢な分類群の存在量が排便時刻によって変動し、概日リズム解析によってこれらの変動が1日24時間に沿っていることを明らかにした。このような日周振動は、例えばビフィズス菌の場合43、以前の研究で異なる時間帯にサンプルを採取した場合に報告された、存在量の変動に関する正反対の結果を説明できる可能性がある。今回我々は、乳児の便サンプルにおいて、細菌多様性の有意な日中変動（属およびzOTUレベル）を発見した。Veillonella属、Bacteroides属、Bifidobacterium属、Streptococcus属、Clostridium属など、調査したすべての摂食群、すべての年齢でリズミカルさが認められたが、乳児、年齢、摂食に基づくリズミカルなzOTU間には劇的な違いが検出された。ビフィズス菌とGOSを配合した粉ミルクを与えられた乳児のリズミカルなzOTUの数が全体的に最も多く、母乳栄養児の数を上回った。さらに、サーカディアン分析により、生後2週間の乳児ですでに微生物叢の組成と機能に日内リズムがあることが確認され、微生物の振動が乳児の腸の発達における初期の出来事であることが示された。リズムを持つ細菌の数は、乳児の腸が成熟し、通常の食事が乳児栄養に導入されるにつれて徐々に増加した。
微生物叢の組成と機能の概日制御は、宿主の概日時計、特に腸管上皮細胞に依存することが最近明らかになった30。30逆に、微生物叢は宿主の概日リズムに影響を与えることが示されており、32,44は宿主界面と細菌間のクロストークを示している。微生物叢の移入実験により、宿主の代謝および胃腸の健康に対する微生物の振動の生理的関連性がさらに示された。26,29,30明暗サイクルや食物摂取時間などの環境因子は、微生物のリズムに影響を与える強力なシグナルであるため、26,29,30,45異常な光や食物への曝露は微生物の振動を変化させ、病態や疾患の発症につながる可能性がある。乳幼児における微生物叢の振動の機能性についてさらなる洞察を得るため、リズムzOTU関連経路を調べた。分類学的解析から得られた結果と同様に、最もリズミカルな関連経路は、GOSまたはプレバイオティクスサプリメントとビフィズス菌の両方を含む粉ミルクをそれぞれ与えられた3ヶ月と7ヶ月の乳児で認められ、母乳栄養の乳児がそれに続いた。重要なことは、プラセボ群の結果が母乳栄養児と最も異なっていたのに対し、ビフィズス菌とGOSを含む粉ミルクを与えた乳児の結果は母乳栄養児群と最もよく似ていたことである。GOS補給によるビフィズス菌増殖効果と律動経路数の増加との関連については、今後の研究でさらに調査する必要がある。
乳児の腸内細菌叢で観察される日内リズムが、宿主の概日時計によるものなのか、細菌固有のメカニズムによるものなのかを明らかにするために、ケモスタットモデルで複雑な細菌叢を培養した。この目的のために、母乳のみで育てられた乳児または粉ミルクAで育てられた乳児のサンプルを培養し、粉ミルクを含む培地を添加した。注目すべきは、元の接種液と比較した場合、分類群の相対的存在量と細菌の多様性が大きく変化したことである。どちらの接種液もビフィズス菌が優勢であったにもかかわらず、その相対的な存在量は、培地による連続フローが開始された後、変動はあるが安定した存在量になるまで減少した。重要なことは、群集が形成された試験管内で7日後、微生物叢組成の概日リズム解析により、複雑なヒト微生物叢群集におけるビフィドバクテリウム、ヴェイヨネラ、クロストリジウム、バクテロイデスなどの優勢菌の存在量に概日リズムがあることを示す証拠が得られたことである。生後3ヶ月の乳児の便サンプルからの振動は、宿主とは無関係に外部で記録されていることから、これらは真に内因性の概日リズムであり、したがって細菌の内在時計メカニズムによって生成されるに違いない。重要なことは、元のサンプルが母乳のみで育てられた乳児から得られたものか、粉ミルクAのみで育てられた乳児から得られたものかによって、リズムを刻む細菌の分類群が異なることが観察されたことである。例えば、母乳栄養児の組成は、EnterobacteriaceaとBifidobacteriumに属するzOTUのリズミカルな振動が支配的であったのに対し、粉ミルクA栄養児のサンプルは、ClostridiumとBacteroidesに属するzOTUのリズミカルな振動に富んでいた。しかし、両極端な乳児栄養暴露（母乳栄養のみと粉ミルクA栄養のみ）では、どの分類群が優勢であったかにかかわらず、すべての分類群が試験管内でリズミカルになる可能性があり、発達途上の乳児腸内における概日性微生物群集の確立には、細菌固有の時計機構が重要であることが示唆された。
概日性解析の限界として考えられるのは、夜間に採取される糞便サンプルの数が日中に比べて少なく、年齢とともに減少するという事実である。これはおそらく、親が夜間に糞便を採取したがらないことに起因するものであるが、年長の乳児が親のリズムに適応していることを示すものでもある。いずれにせよ、サンプル数を減らしても統計モデルは有意になり、乳児の微生物叢の異なる分類群が早いライフステージで概日リズムを発達させるという確固とした発見を強調している。さらに、乳児用調製粉乳と比較して母乳の細菌リズムに対する明確な寄与は不明なままである。母乳育児は乳児に推奨される公式な食事として提唱されているため、粉ミルクのみで育てられた乳児のグループサイズは結果的に限られていた。最後に、生体外ケモスタットモデルにより、乳児の大腸環境をある程度再現することができ、宿主に依存しない細菌リズムを同定することができた。しかし、乳児の微生物叢の組成はケモスタットモデルでは完全には回復せず、リズミカルな分類群の不完全なレパートリーしか同定できなかったことが示唆された。概日時計遺伝子のような、細菌リズムの内因性トリガーを説明するメカニズムはまだ見つかっておらず、今後さらに研究が進められる予定である。
まとめると、この対照介入研究によって、食事に影響される発育中の乳児の腸内細菌叢に概日リズムがあることを示す説得力のある証拠が得られた。我々の知見は、細菌と代謝産物の両方における概日性の変動と、乳児栄養の有益性に寄与するそれらの機能的役割について、さらなる解析の必要性を保証するものである。
STAR★方法
主要リソース表
試薬またはリソースのソース IDENTIFIER
細菌およびウイルス株
Bifidobacterium longum および Bifidobacterium breve 株 Lactosan International GmbH & Co N/A
生物学的サンプル
乳児および親の糞便 Infantibio-II Study N/A
母乳サンプル Infantibio-II Study N/A
化学物質、ペプチド、組換えタンパク質
乳児用ミルク Töpfer GmbH 該当なし
ビビナルGOSパウダー FrieslandCampina N/A
重要な市販アッセイ
NucleoSpin gDNA カラム Machery-Nagel Cat#740230
HiSeq Rapid Kit v2 イルミナ N/A
寄託データ
非標的メタボロームデータ（糞便） BayBioMS MassIVE MSV000093140
非標的メタボローム解析データ（粉ミルク・母乳） BayBioMS MassIVE MSV000093802
オリゴヌクレオチド
16S rRNA遺伝子 イルミナシーケンスプライマー 341F-ovh および 785r-ovh
ソフトウェアとアルゴリズム
Silva データベース (SINA 1.6.1、リリース 128) Pruesse et al.46 http://www.arb-silva.de；

rrid: scr_006423
EzBioCloud データベース Yoon et al.47 https://www.ezbiocloud.net/
IMNGS Lagkouvardos et al.48 https://www.imngs.org/
Rhea Lagkouvardos et al.49 https://github.com/Lagkouvardos/Rhea
EvolView Evolview https://www.evolgenius.info/
FastTree Price et al.50 http://www.microbesonline.org/fasttree/; RRID: SCR_015501
PICRUSt2 (v2.4.2) Douglas et al.51 RRID: SCR_022647
"CompareRhythms "スクリプト Pelikan et al.
