本研究では、腸内細菌が及ぼす神経系細胞への影響についての解析を起点とし、腸内環境維持や疾患発症機構を明らかにすることを目的としている。
腸管神経系細胞を含め、マウスの腸管の微小環境を構成する細胞の解析をする目的で、新たに「マウス腸管層別分離法（stratified analysis）」を報告した（Matsumura S et al., Sci Rep 2020）。これは、マウスの腸管が管腔側から漿膜側にかけて解剖学的に大きく6層で構成されている点に着目し、その6層を分離し解析する方法である。本手法を用いて粘膜部（粘膜下層）や筋層といった微小環境に存在する神経叢を分離し、遺伝子解析を行った。粘膜部の神経系細胞で高く発現する遺伝子群を抽出し、粘膜部の神経系細胞解析を可能とするレポーターマウスを作製した。
この遺伝子改変マウスを用いた解析から、腸内細菌の数的質的成熟化に伴い粘膜部の神経叢が形成され、腸内細菌が神経叢の形成促進に関わることを示した。メタボローム解析を行い関連する代謝物の候補の同定に至っている。
また、腸管粘膜への腸内細菌の組織浸潤（バクテリアルトランスロケーション）についての解析から、新たな生体防御機構として、消化酵素を分泌し食べ物の消化に働く「膵臓」の関与を見出した。膵臓から、バクテリアルトランスロケーションを抑制する分泌タンパクが産生されており、膵臓が生体防御臓器として腸と連携して機能していることを明らかにした（Kurashima Y et al., Nat Commun 2021）。今後、膵臓による生体防御機構と、腸管神経叢との連動システムについての詳細について解析を進める予定である。