今回は深遠なる細菌の世界・・・乳がんと微生物叢の関係性に関するデータをまとめてみたいと思います。
乳がんの発生には、早期初潮、初妊娠が遅いこと、母乳育児の欠如、閉経時期が遅いこと、家族性乳癌歴（特に高ペネトランス遺伝子（BRCA１、BRCA２、PALB２が最も多い）の病原性変異との関連）、飲酒、肥満、食事性脂質の摂取、ホルモン補充療法、エストロゲンおよびプロゲステロンを含む避妊薬の摂取、環境因子など様々な危険因子が関連する。
これらの危険因子は既によく知られており十分に研究されているが、乳房悪性腫瘍のすべての症例がこれらの因子で説明できるわけではない。
最近の研究では、乳房の局所微生物叢と乳房悪性腫瘍の発生との関連が強調されており、乳腺に定着している細菌集団が乳癌の新たな危険因子である可能性が示唆されている。以前は乳腺組織には微生物コロニーの形成はないと考えられていたが、現在では乳腺には固有のマイクロバイオームが存在することが常識となっている。
乳房の脂肪組織、豊富な血液供給、リンパの流れは微生物の増殖に最適な環境となっており、４つの乳癌サブタイプに特異的な微生物パターンと悪性腫瘍転帰の間に相関が観察されている。さらに腫瘍内微生物叢は、腫瘍細胞の拡散と持久性を促進し、乳癌細胞の様々な臓器への転移性コロニー形成を促す上で重要な役割を担っている。
過去に乳癌発症時に局所微生物叢に生じる変化と不均衡についても分析した研究では、Sphingomonas yanoikuyaeが正常乳房組織（腫瘍組織の周囲）で優勢で、別の種類の細菌Methylobacterium radiotoleransは、悪性化した乳房組織で最も優勢であることが判明している。
乳癌ではS. yanoikuyaeの量が著しく減少する一方、M. radiotoleransの量は変わらないという事実をもってディスバイオーシスが説明される。
これらの知見は、微生物叢が乳癌のリスク、診断、治療、転帰に関して重要な役割を担っており、乳腺悪性疾患の潜在的診断マーカーとしてのマイクロバイオームと微生物叢の重要性を強調している。
したがって、微生物叢と乳癌との新たな関連を研究し理解することは極めて重要。
リンクのレビューは、乳癌に対する微生物叢の関与を調査したもの。
【レビューの要約】
・微生物叢は乳癌において、リスク、診断、治療、転帰に関して重要な役割を担っている。
・微生物叢はTMEやTIMEを調節し、悪性細胞の生存率、癌の増殖、浸潤に大きな影響を及ぼす。
・乳房組織には（健常組織と腫瘍組織で）ユニークな微生物叢が存在し、細菌分類群のシフトと微生物叢の代謝的再プログラミングは悪性腫瘍発生の予備的な出来事である。
・乳腺組織が悪性化し始めると乳腺組織常在微生物叢組成は劇的に変化し、特異的微生物パターンを保持する。
・乳がん組織に関連する微生物叢は、将来バイオマーカーや治療標的の役割を果たす可能性がある。
The Influence of Microbiota on Breast Cancer: A Review
微生物叢とがんの関係
微生物叢とヒトの健康の関係
・微生物叢とヒトとの相互作用は、免疫系の成熟にとって極めて重要である。微生物叢バランスが崩れるとアレルギー性疾患や自己免疫疾患、代謝性疾患や慢性炎症性疾患（様々な癌を含む）など、宿主の免疫反応の異常によって誘発される病態につながることが認められている。
がんに対するディスバイオシスの影響は広範な微生物群によってコロニー形成されている臓器（消化管、皮膚、粘膜組織、呼吸器など）を超え、非バリア組織や微生物コロニー形成の少ない組織に限局した病態も含まれる。
・腸内細菌叢は人体で重要な役割を担っている。主に、
１）免疫系の成熟や細胞の恒常性に影響を与える
２）神経シグナル伝達や細胞増殖を調節
３）病原体に対するバリアの維持
４）腸の内分泌機能調節
５）多くの物質の合成や分解（例、ビタミンK２の合成、胆汁酸の代謝、食事成分、薬など）。