サーカディアンフィッティングの社内コード; van der Veen and Gerkema53 N/A
Trim Galore, v.0.6.7 Babraham Institute https://github.com/FelixKrueger/TrimGalore, RRID: SCR_011847
MetaPhlan 3.0.13 Beghini et al.54 https://huttenhower.sph.harvard.edu/metaphlan3/
HUMAnN 3.0 Beghini et al.54 https://huttenhower.sph.harvard.edu/humann/
RStudio RStudio https://posit.co/products/open-source/rstudio/; RRID: SCR_000432
GraphPad Prism, v.9.4.1 GraphPad Software https://www.graphpad.com/; RRID: SCR_002798
その他
DNA 安定化溶液付き糞便採取管 Invitek Molecular Cat#1038111300
空の糞便採取管 Süsse Labortechnik Cat#H8555T
バイオリアクター Infors HT Model Multifors 2
新しいタブで表を開く
入手可能なリソース
連絡先
詳細情報およびリクエストは、主任連絡先 Prof. Dr. Dirk Haller (dirk.haller@tum.de) までお願いします。
材料の入手可能性
本研究では、新規の試薬は使用していない。
データおよびコードの利用可能性

質量分析の生データは大規模リポジトリ（https://massive.ucsd.edu）に寄託されており、論文発表日現在、一般に利用可能である。アクセッションナンバーはkey resources tableに記載されている。本論文で報告されたシーケンスデータは、要求があれば主担当者が共有する。

本論文ではオリジナルコードは報告していない。

本論文で報告されたデータを再解析するために必要な追加情報は、要請があれば主担当者から入手可能である。
実験モデルと研究参加者の詳細
倫理
本研究はヘルシンキ宣言に従って実施され、ミュンヘン工科大学の倫理委員会により研究番号254/17Sで承認され、参加乳幼児の両親または法定後見人の書面によるインフォームドコンセントが含まれた）。
研究参加者
妊娠第3期の健康な女性をドイツ・ミュンヘン広域で募集し、研究参加資格を評価した。除外基準は、早産（妊娠週数37週未満）、哺乳に影響を及ぼす身体的奇形（口唇口蓋裂など）、3日を超える集中治療入院を必要とする重篤な病状であった。ドイツの現在の医療ガイドラインに基づき、両親には母乳育児が明確に奨励された。本試験に参加するため、両親は、粉ミルクでの授乳が必要となった場合に備え、提供された試験用粉ミルクを使用することに同意した。
対照介入試験のデザイン
Infantibio-II試験は二重盲検無作為化プラセボ対照介入試験であった。乳児の糞便サンプルは0.5、1、3、7、12ヵ月齢で採取され、さらに2歳齢で任意の追跡サンプルが追加された。乳児は4つの粉ミルク群のいずれかに無作為に割り付けられた。各配合群の盲検化にはA-Dの文字が用いられた。フォーミュラ群A（プラセボ）には追加のサプリメントは含まれていなかった。粉ミルクB群には、乳児の糞便サンプルから分離されたビフィドバクテリウム・ロンガム・サブスピーシーズ・インファンティス（Bifidobacterium longum subsp. Lactosan International GmbH & Co.は、凍結乾燥した細菌粉末を使用し、乳児用粉ミルクに各菌株107 cfu/gを添加した。粉ミルクC群にはシロップベースのガラクトオリゴ糖（GOS）混合物（5g/L、FrieslandCampina）が含まれていた。D群にはビフィズス菌とGOSの両方が含まれていた。母乳育児に加え、あるいは母乳育児をやめた後に、いつ、どれだけの量の粉ミルクを乳児に与えるかについては、保護者が自由に決めることができた。基準群は、母乳に加えて固形食を与えた以外は試験期間中ずっと完全母乳で育てられた乳児であった。コホートの特徴については表1に詳しく記述されている。
粉ミルク
乳児用調製粉乳はTöpfer GmbH社（ドイツ、Dietmannsried）により製造され、参加者に配布するために研究チームに盲検化された状態で提供された。4種類の粉ミルクは、外見、におい、その他の特徴で区別することはできなかった。配合グループの盲検化は試験終了後に行われた。試験用粉ミルクは、製造時（2018～2020年）の法令に基づき、必要な栄養素をすべて含む有機牛乳ベースの粉ミルクであった。保護者は、正しい調製のためのデジタル温度計を含む、飲用可能な粉ミルクの調製方法に関する詳細な説明を受けた。
方法の詳細
糞便サンプル採取
保護者は参加乳児のおむつから糞便サンプルを採取し、採取時刻を記録した。DNA安定化溶液（Invitek Molecular, 1038111300）および空の糞便採取管（Süsse Labortechnik, H8555T）を含む採取キットが提供された。スプーン2杯の糞便をチューブに加え、排便後24時間以内に研究チームが回収するまで直ちに冷蔵保存した。サンプルは分注され、ドイツのフライジングにあるミュンヘン工科大学の研究センター（ZIEL- Institute for Food & Health）で-80℃で保存された。出生時の特徴、家族の健康状態、環境因子、乳児の現在の哺乳習慣を詳述した症例報告用紙が、研究登録時および便サンプル採取のたびに記入された。両親の糞便検体（母親から86検体、父親から66検体）は、以前に確立されたプロトコールに従って、乳児の検体採取時点1ヵ月で同意の上、任意で採取された。55
16S rRNA遺伝子アンプリコン配列決定
メタゲノムDNAは、以前に記載されたDNA分離プロトコルを用いて、DNA安定化溶液中の600μlの糞便から分離した。DNA抽出後、2段階のポリメラーゼ連鎖反応（PCR）増幅を行い、イルミナのHiSeq Rapid Kit v2を用いて、ペアエンドモード（2x 250 bp）でイルミナHiSeqでシーケンスした55。
浅層メタゲノミクスシーケンス
個々の細菌株の同定と役割の理解をさらに深めるため、3カ月目と7カ月目の時点における乳児のペアサンプルのサブセットについて、NovaSeqマシン（ペアエンド150 bpの1G rawデータ）で単離されたgDNAを使用してシャローショットガンメタゲノムシーケンスを実施した。
非標的メタボロミクス
サンプル調製： セラミックビーズ（2.8 mmと5.0 mmの混合ビーズ）を入れた15 mlチューブ（CKMix 50、Bertin Technologies）に、乳児の糞便100 mgを添加した。次に、メタノールベースのデヒドロコール酸抽出溶媒（c = 1.3 μmol/L）5 mlを加え、液体窒素（Bertin Technologies社製）入りの冷却アダプターを備えたビーズビーターシステム（Precellys Evolution, Bertin Technologies社製）を用いてサンプルをホモジナイズした。ビーズビーターは、10,000rpmで20秒間、1サンプルにつき3回行い、ビーズビーターの各ラウンドの間に15秒の休憩を入れた。その後、サンプルを8,000rpm、10℃で10分間遠心した。500mlの透明な上清をLC-MS/MSバイアルに移し、非標的メタボロミクス分析を行った。複数の少量のサンプルをプールしてQCサンプルを調製した。
