ウェルネスと健康的な食生活の世界では、流行が去ってはまた新たな流行が生まれますが、中には一時的な流行を超えて長く続くものもあります。例えば、プロバイオティクスがそうです。
プロバイオティクスは、私たちの体に数多くの恩恵をもたらす生きた細菌と酵母です。多くの人は、80年代から90年代にかけて有名人が「お通じを良くする」と宣伝していたヨーグルトのコマーシャルを通して、初めてプロバイオティクスの存在を知りました。
近年では、発酵茶飲料であるコンブチャがアメリカ人の間で絶大な人気を博しており、ヨーグルト飲料のケフィアも同様に、どちらも善玉菌が豊富です。もちろん、プロバイオティクスはカプセルや小袋の形でも摂取できます。
プロバイオティクスが定着したのは明らかですが、一体どこから来たのでしょうか？実は、プロバイオティクスは文明そのものと同じくらい古くから存在しています。私たちが知るプロバイオティクスの歴史と、それに対する私たちの理解が今日までどのように進化し続けてきたかを探ってみましょう。
発酵の歴史
プロバイオティクスの歴史は、人類の歴史と密接に結びついています。現代のようにプロバイオティクスを常に理解していたわけではありませんが、発酵のおかげで、私たちは何世紀にもわたってプロバイオティクスを摂取してきました。
発酵とは、微生物の酵素が食品や飲料中の糖分を分解する化学プロセスです。この酵素プロセスにより、エタノール、乳酸、二酸化炭素などの新しい化合物が生成され、食品にさまざまな味と食感が加わります。
例えば、パン生地の酵母は発酵を利用して小麦粉のブドウ糖からエネルギーを引き出し、老廃物としてCO2を生成し、焼成時に生地を膨らませる泡を作り出します。この組成の変化はチーズでも起こり、乳酸がその独特の魅力的な風味と香りを生み出します。
古代におけるプロバイオティクス
人類は食品や飲料を1万年以上発酵させて、保存し、風味、香り、食感を改善してきました。ほぼすべての文明が独自の方法を持っており、考古学者は紀元前7000年頃の新石器時代の中国における発酵の記録を発見しています。そこでは、発酵米から作られた飲み物が特に一般的でした。聖書の創世記（18章1-8節）には、アブラハムが「子牛とパンと酸っぱい牛乳」を捧げたとあり、発酵乳製品に含まれる乳酸によって生じる酸味を示唆しています。また、預言者ムハンマドはコーカサスの山岳民に乳酸が豊富な発酵飲料ケフィアを与えたと言われています。
発酵は、食料を耕作した最初期の民族であるシュメール人によっても行われました。紀元前1800年頃の古代の楔形文字の文書には、醸造所に穀物が納品された記録や、ビール醸造を称賛する賛歌さえあります。また、シュメール人が牛乳を発酵させていたことも記録されており、ある農民の報告では、前年に牛から牛乳、バター、チーズで素晴らしい収穫があったと記されています。
古代エジプト人も食品を発酵させていたことで知られており、特にサワードウパンの焼成を通して行われていました。パンはエジプト人にとって主食であり、多くの墓や寺院の記録に、パンの小麦粉を製粉するために穀物を収穫・加工する過程が描かれていることからもわかります。この小麦粉は生地とスターター培養菌（空気中の酵母から自然に作られる）に使われました。この培養菌はパンが焼かれる前に生地を膨らませ、風味豊かな軽くて歯ごたえのある食感を生み出しました。
おそらく最も驚くべきことは、世界最古のチーズが、紀元前1615年の中国のタクラマカン砂漠のミイラから発見されたことです。
しかし、発酵の驚くべきメカニズムが本当に解明されたのは20世紀になってからです。
プロバイオティクスの発見
プロバイオティクスが最初に科学的に記録されたのは1907年で、ロシアの科学者でノーベル賞受賞者のイリヤ・メチニコフがブルガリアのコーカサス山脈の住民を調査したときでした。彼はこの地域のセンテナリアン（100歳以上の人）の割合が高いことに魅了され、この地域の村人が定期的にある種の発酵ヨーグルトを飲んでいることを観察しました。
発酵に不可欠な微生物を特定したルイ・パスツールと同時代人であったメチニコフは、そのような微生物が人間の健康に与える影響に興味を持っていました。その結果、彼はこれらの村人が飲んでいたヨーグルトに見られる微生物をすぐに研究しました。