が挙げられる。
・消化管でディスバイオーシスが生じると腸内細菌叢に対する免疫応答が誇張され、IBD（炎症性腸疾患）の発症を促進する可能性がある。また、腸内細菌叢における常在微生物と日和見病原体との不均衡は、大腸がん（CRC）と関連する。
腫瘍微小環境（TME）と腫瘍免疫微小環境（TIME）に対する微生物叢の影響
・腫瘍微小環境（TME）は悪性腫瘍細胞の生存率、増殖、浸潤に大きな影響を及ぼす。TMEは微生物叢由来代謝産物によって形成される。TME内の細胞間コミュニケーションも微生物叢の影響を受け、発がんにおける主な機序である炎症、増殖、血管新生、上皮間葉転換の開始、浸潤、転移、免疫逃避を調節する。
・ER陽性乳癌と診断された２０人の患者から採取されたサンプルで、悪性腫瘍に隣接する正常組織における微生物叢組成を分析した結果、Sphingomonas yanoikuyaeは隣接した正常組織で優勢であり、９５％のサンプルから検出された一方で、悪性乳房組織ではMethylobacterium radiotoleransが優勢で、１００％の検体で検出された。
量的な観点では、S. yanoikuyaeレベルは腫瘍組織サンプルでは検出されなかったが、ペアになった正常組織ではかなり高かった。M. radiotoleransはペアになった正常組織サンプルと悪性組織サンプルの両方で検出されたが、両サンプルにおける絶対レベルの間に有意差はなかった。
腫瘍組織サンプルでM. radiotoleransが相対的に優勢なことは、他の細菌種の減少によって説明される。対となる正常組織と比較して、悪性組織ではS. yanoikuyaeのレベルが著しく低下しており、M. radiotoleransの量は一定だった。
・TMEと微生物叢との明らかな関連は、Sphingomonas yanoikuyaeが不変ナチュラルキラーT細胞に対して特定のスフィンゴ糖脂質リガンドを発現することで強調される。S.yanoikuyae由来のスフィンゴ糖脂質は、不変性ナチュラルキラーT細胞の活性化を誘導する。これらのリンパ球は腫瘍拒絶反応や免疫監視において重要な役割を担っている。
・腫瘍免疫微小環境（TIME）には悪性細胞、免疫細胞、酵素、サイトカインなど様々な細胞成分や物質が含まれる。腫瘍は免疫抑制性の腫瘍微小環境を促進し、癌の進行を促すことで免疫監視から逃れる能力を持っている。
・微生物叢とTIMEの関係を説明することを試みる一つの仮説に、微生物抗原は腫瘍抗原を模倣できるというものがある。微生物抗原が免疫細胞や腫瘍細胞に提示される過程でエフェクターT細胞が抗原提示細胞を認識し、破壊することで免疫系からの応答が活性化される。抗原の類似性の結果、Tリンパ球は類似の抗原決定基を提示する悪性細胞を識別し、排除することができる。
他の仮説には、微生物がパターン認識受容体（PRR）と相互作用することでTIMEを調節できるというものもある。
微生物と癌の増殖、浸潤、転移、薬剤耐性、免疫の関連性
・乳腺微生物叢はがん増殖に対して保護的役割を果たすこともあれば、腫瘍細胞増殖に対して誘導的な役割を持つこともある。
・原発性乳癌、正常乳癌組織、正常肺組織、早期微小転移を有する転移巣隣接肺など様々な組織を分析した研究では、乳腺腫瘍の微生物叢は転移巣隣接肺で発見された微生物叢と類似していたが、正常乳腺組織や正常肺組織で発見された微生物叢とは全く異なっていた。
・微生物と抗がん剤の相互作用は免疫系を調節し、副作用や有害作用に影響を及ぼすことで最終的に患者が従来の治療に反応しなくなり、薬剤耐性につながる可能性がある。
・ホルモン受容体陽性乳癌に用いられる選択的エストロゲン受容体モジュレーター（SERM）、タモキシフェンおよびラロキシフェンによる治療は、微生物叢を調節するようだ。SERMsは、緑膿菌、ステアロサーモフィルス菌、肺炎桿菌、腸球菌などに有害作用を及ぼすことが実証されている。一方で、悪性細胞はタモキシフェンに対して薬剤耐性を獲得する可能性があり、これは調節プロセスが微生物叢に影響されるためと考えられている。