非標的質量分析測定：分析は、Q-TOF質量分析計（TripleTOF 6600 AB Sciex, Darmstadt, Germany）と結合したNexera UHPLCシステム（Shimadzu, Duisburg, Germany）を使用して実施した。便サンプルの分離は、UPLC BEH Amide 2.1 × 100 mm, 1.7 μm分析カラム（Waters, Eschborn, Germany）を用いて流速400 μL/分で行うか、Kinetex XB18 2.1 × 100 mm, 1.7 μm（Phenomenex,Aschaffenburg,Germany）を用いて流速300 μL/分で行った。HILIC分離の設定は以下の通り。移動相は、水中5mM酢酸アンモニウム（溶離液A）およびアセトニトリル/水（95/5、v/v）中5mM酢酸アンモニウム（溶離液B）であった。グラジエントプロファイルは、0～1.5分で100％B、8分で60％B、10分～11.5分で20％B、12～15分で100％Bであった。逆相分離の溶離液Aは0.1%ギ酸、溶離液Bはアセトニトリル中の0.1%ギ酸であった。グラジエントプロファイルは0.2%のBから開始し、0.5分間保持した。その後、溶離液Bの濃度を10分まで100%まで上げ、3.25分間保持した。その後、カラムを開始条件で平衡化した。サンプルあたり5μLを注入した。オートサンプラーを10℃に冷却し、カラムオーブンを40℃に加熱した。10回ごとに、全サンプルからプールした品質管理（QC）サンプルを注入した。サンプルはランダムな順序で、情報依存取得（IDA）モードで測定した。ポジティブモードでのMS設定は以下の通り： ガス1 55、ガス2 65、カーテンガス 35、温度 500 °C、イオンスプレー電圧 5500、デクラスター電位 80。TOF MSおよびMS/MSスキャンの質量範囲は50-2000 m/zで、コリジョンエネルギーは15-55 Vの範囲で変化させた。ネガティブモードでのMS設定は以下の通り： ガス1 55、ガス2 65、Cur 35、温度500 °C、イオンスプレー電圧-4500、デクラスター電位-80。TOF MSおよびMS/MSスキャンの質量範囲は50-2000 m/zで、コリジョンエネルギーは-15-55 Vの範囲で変化させた。
生体外乳幼児大腸連続発酵
乳児便サンプルの選択、調製、接種： 主成分分析（PCA）およびビフィズス菌の存在量に基づいて、生後3ヵ月の乳児2人（1人は母乳のみで育て、1人は粉ミルクAのみで育てた）の糞便サンプルを、その哺乳群を代表するように選択した。各サンプル（あらかじめ氷上で解凍し、重量を測定：BF = 1.03 g、A = 1.98 g）を還元PBS（3% L-Cys HCl）で希釈し、嫌気条件下で糞便スラリーを調製した。各スラリーを濾過し（70μmセルストレーナー）、同量を2本のシリンジに充填し、二重のケモスタット容器（BF＝2x6.5mL、A＝2x8mL）に注入した。全ての手順は、サンプルの解凍から約1.5時間後に終了した。
培養液の調製： 乳児の大腸の生理的状態を模倣するために、改良培地を調製した。培地組成は、乳児用調製粉乳Aの組成に適合させた文献56 に記載されている組成と計算に基づいている。この実験では脂肪含量を10%とし57 、13 g/Lの炭水化物を消化した後の炭水化物：窒素：脂肪の完全栄養比率を44:46:10（脂肪11.88 g/Lに相当）に調整した。したがって、培地中の未消化化合物の総濃度は、総脂肪が 2.96 g/L、未消化窒素化合物が 13.72 g/Lであった。培地の全組成（g/L単位）は以下の通りであった（培地成分はすべてSigma-Aldrich社から提供された）：ベース培地（NaCl： 4.47；KCl： 4.43; MgSO4: 1.24; CaCl2： 0.1; NaHCO3: 1.5; KH2PO4: 0.5; FeSO4: 0.005; 胆汁酸塩： 0.05; トリプトン: 0.5; ペプトン: 0.5; 酵母エキス: 2.5; Tween 80: 1; L-カルニチン： 0.0015）；ムチン培地（ブタ胃ムチンタイプII：4）；および乳培地（乳清タンパク質加水分解物（Myprotein、UK）： 11.21；カゼイン 0.47；プレインファントフォーミュラA：11.88）。各溶液は、pHを8.058に調整した後、121℃で15分間オートクレーブ滅菌（乳培地は110℃）し、十分に混合した。最初の溶液は0.8g/LのL-システイン、5.86g/Lのラクトース、0.004g/Lのイノシトールを含み、2番目の溶液はヘミン（0.01g/L）も含む59によって調製されたビタミン溶液であった。
生体外腸内ケモスタット： 2種類の乳児糞便サンプルを、図示した実験スキーム（図5G）に従い、二重のケモスタット（Bioreactor Model Multifors 2, Infors HT, Switzerland）で培養した。生体外腸内ケモスタットモデルの第一段階では、接種後のサンプル順応を考慮して、バッチ培養（合計48時間）を採用した。pHの調整や新鮮な培養液の注入を行わずに24時間培養した後、バイオリアクター内の培養容量を2倍に増やし、バッチ培養が終了するまで800mLに維持した。第2段階の腸内ケモスタットでは、12.5時間の保持時間を適用して7日間連続培養を行った56 。サンプルは毎日1回、同じ時間に採取した（DNA抽出と16S rRNAシーケンス用に1.5mL）。最後に、第3段階として48時間のリズムサンプリングを行い、その間4時間ごとにサンプルを採取した： バイオリアクターの容量は400mL、供給速度は32mL/h/hemostat、pHは6.5に設定し、その後維持した（pH電極、Hamilton、ドイツ）。温度は37℃に保ち、嫌気的条件はN2の連続供給によって制御し、酸化還元値を測定した（酸化還元電極、1ケモスタットあたり1個、Hamilton、ドイツ）。
定量および統計解析
16S rRNA遺伝子アンプリコン分析
UPARSEベースの60プラットフォーム "Integrated Microbial Next Generation Sequencing"（IMNGS）48を社内のオフラインバージョン（NGSToolkit, v6.0.2-beta.5）として適応させ、シーケンス出力を処理した。リードは1塩基目までトリミングした。USEARCH 8.061は、バーコードごとに1つのミスマッチが許容されるサンプルの解析に使用された。残りのリードはトリミングされ（各5ヌクレオチド）、その後、ノイズ除去および100%同一性によるクラスタリングが行われ、16S rRNAシーケンスにおける微生物株の最適な解像度を得るためのゼロ半径操作分類単位（zOTUS）が作成された。キメラ配列はUCHIMEを使用して除去した62。ベストプラクティスに従い、相対存在量が0.25%未満のzOTUは除去した63。分類学的ラベルはSILVAデータベース（リリース128）を使用してSINA 1.6.1によって割り当てた46。微生物量の経時的変化は、BiomeHorizon Rパッケージ（v1.0.0）で作成したホライズンプロットを用いて可視化した65。
統計解析は、GraphPad Prism, version 9.4.1（GraphPad Software, LLC）またはR（2022.02.3+492）で行った。正規化（ランダムサブサンプリングなし、四捨五入なし；カットオフは、1年目のサンプルでは10000リード、発酵槽サンプルおよび24ヶ月のサンプルを含む乳児サンプルの場合は20000リードに設定した。閾値は、各データセットのリード数との関係で選択した。多重検定の補正はBenjamini-Hochberg法で行った。2つ以上のグループ間の比較には、正規分布データでは一元配置分散分析を用いた（Shapiro Wilk 検定、α = 0.05）。それ以外の場合は、ポストホック多重比較検定としてダンの手順を用いたクラスカル・ワリス検定を用いた。星印は有意水準を示す： ∗p＜0.05；＊＊p＜0.01；＊＊p＜0.001。サンプルの階層的クラスタリングにはRの "NBClust (v3.0) "パッケージを用いた。最適なクラスター数は、Calinski and Harabasz index66とWardの階層的クラスタリング基準67に基づいて決定した。微生物組成の差異は、一般化UniFrac距離のPERMANOVA検定を用いて算出した。
