当該年度は、研究計画② 「感染防御の分子機構の解明」に関して、ノトバイオートマウスおよび培養上清のメタボローム解析の結果から特定のアミノ酸代謝経路がボツリヌス菌感染耐性に重要であることを見出した。感染防御効果を有する腸内細菌株の培養上清中ではボツリヌス菌の増殖が阻害されるが、上記代謝経路に重要なアミノ酸2種を添加することにより増殖抑制効果がキャンセルされた。すなわち、特定のアミノ酸代謝経路における栄養的なニッチの競合が、共生細菌によるボツリヌス菌感染防御のメカニズムであることが示唆された。次年度は、感染防御効果を有する腸内細菌株についてアミノ酸代謝およびアミノ酸走化性に関わる遺伝子欠失株のノトバイオートマウスを作製し、感染防御機構をin vivoで検証する。
研究計画③ 「ヒト腸内細菌叢における検証」について、当該年度は新たに3名の乳児から経時的にサンプリングした糞便を無菌マウスに移植し、ボツリヌス菌感染感受性を比較解析した。いずれについても、いずれの乳児検体も若い月齢で感染感受性であり、ある月齢以降は耐性となったが、耐性となる時期に個人差があった。前年度を含め4名分の乳児糞便移植マウスについてショットガンメタゲノム解析に供したが、腸内細菌叢は個人差が大きく、感染耐性と明確に相関する菌種の情報は得られなかった。一方、このうち1名の乳児についてメタボローム解析の結果が得られたが、感染感受性期には計画②で同定したアミノ酸代謝経路の最終産物がほとんど検出されないのに対し、耐性期には顕著に増加した。この結果は、ヒト乳児腸内細菌叢において特定のアミノ酸代謝経路を有する腸内細菌の定着がボツリヌス菌感染耐性と相関することを示唆する。次年度は、残り3名分のメタボローム解析の結果を得るとともに、ショットガンメタゲノム解析について菌種構成ではなくアミノ酸代謝経路に関わる遺伝子に着目した再解析を行う。また、サンプリング継続中の乳児糞便検体についても順次無菌マウスに移植し、ボツリヌス菌感染感受性を比較解析する。