乳がんを含む多くの種類のがんに使用される化学療法剤であるゲムシタビンは、ガンマプロテオバクテリアクラス属の微生物と相互作用すると細胞毒性を失う。
健康な乳腺組織と乳腺腫瘍組織における微生物叢の違い
・乳腺組織には特異的微生物叢が存在し、局所組織環境（豊富な脂肪、豊富な血管系、リンパ管ドレナージ）が細菌増殖を促進するため、もはや無菌とは考えられない。４０３人の健康な（癌のない）人から新鮮な凍結乳腺組織コアを入手し、微生物シグネチャーについて分析したところ、プロテオバクテリア門、ファーミキューテス門が正常乳腺組織で最も豊富だった。
アクチノバクテリア属、ラクトコッカス属、ストレプトコッカス属、プレボテラ属、スフィンゴモナス属も健康な乳腺組織に生息していることを示した研究もある。
細菌分類群の変化
・乳癌患者における微生物叢は、悪性細胞によって侵された組織の種類によって異なることが観察された。
７６人の乳癌患者の原発性腫瘍組織コア、腫瘍塊に隣接する正常組織コア、遠隔転移組織コアを含む凍結組織コアの解析では、腫瘍に隣接した正常乳房組織では、シアノバクテリア属とコリネバクテリウム属が健常乳房組織と比較して優勢だった。
乳酸菌科、酢酸菌科、およびキサントモナ科は腫瘍に隣接する正常乳腺組織サンプルにおいて、健常乳腺組織サンプルと比較して存在量の低下を示した。腫瘍に隣接する正常乳腺組織では、癌のない人の正常乳腺組織とは対照的にラルストニア属（プロテオバクテリア門）が強くコロニー形成していた。
原発性腫瘍組織コアは正常乳腺組織と比較してブドウ球菌科とコリネバクテリウム科に富んでいた。
乳酸菌科、酢酸菌科、キサントモナス科は、原発性悪性腫瘍組織での存在量は著しく低かった。
アセトバクター属とリコリラクトバシルス属は、原発性腫瘍組織サンプルの大部分でほとんど認められなかった。
ラルストニア属は、正常乳房組織コアの濃度と比較して、ほとんどの腫瘍組織コアで顕著に高い濃度で検出された。
・乳房組織で見られる細菌分類群および細菌量のシフト、ならびに微生物叢の代謝的再プログラミングは悪性腫瘍の発生における予備的事象である。乳房組織常在細菌叢の代謝的再プログラミングでは、隣接する正常組織および腫瘍組織で、健康な乳房組織と比較してグルタチオン代謝の低下が認められた。グルタチオンは細胞内液に存在し、細胞分化、増殖、アポトーシス、免疫防御を制御する重要な抗酸化物質である。グルタチオン代謝の乱れは、腫瘍の成長、発生、進行、治療反応に関与している。
前癌組織における宿主トランスクリプトーム・プロファイリングと乳房微生物叢の相関
・微生物叢と宿主トランスクリプトーム、微生物KO（KEGGオルソログ）と宿主トランスクリプトームは診断前組織では正の相関を示し、健常乳房組織では負の相関を示した。例えば、２４-ヒドロキシラーゼ酵素のタンパク質コード遺伝子であるCYP２４A１遺伝子は、診断前組織では微生物遺伝子と正の相関を示し、健常乳腺組織では微生物遺伝子と負の相関（逆相関）を示した宿主遺伝子の一つ。２４-ヒドロキシラーゼ酵素はチトクロームP４５０ファミリーに属する酵素で、これらの酵素はステロイドホルモンや異種物質（薬物、発癌物質、汚染物質、添加物）の代謝経路に関与している。
乳癌における微生物パターン
・乳腺組織が悪性化し始めると、乳腺組織常在細菌叢の組成は劇的に変化する。健康な乳腺組織は主に酢酸菌科（Acetobacterraceae）、乳酸桿菌科（Lactobacillaceae）、キサントモナス科（Xanthomonadaceae）の３つの細菌ファミリーを宿主としている。前がんおよびがん乳房組織（隣接する正常組織と腫瘍組織）には、シアノバクテリア科、コリネバクテリウム科、ブドウ球菌科が定着している。