PICRUSt2（v2.4.2）51は、乳児サンプルで同定されたすべてのzOTUの機能解析に使用された。zOTU配列は、スーパークラスを考慮することなく、Metacyc経路存在量68の予測に使用された。推定されたMetacyc経路の存在量は、粉ミルクグループAと他の飼料グループを比較する線形判別分析（LDA）の効果量（LEfSe）計算（α：0.01）の基礎として使用された35。
母児間の細菌伝播率（％）は、母児に存在する共有zOTUの数を母児に存在するzOTUの総数で割った値に基づいて決定した。ノンパラメトリックのKruskal-Wallis検定と、それに続くpost-hoc Dunn検定を用いて、群間の有意性を評価した。
乳児の微生物叢と試験管内サンプルの日周・概日分析
日内リズムを同定するために、24時間周期を固定した余弦波方程式を用いた：
y=baseline+（amplitude∗cos(2∗π∗x-[phaseshift]24)

をα多様性、分類群レベル、個々のzOTUの相対存在量に当てはめた。有意性はF検定で判定し、適合度は多重検定で補正した。p≦0.05のとき、有意なリズム性があるとした。ヒートマップはRのヒートマップスクリプトを使用して作成した。マンハッタンプロットに示された振幅はJTK_cycleに基づき、位相は余弦波回帰を用いて計算した。in vitroサンプルのサーカディアン余弦フィッティングは、van der VeenとGerkemaに基づくIsaiah Tingによる社内コードを用いて行った53。
浅層メタゲノム解析
メタゲノミクスデータをデマルチプレックスし、生のシーケンスリードから "Trim Galore"（開発者：F. Krueger, The Babraham Institute: https://github.com/FelixKrueger/TrimGalore, v.0.6.7）を用いてアダプターをトリミングした。パイプライン "Knead data" (https://github.com/biobakery/kneaddata, v.0.7.7-alpha)を用いてシーケンスリードの品質管理（低品質リードやコンタミの除去）を行った。種レベルの分類学的アノテーションは、MetaPhlan 3.0.13とHUMAnN 3.0を用いて行った。54 HUMAnN 3.0を介して検出された遺伝子ファミリーは、KEGGパスウェイのオルソログにマッピングされた。
非標的メタボロミクス解析
データ処理： ProteoWizard72の "msconvert "を使用して、生ファイルをmzXML（セントロイドピークによるノイズ除去）に変換した。データ処理と特徴同定には、bioconductor/Rパッケージのxcms73を使用した。具体的には、マッチドフィルターアルゴリズムを用いてピークを同定した（半値全幅を7.5秒に設定）。ピーク下の面積を積分してフィーチャーの存在量を表した。保持時間は、ほとんどのサンプルに存在するピークグループに基づいて調整された。フィーチャーに代謝物名を付与するために、測定されたフィーチャーの正確な質量とMS2フラグメンテーションパターンを、HMBD74のレコードおよびMSDIAL75の公開MS/MSスペクトルと比較しました。欠測値は検出限界の半分でインプットされた。すなわち、すべての特徴について、欠測値は全測定におけるその特徴の最小測定値の半分で置換された。MS2スペクトルが適切にアノテーションされていることを確認するために、手動でMS2フラグメンテーションパターンをレビューし、SIRIUS76または以前に測定された参照標準を使用して、公開データベースのレコードと比較し、アノテーションの正しさを評価しました。本研究で同定された化合物はTable S1に記載されている。
代謝物分析
代謝物と生物種（shallow metagenomic sequencingのデータ）またはzOTU（16S sequencingのデータ）の間の潜在的な関連性に関する情報を得るために、ネットワーク解析を行った。このために相関行列を計算した。スピアマン相関を計算し、相関が有意で、相関の絶対値が 0.5 を超える特徴のみを選択した。ネットワークのプロットには、Rのqgraphバージョン1.9を使用した。そのため、エッジの絶対重みを最小0.5としたペイアウトスプリングが使用された。
正相、陰性相、逆相のデータを統合したため、代謝物の一部が複数回出現する可能性があります（異なる相で検出されたため）。つまり、代謝物の中には（異なる相で検出されたために）複数回出現するものがあります。代謝物の数を流行後の代謝物に従って減らすために、入力テーブルを全個体の合計が小さい順に並べました。その後、スペアマン相関を計算し、さらなる分析に使用しました。4F では、有意に異なる種のサブセットが選択されました。このサブセットに基づいて相関行列が計算された。ヒートマップでは、有意で相関の高い（絶対相関係数が0.5を超える）生物種と代謝物の相関のみを示しています。
その他のリソース
臨床試験登録
本研究はドイツ臨床試験登録（"Deutsches Register Klinischer Studien"）に登録されており、試験番号はDRKS00012313（https://drks.de/search/de/trial/DRKS00012313）である。
謝辞
Infantibio-II試験はTöpfer GmbH（ドイツ、Dietmannsried）により開始され、資金提供された。Töpfer GmbHは、試験用製剤の製造以外に、本試験の実施・管理、データの解析・解釈、本原稿の作成には一切関与していない。D.H.とS.K.はドイツ研究財団（DFG、Deutsche Forschungsgemeinschaft）のSFB 1371（番号395357507）から資金援助を受けた。D.H.はまた、欧州連合（EU）の共同プログラミング・イニシアチブ（プロジェクト名EcoBiotic）およびドイツ教育研究省（BMBF; FKZ 01EA2207）の枠内で資金援助を受けた。ミュンヘン工科大学は、ZIELInstitute for Food & Health（Klaus Neuhaus、Lukas Mix、Angela Sachsenhauser、Caroline Ziegler）のCore Facility Microbiomeを通じて、16S rRNA遺伝子アンプリコンシークエンシングの技術支援を行った。統合的なデータ解析についてアドバイスをくれたNikolai Köhler、サンプルの管理と取り扱いをサポートしてくれたKatharina Sontheimer、Claudia Seegerer、Franziska Kummertに感謝する。バイオリアクターの画像はBioRenderからダウンロードした。Infantibio-II研究に参加されたご家族と乳幼児の皆様には、私たちの研究に時間、労力、熱意を注いでいただき、心より感謝申し上げます。
著者貢献
構想、D.H.、方法論、N.H.およびS.K.、形式的解析、N.H.、S.R.、M.H.、M.V.M.、L.S.、A.D.、M.L.、M.G.、C.M.、H.O.、K.K.、M.S.、D.R.v.d.V.、およびS.K.、調査、N.H.、M.H.、 M.V.M.およびH.O.、リソース、N.H.、データキュレーション、N.H.、執筆-原案、N.H.、S.K.およびD.H.、執筆-校閲および編集、N.H.、M.V.M.、H.O.、S.K.およびD.H.、監督、D.H.、S.K.およびH.O.、プロジェクト管理、D.H.、資金獲得、D.H.