顕微鏡で微生物を研究した結果、このヨーグルトには、ブルガリアの医師スタメン・グリゴロフによって最近発見された微生物であるLactobacillus bulgaricusという種類の細菌が含まれていることを発見しました。そして、今日知られているように、ヨーグルトの牛乳培養は通常、Lactobacillus bulgaricusやStreptococcus thermophilusなどの乳酸菌を添加することによって行われます。
この関連性が明らかになったとき、メチニコフの研究は、Lactobacilliが病気や老化の一因となる消化管への悪影響を打ち消す可能性があることを示唆しました。メチニコフはLactobacilliを「プロバイオティクス」と呼びました。これは、ラテン語の「pro」（「～のために」を意味する）と、ギリシャ語の「bios」または「biotic」（「生命」を意味する）に由来します。
今日では、プロバイオティクスは様々な細菌や酵母の属に存在することが知られていますが、メチニコフの発見は、私たちがプロバイオティクスについて知っていることの基礎となりました。例えば、現代の研究では、気分の改善、消化不良の緩和、健康な免疫力のサポートなど、プロバイオティクスの利点が示されています。
この発見がなければ、プロバイオティクスに対する私たちの理解は過去1世紀にわたって進化してきたようにはならなかったでしょう。メチニコフの遺産の結果として、プロバイオティクスに対する私たちの理解は現在どのようになっているかを見てみましょう。
現代のプロバイオティクス
プロバイオティクスは、コンブチャ、ヨーグルト、キムチなどの発酵食品の人気が高まっていることからもわかるように、私たちの社会にこれまで以上に浸透しています。しかし、現代のプロバイオティクスは、美味しい食品以上のものと関係しています。プロバイオティクスの研究は、近年の全ゲノムシーケンシングの容易な利用可能性によって進歩しました。
プロバイオティクスとゲノムシーケンシング
ゲノムシーケンシングとは、DNA分子を構成するアデニン、グアニン、シトシン、チミンとして知られる4つの化学「構成要素」（塩基）の配列を決定するプロセスです。これらの塩基は、特定のDNAセグメントにどのような遺伝情報が運ばれているかを科学者に伝えます。これはプロバイオティクスの場合、非常に価値があります。なぜなら、世界の異なる菌株だけでなく、私たち自身の体内にある菌株も特定するのに役立ってきたからです。
まず、ゲノムシーケンシングにおける発見の簡単なタイムラインを見てみましょう。
過去10年間は、プロバイオティクスの研究において目覚ましい変化をもたらしました。その多くは、ヒトゲノムプロジェクトのようなブレイクスルーのおかげで、新しい全ゲノムシーケンス法へのアクセスが増えたことによるものです。様々な条件下にある一人あたり1,000種以上の細菌のゲノム配列が解読されたことで、さまざまな人間の健康状態に関連する細菌の種類についての私たちの理解は大幅に拡大しました。
ゲノムシーケンシングの初期の取り組みは、主に病気に関連する望ましくない細菌に焦点を当てていました。現在、この焦点の一部は、食品関連の細菌や腸内共生菌、特にプロバイオティクス細菌のゲノムシーケンシングに移りつつあります。これは2009年にプロバイオゲノミクスと名付けられた分野です。
全ゲノム配列データがあれば、専門家はより多くの疑問に答え、より多くの問題を解決し、健康と医療においてさらに多くの進歩を遂げることができます。発酵食品や腸から分離された新しい菌株のゲノムシーケンスは、科学者がわずか1日か2日でそれについて多くの疑問に答えることを可能にします。
- 危険かどうか – ヒスタミンを産生する遺伝子や抗生物質耐性遺伝子を持っているか
- 有用かどうか – 例えば、乳糖を乳酸に発酵させる遺伝子を持っているか
- 遺伝的近縁種は何か
- マイクロバイオームがシーケンスされた人の腸内に見られるかどうか
PS128：ゲノムシーケンスからわかること
