腸内細菌叢と癌学芸大学整体院 | 腰痛治療、パーソナルジムはoffice-k

久しぶりの長編。

今回のブログは、好きな人にはたまらない腸内細菌の話題。
食事をするときは自分の気分や味覚よりも、腸内細菌が喜ぶことを優先に食事をする人もいると思う（私もその一人）。
腸脳軸や腸肺軸など腸とその他臓器との関連性を知れば知るほど、腸内細菌の健常性の維持は大きなテーマとなっている。

成人のヒトの腸内細菌叢は１０１３-１０１４個の微生物/管腔内容物からなり、その総重量は１.５kgと推定される。細菌、古細菌、真菌、原生動物、ウイルスで構成され、その中でも細菌が圧倒的に多い。
ヒトの微生物叢のゲノムには、ヒトゲノムの１００倍以上の遺伝子が含まれ、細胞数は人体の１０倍以上と言われる。
ヒトの微生物叢は、共生菌、常在菌、病原性細菌の３つのグループからなり、健康なヒトでは安定したバランスで共存している。共生菌は健康増進効果を持ち、通性菌は中立的な効果、すなわちプラスもマイナスもない効果を示し、一方、病原菌は疾患を誘発する可能性を持つ。

ヒトの腸の微生物叢はヒトの健康に有益な影響を与える可能性があり、重篤な代謝性疾患、自己免疫疾患、神経系に関与している可能性がある。
また、がんの発症や進行に重要な役割を果たしている可能性もある。

近年、ヒトの健康における腸内細菌叢の役割がさまざまな側面から研究されている。
腸内細菌はビタミンやアミノ酸、短鎖脂肪酸、二次胆汁酸など、ヒトの健康に必要な化合物を合成し、神経伝達物質や神経ペプチドを合成ぷpび保護機能も担っている。

一方、腸内細菌叢の構成が変化することはディスバイオーシスと呼ばれ、いくつかの疾患の原因となる可能性がある。
近年、代謝性疾患や精神疾患と腸内細菌叢の相関についての文献上がよく見られる。
しかし、がんの発症や進行における腸内細菌叢の変化との関連はあまり知られていない。さらに、抗がん剤治療におけるターゲットとしての腸内細菌叢の役割に関する文献は非常に乏しい。

リンクのレビューは、ヒトの健康や病気、特にがん細胞における腸内細菌叢の役割を分析した研究を紹介している。

ヒトの腸内細菌叢の変化と特定の癌の発症との関連について、また、微生物制御のための様々な戦略についても議論している。

さらに、抗がん剤治療のターゲットとしての役割の可能性についてもまとめている非常に興味深いレビューとなっている。

Human Gut Microbiota in Health and Selected Cancers

・ヒトの微生物叢の構成と分布
ヒトの腸内には約１０００種類の細菌が生息している。
ヒトの腸内では現在までに５０種の細菌群が報告されており、バクテロイデーテス（グラム陰性菌）、ファーミキューテス（グラム陽性、好気性および嫌気性菌）、プロテオバクテリア（エシェリキア属やエンテロバクター属など）、アクチノバクテリア（ビフィドバクテリウムなど）の4つが優勢となっている。

このうち全細菌の７０〜９０％を占めるのは、２００以上の属からなるファーミキューテス（６０〜８０％）、中でもルミノコックス、クロストリジウム、ユーバクテリウム、フェカリス菌、ローズブリア、マイコプラズマ、そしてバクテロイデス、プレボテラ、キシラニバクター属が２０〜３０％を占める。

腸内細菌は腸内だけでなく、体内の様々な部位に生息している。
プロピオニバクテリウム属やマラセチアなど親油性細菌は、ヒトの皮膚に存在している。
また、多くの真菌も人体に定着している。
ヒトの消化管には、１８４の真菌種を含む６６の真菌属が存在することが判明している。
口腔内には、カンジダ属、フザリウム属などの真菌が存在することが知られている。
ヒト消化管には、カンジダ、サッカロミケス、アスペルギルス、クリプトコッカス、マラセチアなどの真菌種が存在する。
健康なヒトの肺ではアスペルギルス、ペニシリウム、カンジダ種が確認されている。