利益申告
著者らは、競合する利益はないと宣言している。
補足情報
pdfをダウンロード (3.25 MB)
pdfファイルのヘルプ
ドキュメントS1. 図S1-S5
ダウンロード .xlsx (.02 MB)
xlsxファイルのヘルプ
表S1. 非標的メタボロミクス。図4およびSTAR Methodsに関連する、非標的質量分析測定から同定された化合物のリスト
参考文献
Martino C.
Dilmore A.H.
Burcham Z.M.
メトカーフ J.L.
ジェステD.
ナイトR.
ゆりかごから墓場まで、生涯にわたる微生物叢の継承。
Nat. Rev. Microbiol. 2022; 20: 707-720
論文で見る
スコープス (52)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ペンダース J.
ティースC.
ヴィンクC.
ステルマ F.F.
スナイダース B.
クメリング I.
ファン・デン・ブラント P.A.
ストッバリングE.E.
乳児期早期における腸内細菌叢の組成に影響を及ぼす因子。
Pediatrics. 2006; 118: 511-521
論文で見る
スコープス (1697)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フェレッティ P．
パゾッリE.
テット A.
アスニカーF.
ゴルファー V.
フェディ S.
アルマニーニ F.
チュオン D.T.
マナラ S．
ゾルフォM.
他
母親から乳児への異なる身体部位からの微生物伝播は、発育中の乳児の腸内マイクロバイオームを形成する。
Cell Host Microbe. 2018; 24: 133-145.e5
論文で見る
スコープス (676)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ヤン I.
コーウェン E.J.
ブレナン P.A.
ジョーダン S.
マーフィー J.R.
ダンロップA.
乳児マイクロバイオーム：乳児の健康と神経認知発達への影響。
Nurs. 2016; 65: 76-88
論文で見る
スコープス (176)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アル・ナバニZ.
エーベルG.
生後早期の微生物叢による免疫系の刷り込み。
Mucosal Immunol. 2020; 13: 183-189
論文で見る
スコープス (138)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ミューラー N.T.
バカックス E.
コンベリックJ.
グリゴリアンZ.
ドミンゲス-ベロM.G.
乳児マイクロバイオームの発達：母親の問題。
トレンドMol。Med. 2015; 21: 109-117
論文で見る
スコープス (643)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
Bäckhed F.
ロスウォール J.
Peng Y.
Feng Q.
Jia H.
Kovatcheva-Datchary P.
Li Y.
Xia Y.
Xie H.
Zhong H.
他。
生後1年間のヒト腸内細菌叢の動態と安定化。
Cell Host Microbe. 2015; 17: 690-703
論文で見る
スコープス (1918)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ミラニ C.
ドゥランティ S.
ボッタチーニ F.
ケイシー E.
トゥローニ F.
マホニー J．
ベルザー C．
デルガド・パラシオ S．
アルボレヤ・モンテス S．
マンカベッリL.
他
ヒト腸の最初の微生物コロニー：乳児腸内細菌叢の組成、活性、および健康への影響。
Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2017; 81e00036-17
論文で見る
スコープス (1041)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ローソンM.A.E.
オニールI.J.
クジャフスカM.
ゴウリナド・ジャヴァディ S.
ウィジェイセケラ A.
フレッグ Z.
チョークレン L．
ホール L.J.
母乳由来のヒト母乳オリゴ糖は、単一の生態系内でビフィズス菌の相互作用を促進する。
2020年; 14: 635-648
論文で見る
スコープス (188)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
バザネラ M．
マイアー T.V.
クラベルT.
ラグクーバルドスI.
ルシオ M.
マルドナド＝ゴメス M.X.
オートラン C．
ウォルター J．
ボーデ L.
シュミット＝コップリン P．
ハラー
ビフィズス菌による早期の介入が健康な乳児の糞便微生物叢とメタボロームに及ぼす影響に関する無作為化比較試験。
Am. J. Clin. Nutr. 2017; 106: 1274-1286
論文で見る
スコープス (115)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
Bode L.
ヒトの母乳オリゴ糖：すべての赤ちゃんにはシュガーママが必要である。
Glycobiology. 2012; 22: 1147-1162
論文で見る
スコパス（1223）
PubMed
クロス
グーグル奨学生
バラードO.
モローA.L.
母乳組成：栄養素と生理活性因子。
Pediatr. Clin. North Am. 2013; 60: 49-74
記事で見る
スコープス (1743)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ボーデL.
ヤンシャー・クレンE.
ヒト乳オリゴ糖の構造-機能相関。
2012; 3: 383S-391S
論文で見る
スコープス（230）
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ヴェールマン-ワウタースG.
ステレンス S.
ヴァン・デ・ブロークH.
プラスキー K.
ウェスリング F.
ロジャー L.C.
マッカートニーA.L.
アッサムP.
乳児用ミルクにおけるプレバイオティックサプリメントの生理学的およびビフィズス形成効果。
J. 小児科。Gastroenterol. 2011; 52: 763-771
論文で見る
スコープス (119)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シエラ C．
ベルナル M.-J.
ブラスコJ.
マルティネス R.
ダルマウ J.
オルトゥニョ I.
エスピン B.
バサロ M.-I.
ジル D．
ビダル M.-L.
他。
唯一のプレバイオティクスとしてGOSを含む粉ミルクを与えた健康な乳児における生後1年間のプレバイオティクス効果：多施設、無作為化、二重盲検およびプラセボ対照試験。
Eur. J. Nutr. 2015; 54: 89-99
論文で見る
スコープス（119）
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
スチュワート C.J.
アジャミ N.J.
オブライエンJ.L.
ハッチンソン D.S.
スミス D.P.
ウォン M.C.
ロス M.C.
ロイド R.E.
ドダパネニ H.
メトカーフG.A.
他。
TEDDY研究による幼児期における腸内細菌叢の時間的発達。
Nature. 2018; 562: 583-588
論文で見る
スコープス (1016)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
コックス L.M.
山西 聡
ソン J.
アレクセイエンコ A.V.
レオン J.M.
チョー I.
Kim S.G.
Li H.
ガオ Z.
マハナ D．
他
腸内細菌叢を発達の重要な時期に変化させると、代謝に持続的な影響を及ぼす。
Cell. 2014; 158: 705-721
論文で見る
スコープス (1339)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
バンデンプラス Y.
デ・グリーフ E.
ヴェールマンG.
乳児用調製粉乳におけるプレバイオティクス。
腸内微生物。2014; 5: 681-687
記事で見る
スコープス (0)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
ムガンビ M.N.