2007年に発酵漬物から新しい細菌株が分離された際、ゲノムシーケンスにより、それがLactobacillus plantarumという種に属することが示されました。この新しい株であるL. plantarum PS128は、既知のヒスタミン産生遺伝子や一般的な抗生物質耐性遺伝子を持っていなかったため、すぐに潜在的なヒトプロバイオティクスとして分類することができました。どうして分かったのでしょうか？ゲノムシーケンスのおかげです。
最近、Lactobacillus plantarum PS128はLactiplantibacillus plantarum PS128に改名されました。なぜでしょうか？これもゲノムシーケンスのおかげです。
これまでLactobacillus属は、多くの乳酸産生菌種を包含していましたが、ゲノムシーケンスにより、これら260種以上の多くが、進化論的に見て互いに遠縁であることが明らかになりました。
発酵によって乳酸に変化する乳糖は乳製品に多く含まれており、乳酸菌は酸や胆汁酸に対する耐性があるため、商業用途に特に有益です。乳酸菌はまた、バクテリオシンや過酸化水素などの乳酸に加えて抗菌化合物を生成するため、病原体と戦う機能的な役割も果たします。
2020年、細菌名に関する公式ジャーナルで再分類の提案が受理されました。これは、ゲノムシーケンスが遺伝的内容の明確な区別を明らかにするのに役立った後、Lactobacillusを25の新しい属に再分類したものです。この新しい分類には、「Lactobacillus」という古い名前を保持する1つの属と、新たに作られたLactiplantibacillus、および23の他の新しい属が含まれています。
プロバイオティクスの未来
ゲノムシーケンスのような画期的な技術と、現代技術でそれが実行できる驚くべき速さにより、マイクロバイオームとプロバイオティクスに対する私たちの理解は大幅に拡大し、人間の健康に関する知識において飛躍的な進歩を遂げました。
たとえば便のマイクロバイオーム配列決定により、専門家は個々のマイクロバイオームのプロファイルを特定することができます。これは、自身の特定の健康ニーズについてより深く理解しようとしている人々にとって、有益な情報となるでしょう。このタイプの配列決定は、現在、いくつかの企業から自宅で利用できる便マイクロバイオームキットを介してサービスとして提供されており、誰でもオンラインで購入できます。
企業は、これらのキットを使えば、マイクロバイオームのプロファイルに基づいて自身の健康ニーズについてより深く知り、どのプロバイオティクスが最適な効果をもたらすかを判断できる可能性があると示唆しています。しかし、このような「消費者直販」キットはFDAの規制を受けておらず、その分析性能は一般的に不十分です。これらのキットの多くはかなり高価であり、人間の健康への適用可能性に加えて、少なくとも一部の結果の正確性と妥当性についてはまだ結論が出ていません。
これまでの、そして現在も続く革新は、プロバイオティクスの研究と応用において新たな可能性を豊富に提供しています。たとえば、メタゲノムなどの新しい手法は、分析されたサンプルに関するさらに多くの情報を提供します。天然源から抽出されたゲノムDNAの混合物を配列決定することで、そのサンプル内の微生物群集を特定できます。従来の分離培養法で個々の微生物を単離培養する代わりに、このはるかに合理化されたアプローチにより、研究者は多くの微生物を一度に特定でき、特に独自の培養条件を持つ微生物も特定できます。メタゲノム技術により、ヒトのマイクロバイオータの約70％が特定されており、その多くは実験室での培養が困難でした。
メタゲノムアプローチは、医療やバイオテクノロジーにおいて極めて重要となりうる遺伝子、そのコードするタンパク質、そして遺伝子ファミリー全体を解明する可能性を秘めており、新しいデータ収集方法がこの分野の進歩を推進しています。このようなシステムは、プロバイオティクスと免疫系、代謝、そしてマイクロバイオーム全体との相互作用に関する研究をさらに深めるでしょう。
Bened Lifeでは、腸脳プロバイオティクスを用いて日常的な問題と地球規模の問題の両方を解決し、あらゆる人々の質の高い生活を支援する社会の一員になりたいと考えています。
私たちは、L. plantarum PS128を通じて、このような未来を目指しています。今日からあなたの人生を変える方法を学びましょう！