癌でない人から採取した乳房組織には、アセトバクター属とリコリラクトバチルス属が存在している。一方で、腫瘍に隣接する正常乳房組織と腫瘍組織にはラルストニア属が生息している。
・４７人の患者から９４の新鮮な腫瘍組織と、隣接する正常組織を採取し、乳癌組織サンプルを乳癌の４つの主な分子サブタイプ（内腔A、内腔B、HER２過剰発現、トリプルネガティブ乳癌）別に乳房微生物叢の構成を調べたところ、２つの組織群における主な門はガンマプロテオバクテリア、ファーミキューテスおよびアクチノバクテリアだった。
腫瘍に隣接する正常乳房組織ではガンマプロテオバクテリア網の微生物が高い割合でコロニー形成していた。
腫瘍組織では、バシラス網（１８.８％）と放線菌網（１７.２％）の細菌が最も多かった。
腫瘍組織および隣接正常組織において、モクセイ科が他の細菌科（ミクロコッカス科、腸内細菌科、ブドウ球菌科）よりも優勢で、サイクロバクター属、ストレプトコッカス属、アシネトバクター属、コリネバクテリウム属が、選択された８０％以上の個体の腫瘍組織から発見された主な細菌属だった。ストレプトコッカス属、ロチア属、スタフィロコッカス属は、隣接する正常組織と比較して、腫瘍組織ではるかに高い割合で検出されている。
・乳癌の４つのサブタイプについて常在細菌叢の多様性を調べた結果、内腔Bサブタイプの腫瘍組織ではアロイコッカス属が優勢だった。内腔Aサブタイプではコリネバクテリウム属が腫瘍組織に多く、ローソネラ属は隣接する正常組織で高い割合でコロニー形成していた。
スポロサルキナ属はトリプルネガティブ乳癌（TNBC）では隣接する正常組織でより豊富だった。スフィンゴモナス科もTNBC乳癌における微生物叢の主細菌だった。
HER2が過剰発現している乳癌組織は、好熱性細菌を含むサーマス属にコロニー形成されていた。
治療標的としての微生物叢の新たな役割
・乳癌の微生物叢が抗腫瘍治療によって調節されうるという証拠がある。ネオアジュバント化学療法が乳癌の腫瘍常在微生物叢を調節するかどうか調べた研究では、ネオアジュバント化学療法により腫瘍組織内の微生物叢の多様性が減少することが発見された。属レベルの違いで解析したところ、ネオアジュバント化学療法を受けた患者から採取した腫瘍組織ではシュードモナスの存在量が増加し、プレボテラの存在量が減少していた。
・微生物叢はTMEを調節し、悪性細胞内の機能を阻害することでホルモン受容体陽性乳癌の病態に一定の影響を及ぼし、ホルモン受容体陽性乳癌の治療に用いられるアロマターゼ阻害剤やエストロゲン受容体拮抗剤の治療効果にも影響を及ぼす。エストロゲン受容体拮抗薬は乳癌に関連する様々な微生物（ポルフィロモナス・ジンジバリス、緑膿菌、肺炎桿菌、アシネトバクター・バウマニ、ストレプトコッカス・ミュータンス、ゲオバチルス・ステアローサモフィルス、エンテロコッカス・フェシウム）に対して毒性作用を示す。
・免疫療法は、メラノーマ、腎細胞がん、非小細胞肺がん、胃がん、頭頸部がん、乳がんなど、多くのがんに対する治療プロトコルの重要な構成要素。乳がん治療における免疫チェックポイント阻害剤（ICI）の使用は、従来の化学療法と比較して良好な結果を示している。
腸内細菌叢がICIを含む抗がん剤治療の効力と毒性に影響を与えることも発見されている。マウスモデルの研究では、腸内細菌叢の特定の細菌と免疫療法に対する好転反応との間に相関関係が観察されている。
また、アッカーマンシア・ムチニフィラ、コリンセラ・アエロファシエンス、ビフィドバクテリウム・ロンガム、フェカリバクテリウム・プラウスニッツィーでコロニー形成されたマウスモデルで、PD-(L)１阻害剤に対してより良好な反応が観察されている。乳房組織局所の微生物叢と腸内細菌叢は、乳癌治療（化学療法、ホルモン療法、免疫療法、放射線療法）の結果に大きな影響を及ぼす。