ムセキワA.
ロンバードM.
ヤング T.
Blaauw R.
満期乳児用粉ミルクにおけるシンバイオティクス、プロバイオティクス、プレバイオティクス：系統的レビュー。
Nutr. J. 2012; 11: 81
論文で見る
スコープス (117)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
インドリオ F．
グティエレス・カストレロンP.
バンデンプラス Y.
カグリ・ディンレイチ E.
フランカヴィラ R.
マントヴァーニ M.P.
グリロ A.
ベゲッティ I.
Corvaglia L.
Aceti A.
乳幼児におけるプロバイオティクスまたはシンバイオティクスを添加した粉ミルクの健康効果： ネットワークメタ解析によるシステマティックレビュー。
栄養素。2022; 14: 5175
論文で見る
スコープス (0)
クロスレビュー
グーグル奨学生
ブレーガー C.
Chmielewska A.
デクシ T.
コラチェク S.
ミハッチュ W.
モレノ L.
ピエシュチク M.
プンティス J.
シャミール R.
サジェフスカH.
他
プロバイオティクスおよび/またはプレバイオティクスによる乳児用調製粉乳の補充：栄養に関するESPGHAN委員会によるシステマティックレビューとコメント。
J. 小児科。Gastroenterol. 2011; 52: 238-250
記事で見る
スコープス (339)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
モホークJ.A.
グリーンC.B.
高橋J.S.
哺乳類における中枢性概日時計と末梢性概日時計。
Annu. Rev. Neurosci. 2012; 35: 445-462
論文で見る
哺乳類
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ローエンネベルグT.
メローM.
概日時計とヒトの健康。
Curr. Biol. 2016; 26: R432-R443
論文で見る
スコープス (551)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
Eelderink-Chen Z.
ボスマンJ.
サーター F.
ドッド A.N.
コヴァーチ Á.T.
メロー M.
非光合成原核生物における概日時計。
Sci. 2021; 7
論文で見る
スコパス (46)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
パウロースJ.K.
カッソーネC.V.
グラニチコフスカK.B.
カッソーネ V.M.
温度サイクルによる腸内細菌Klebsiella aerogenesの概日時計の同調。
iScience. 2019; 19: 1202-1213
論文で見る
スコープス (0)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
タイスC.A.
ゼビ D.
レヴィ M.
ジルバーマン-シャピラG.
スエズ J.
テンゲラー A.C.
アブラムソンL.
カッツ M.N.
コレム T.
ズモラN.
他
微生物叢の日内振動のトランスキングドメイン制御が代謝ホメオスタシスを促進する。
Cell. 2014; 159: 514-529
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ライトマイヤーS.
キースリングS.
クラベルT.
リスト M.
アルメイダ E.L.
ゴーシュ T.S.
ノイハウス K.
グララート H．
リンゼイゼン J.
スクルクT.
et al.
不整脈腸内細菌叢シグネチャーは2型糖尿病のリスクを予測する。
Cell Host Microbe. 2020; 28: 258-272.e6
論文で見る
スコープス(137)
パブコメ
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
リャン X.
ブッシュマン F.D.
フィッツジェラルドG.A.
腸内細菌叢のリズムは、性別と宿主の概日時計によって制御される。
Proc. Natl. Acad. Sci. US A. 2015; 112: 10479-10484
論文で見る
スコープス (0)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アルタハ B.
ヘデスM.
ピロルツV.
ニウ Y.
ゴルブノワ E.
ギグル M.
クライグレヴェ K.
オスター H.
ハラー D.
キースリングS.
遺伝的および環境的概日障害により、腸内細菌叢の変化を通じて体重増加が誘導される。
Mol. Metab. 2022; 66101628
論文で見る
スコープス (5)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ヘデス M.
アルタハB.
ニウ Y.
ライトマイヤー S.
Kleigrewe K.
ハラー D.
キースリングS.
腸内時計はマイクロバイオームを駆動し、胃腸の恒常性を維持する。
Nat. Commun. 2022; 13: 6068
論文で見る
スコパス (31)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
エスコバル C.
ロハス-グラナドスA.
アンヘレス-カステジャーノスM.
サーカディアンシステムの発達と新生児発育における周期的シグナルの関連性。
ハンドブ。Clin. Neurol. 2021; 179: 249-258
論文で見る
スコープス (6)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ムケルジ A.
コビイタ A.
イェ T.
シャンボンP.
腸管上皮のホメオスタシスは、概日時計とTLRによって伝達される微生物叢の合図によって調整される。
Cell. 2013; 153: 812-827
論文で見る
スコパス(403)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
レオーネV.
ギボンズ S.M.
マルティネス K.
ハッチソン A.L.
ホアン E.Y.
チャム C.M.
ピエール J.F.
ヘネガン A.F.
ナディンパリA.
ユベールN.
他
腸内微生物の日内変動と高脂肪食が宿主の概日時計機能と代謝に及ぼす影響。
Cell Host Microbe. 2015; 17: 681-689
論文で見る
スコパス (577)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ボネド-リコL.
マルティン-マルティンR.
アルビアック-ベニートC。
子宮頸がんによる出生児の微生物腫を改善するための膣洗浄：症例の再検討。
Paraninfoデジタル。2023; e35036d-e35036d
記事で見る
Googleスカラー
セガタ・N.
イザードJ.
ウォルドロンL.
ゲヴァースD.
ミロポルスキーL.
ギャレット W.S.
ハッテンハワーC.
メタゲノミックバイオマーカーの発見と説明。
ゲノム生物学 2011; 12: R60
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスフィルム
グーグル奨学生
アンドレアス N.J.
カンプマンB.
メーリング・ル・ドアーレK.
ヒト母乳：その組成と生理活性に関するレビュー。
初期のハム。Dev. 2015; 91: 629-635
論文で見る
スコープス (652)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ベン X.-M.
李J.
Feng Z.-T.
Shi S.-Y.
Lu Y.-D.
Chen R.
Zhou X.-Y.
乳児用調製粉乳中の低レベルのガラクトオリゴ糖は腸内ビフィズス菌と乳酸菌の増殖を刺激する。
World J. Gastroenterol. 2008; 14: 6564-6568
論文で見る
スコープス (121)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
松木俊一
田島 聡
原 亨
矢作和彦
小川英治
児玉英明
ガラクトオリゴ糖配合粉ミルク（OM55N）は健康な経口乳児の常在性ビフィズス菌の増殖を刺激する。
ベネフィット。Microbes. 2016; 7: 453-461
論文で見る
PubMed
クロスフィルム
グーグル奨学生
Ma J.
李Z.
Zhang W.
Zhang C.
Zhang Y.
Mei H.
Zhuo N.
Wang H.
Wang L.
Wu D.
母乳栄養児とミルク栄養児の腸内細菌叢の比較： 91人の正期産児を対象とした研究。
Sci. Rep. 2020; 10: 15792
論文で見る
スコープス (116)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
クレメンテJ.C.
アーセルL.K.
パルフリーL.W.
ナイトR.
ヒトの健康に及ぼす腸内細菌叢の影響：統合的見解。
細胞。2012; 148: 1258-1270
論文で見る
スコープ（2574）
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
Wernroth M.-L.
ペウラ S.
ヘドマン A.M.
ヘティ S.
ヴィセンジ S.
ケネディ B．
フォール K．
スヴェンブラッド B．
アンドルフ E．
パーシャゲンG.
ら。
生後2年間の腸内細菌叢の発達。
Sci. Rep. 2022; 12: 9080
論文で見る
スコープス (0)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シルナー N.
ウォーカーA.
ルシオ M.
マイアー T.V.
バザネラ M.
リヒリク M.
ハラー D.
シュミット-コップリンP。
粉ミルクおよび母乳栄養の乳児における食事および微生物代謝産物の縦断的プロファイル。
フロント。Mol. Biosci. 2021; 8660456
論文で見る
スコープス (15)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
タフト D.H.
リウ J.
マルドナド-ゴメスM.X.
アクレ・S.
フダ M.N.
アーマド S.M.
ステファンセン C.B.
ミルズD.A.
幼児期における腸内のビフィズス菌優勢と抗菌薬耐性の獲得。
mSphere. 2018; 3e00441-00418
論文で見る
スコープス (66)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ブルックスJ.F.
ベーレントC.L.
ルーンK.A.
リー S.
ラジ P.
高橋 J.S.
フーパーL.V.
微生物叢は自然免疫の日内リズムを概日時計と協調させている。
Cell. 2021; 184: 4154-4167.e12
論文で見る
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ヴォイトR.M.
フォーサイス C.B.
グリーン S.J.
ムトゥル E.
エンゲン P.
ビタテルナ M.H.
トゥレック F.W.
ケシャヴァルジアンA.
概日リズムの乱れが腸内細菌叢を変化させる。
PLoS One. 2014; 9e97500
論文で見る
スコープス（275）
参考文献
グーグル奨学生
プルエッセ E.
ペプリーズJ.
Glöckner F.O.
SINA: 正確なリボソームRNA遺伝子の高スループット多重配列アライメント。
Bioinformatics. 2012; 28: 1823-1829
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ユン S.-H.
ハ S.-M.
Kwon S.
イム J.
Kim Y.
Seo H.
Chun J.
EzBioCloudの紹介：16S rRNA遺伝子配列と全ゲノムアセンブリーの分類学的に統一されたデータベース。
Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2017; 67: 1613-1617
論文で見る
スコープス (5186)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラグクーバルドスI.
ジョセフD.
カプファマーM.
ギリトリ S.
ホーン M.
ハラー D.
クラベル T.
IMNGS： 生態学および多様性研究のための16S rRNA微生物プロファイルの包括的なオープンリソース。
Sci. Rep. 2016; 6: 33721
論文で見る
スコープス (254)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラグクーバルドスI.
フィッシャーS.
クマールN.
Clavel T.
Rhea: 16S rRNA遺伝子アンプリコンに基づく微生物プロファイリングのための透明でモジュール化されたRパイプライン。
PeerJ. 2017; 5e2836
論文で見る
スコープス (225)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
プライス M.N.
デハル P.S.
Arkin A.P.
FastTree 2-approximately maximum-likelihood trees for large alignments.
PLoS One. 2010; 5e9490
論文で見る
スコープス (8322)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ダグラス G.M.
マフェイ V.J.
ザネベルトJ.R.
ユルゲル S.N.
ブラウン J.R.
テイラー C.M.
ハッテンハワーC.
ランギル M.G.I.
メタゲノム機能予測のためのPICRUSt2。
Nat. Biotechnol. 2020; 38: 685-688
論文で見る
スコープス(2201)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
ペリカン A.
ヘルツェルH.
クラマー A.
Ananthasubramaniam B.
ベン図解析は、概日リズムのリプログラミングの程度を過大評価する。
FEBS Journal. 2022; 289: 6605-6621
論文で見る
スコープ (21)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ファン・デル・ヴィーン D.R.
ゲルケマ M.P.
遺伝子発現におけるウルトラディアンリズムの解明。
FASEB J. 2017; 31: 743-750
論文で見る
スコープス (28)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ベギーニ F.
マカイバーL.J.
ブランコ-ミゲスA.
デュボアL.
アスニカー F.
マハルジャン S.
メイリヤンA.
マンギ P.
ショルツ M.
トーマスA.M.
他
多様な微生物群集の分類学的、機能的、株レベルのプロファイリングをbioBakery 3で統合。
eLife. 2021; 10e65088
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ライトマイヤー S.
キースリングS.
ノイハウスK.
ハラーD.
ヒト腸内細菌叢における概日リズムの比較。
Star Protoc. 2020; 1100148
論文で見る
スコープス (5)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シンキンC.
ル・ブレーG.
フリスI.
ラクロワ C.
乳児糞便微生物叢の固定化とin vitro大腸発酵モデルにおける利用。
Microb. Ecol. 2004; 48: 128-138
論文で見る
麹菌 (0)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ヴィエツォレク-フィリピアクM.
Drzymała-Czyż S.
Szczepanik M.
Szydłowski J.
ウォルコヴィアク D.
ノヴァク J.K.
モツコ J.A.
ウォルコヴィアクJ.
生後2年間の便中脂肪濃度と排泄：横断研究。
J. 小児科。Gastroenterol. Nutr. 2019; 68: 285-289
論文で見る
スコープス（4）
Crossref
グーグル奨学生
ペレグリン D.H.G.
ゴメスM.T.M.S.
ホエイプロテインの高温溶解性の分析。
Int. J. Food Eng.
https://doi.org/10.1515/1556-3758.1265
記事で見る
スコープス (13)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ギブソン G.R.
Wang X.
連続培養を用いたオリゴフルクトースによるヒト腸内容物からのビフィズス菌の濃縮。
FEMS Microbiol. Lett. 1994; 118: 121-127
論文で見る
PubMed
クロスレフ
グーグル奨学生
エドガー R.C.
UPARSE: 微生物アンプリコンリードからの高精度OTU配列。
Nat. Methods. 2013; 10: 996-998
論文で見る
筑波大学
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
Edgar R.C.
BLASTより桁違いに高速な検索とクラスタリング。
Bioinformatics. 2010; 26: 2460-2461
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
エドガー R.C.
ハースB.J.
クレメンテJ.C.
クインスC.
ナイト R.
UCHIMEによるキメラ検出の感度とスピードの向上。
Bioinformatics. 2011; 27: 2194-2200
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ライトマイヤー S.
ヒッチT.C.A.
トレイチェルN.
フィカス N.
ハウズマンB.
レーマー・テイト A.E.
ノイハウス K.
ベリー D．
ハラーD.
ラグクーバルドスI.
et al.
高スループット16S rRNA遺伝子アンプリコンプロファイリングの結果に影響する偽配列の取り扱い。
ISME Commun. 2021; 1: 31
論文で見る
クロスフィルム
グーグル奨学生
スブラマニアン B.
ガオ S.
ラーチャー M.J.
Hu S.
Chen W.-H.
Evolview v3：系統樹の可視化、アノテーション、管理のためのウェブサーバー。
Nucleic Acids Res. 2019; 47: W270-W275
論文で見る
スコープス (466)
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
フィンク I.
アブディルR.J.
ブレクマンR.
Grieneisen L.
BiomeHorizon: Rによるマイクロバイオーム時系列データの可視化。
mSystems. 2022; 7e0138021
論文で見る
Scopus (2)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
カリンスキ T.
ハラバシュ J.
クラスター分析のための樹状突起法。
Comm. - Theory & Methods. 1974; 3: 1-27
論文で見る
クロス
グーグル・スカラー
ムルターグ F.
Legendre P.
Wardの階層的凝集型クラスタリング法：どのアルゴリズムがWardの基準を実装しているか？
J. Classif. 2014; 31: 274-295
論文で見る
スコープス (2123)
クロス
グーグル奨学生
カスピ R.
ビリントンR.
フルチャーC.A.
ケセラー I.M.
コタリ A.
クルムメナッカー M.
ラテンドレッセ M.
ミッドフォード P.E.
オン Q．
オン W.K.
ペイリー S.
スブラベティ P．
Karp P.D.
代謝経路と酵素のMetaCycデータベース。
Nucleic Acids Res. 2018; 46: D633-D639
論文で見る
スコープス (526)
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
ヒューズ M.E.
ホーゲネシュ J.B.
Kornacker K.
JTK_CYCLE：ゲノムスケールデータセットのリズム成分を検出するための効率的なノンパラメトリックアルゴリズム。
J. Biol. Rhythms. 2010; 25: 372-380
論文で見る
スコープス (694)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ターベンP.F.
ウェスターマーク P.O.
Differential rhythmicity: 生物学的データにおけるリズムの変化を検出する。
Bioinformatics. 2016; 32: 2800-2808
論文で見る
スコープス (58)
PubMed
クロスフィルム
グーグル奨学生
金久正明
後藤慎一郎
KEGG: kyoto encyclopedia of genes and genomes.
核酸研究 2000; 28: 27-30
論文で見る
PubMed
クロスフィルム
グーグル奨学生
ケスナー D.
チェンバーズM.
バーク R.
アグスD.
Mallick P.
ProteoWizard：迅速なプロテオミクスツール開発のためのオープンソースソフトウェア。
Bioinformatics. 2008; 24: 2534-2536
論文で見る
筑波大学
PubMed
クロスリファレンス
グーグル奨学生
スミス C.A.
ワントE.J.
オマールG.
アバギャンR.
Siuzdak G.
XCMS：非線形ピークアライメント、マッチング、同定を使用した代謝物プロファイリングのための質量分析データの処理。
Anal. Chem. 2006; 78: 779-787
論文で見る
日本
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ウィシャート D.S.
フェウナン Y.D.
マルク A.
グオ A.C.
Liang K.
Vázquez-Fresno R.
サジェド T.
ジョンソン D.
リー C.
Karu N.
et al.
HMDB 4.0：2018年のヒトメタボロームデータベース。
Nucleic Acids Res. 2018; 46: D608-D617
論文で見る
スコープス(2444)
PubMed
Crossref
グーグル奨学生
津川秀樹
カイカ T.
カインド T.
マー Y.
ヒギンズ B.
池田 K.
金沢 M.
ヴァンダーゲインスト J.
フィーン O.
Arita M.
MS-DIAL：包括的メタボローム解析のためのデータ非依存MS/MSデコンボリューション。
Nat. Methods. 2015; 12: 523-526
論文で見る
スコープス (1672)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Dührkop K.
フライシャワーM.
ルートヴィヒ M.
アクセノフ A.A.
メルニク A.V.
マウゼルM.
ドーレスタイン P.C.
ルースJ.
Böcker S.
SIRIUS 4: タンデムマススペクトルを代謝物の構造情報に変換する高速ツール。
Nat. Methods. 2019; 16: 299-302
論文で見る
スコープ (664)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
論文情報
出版履歴
出版 2024年4月2日
受理 受理：2024年2月26日
改訂版受理 2024年1月13日
受理：2024年1月13日 受理日：2023年10月25日
出版段階
インプレス、修正校正
識別
DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.02.015

著作権
© 2024 The Author(s). エルゼビア社発行
サイエンスダイレクト
ScienceDirectでこの記事にアクセスする
図
図サムネイルfx1
グラフィカルアブストラクト
図サムネイルgr1
図1参加者の登録と無作為化の概略図
図のサムネイルgr2
図2乳児の微生物叢の時間的発達
図サムネイルgr3
図3ビフィズス菌およびGOSの介入が乳児の微生物叢形成に及ぼす影響
図3ビフィズス菌とGOSの介入が乳児の微生物叢形成に及ぼす影響
図4代謝産物は摂食群を明確に区別し、概日変化を示す
図19 gr5
図5乳児の微生物叢の日内リズムの発現は粉ミルクの補充に影響される
表
表1登録された乳児のコホート特性
関連記事
広告

研究ジャーナル
細胞
癌細胞
細胞化学生物学
細胞ゲノム
細胞宿主と微生物
細胞代謝
細胞レポート
セルレポーツ医学
セルレポーツ・メソッド
セルレポート 物理科学
細胞幹細胞
細胞システム
化学
化学触媒
カレントバイオロジー
発生細胞
ヘリオン
免疫
アイサイエンス
ジュール
物質
医学
分子細胞
ニューロン
一つの地球
パターン
STARプロトコル
構造
トレンドレビュージャーナル
生化学
バイオテクノロジー
癌
細胞生物学
化学
認知科学
生態学・進化学
内分泌学・代謝学
遺伝学
免疫学
微生物学
分子医学
神経科学
寄生虫学
薬理学
植物科学
パートナージャーナル
AJHG
生物物理ジャーナル
生物物理学レポート
EBioMedicine
HGGアドバンス
分子植物
分子療法ファミリー
植物通信
幹細胞レポート
イノベーション
著者
論文投稿
複数ジャーナルへの投稿
STARメソッド
プレビュー - プレプリント

査読者
査読者向け情報

ニュース＆イベント
ニュースルーム
細胞シンポジウム
コンソーシアムハブ
ウェビナー
ラボリンク

マルチメディア
セルプレスポッドキャスト
セルプレスビデオ
カラーリングとコミック
フィギュア360
セル画ショー
研究篇
セルプレスについて
セルプレスについて
オープンアクセス
COVIDハブ
持続可能性
インクルージョンと多様性

コンタクト
お問い合わせ
ヘルプ＆サポート

採用情報
セルプレス採用情報
サイエンティフィックジョブボード
アクセス
登録する
請求
今すぐ読む
司書に推薦する
出版アラート
コレクション
ベスト・オブ・セルプレス
セルプレスレビュー
セルプレスセレクション
Nucleusコレクション
スナップショット・アーカイブ
インフォメーション
広告主の皆様へ
リクルーターの方へ
図書館員の方へ
プライバシーポリシー
ご利用条件
アクセシビリティ
本サイトのコンテンツは、あらゆる分野の医療従事者および研究者を対象としています。

当サイトでは、サービスの提供・向上やコンテンツのカスタマイズのためにクッキーを使用しています。クッキーの設定を更新するには、このサイトのクッキー設定をご覧ください。
このサイトのすべてのコンテンツ 著作権 © 2024 Elsevier Inc.
テキストマイニング、データマイニング、AIトレーニング、および同様の技術に関するものも含め、すべての権利はエルゼビア社に帰属します。
すべてのオープンアクセスコンテンツには、クリエイティブ・コモンズのライセンス条件が適用されます。

プライバシーポリシー 利用規約 アクセシビリティ ヘルプ＆サポート お問い合わせ
RELX