ヒトの微生物叢の構成は体全体で均一ではなく、臓器の部位または細菌の種類などのさまざまな要因に依存する。また、出生時の出産形態、年齢、性別、民族性、食事、疾患、抗生物質やその他の医薬品の使用、プロバイオティクスやプレバイオティクスなどに強い影響を受ける。

・ヒトの健康における腸内細菌叢の役割
ヒトの腸内細菌叢は人間の健康に影響を与えるいくつかの過程に関与する。
腸内細菌は、ビタミン、アミノ酸、および循環系に吸収される可能性のあるいくつかの小分子など、人間の健康に必要なさまざまな化合物を合成し、吸収された後、遺伝子発現、分化、増殖、アポトーシスなど細胞プロセスに影響を与える。

・腸内細菌叢と短鎖脂肪酸
ヒト盲腸や大腸に生息する細菌叢は、セルロース、キシラン、イヌリンなどの難消化性炭水化物を発酵させて短鎖脂肪酸（SCFA）を生成する糖質活性酵素を作り出す。
このうちプロピオン酸（C３）、ブチレート（C４）、アセテート（C２）酸は１：１：３程度の割合で合成され、消化管の上皮細胞によって吸収される。
また、細菌はイソ酪酸とヘキソン酸を合成して放出する。
SCFAのうち、酢酸はほとんどの嫌気性細菌によって、プロピオン酸および酪酸は腸内細菌叢の様々なサブセットによって放出される。
ヒト結腸の細菌は、コハク酸経路またはプロパンジオール経路で糖からプロピオン酸を、または解糖で酪酸を合成する。
腸内細菌叢は５０-１００mmol/L/日のSCFAを生成し、その９５%までが結腸細胞のエネルギー源となると推定されている。

特定のSCFAsはヒトにおいていくつかの役割を担っている。
酪酸は抗炎症と抗癌のプロセスに関与する。酪酸はタイトジャンクションの形成とムチンの合成に影響を与え、腸管バリア機能を強化し、細菌の移動を抑制する。

酪酸と酢酸はヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤で、ヒストンの過アセチル化、遺伝子発現の変化、抗炎症性、成長停止とアポトーシスの誘導をもたらす。したがって、細菌叢は酪酸と酢酸の生成を介してヒト大腸上皮細胞の増殖と分化およびその遺伝子発現に影響を与えることが可能であると考えられる。

SCFAによるヒストン脱アセチル化酵素活性の阻害は、非ヒストンタンパク質のカッパB（NFкB）、線維芽細胞を骨格筋細胞に再プログラムしうる転写因子MyoD、p５３、活性化Tリンパ核ファクター（NFAT）などを刺激し、遺伝子発現を調節しうる。
酪酸はまた、インターロイキン１βなどの炎症性メディエーターの発現を抑制し、抗炎症性IL-１０の放出を増加させ、腸上皮細胞保護ショックタンパク質（HSPs）２５および７２の発現を促進する。さらに、腸内細菌が産生する前述のSCFAは、マクロファージの炎症性メディエーターの産生に影響を与える。これらは、動脈硬化や関節リウマチなどの様々な疾患や、様々な神経変性疾患に関与していると考えられている。

さらに、酪酸とプロピオン酸のレベル上昇は腸-脳軸を介して腸の糖新生を活性化する。
大腸菌が放出するSFCAはシグナル伝達分子としてなど、ヒトの体内で様々な機能を担っていることが知られている。

・腸内細菌叢と胆汁酸
腸内細菌叢は、ヒト肝臓由来のコレステロールから二次胆汁酸（BA）、デオキシコール酸（DCA）、ウルゼデオキシコール酸（UDCA）、リトコール酸（LCA）を合成する。
SCFAs同様に、胆汁酸も人体内でいくつかの役割を担っている。
胆汁酸は天然の洗浄剤であり、食事性脂質の吸収を助ける。
また、胆汁酸はシグナル分子としても機能する。BAsは、ファルネソイドX受容体（FXR）およびGタンパク質共役型胆汁酸受容体（TGR５）、胆汁酸の膜型受容体（M-BAR）などの細胞内受容体に結合している。
一次胆汁酸によるFXRと二次胆汁酸によるTGRの活性化は、糖代謝に影響を及ぼすと考えられている。
FXRの活性化はグルコースの恒常性を損ない、一方、TGRの活性化はそれを促進させる。
動物実験では、TGR5の刺激はL細胞からのグルカゴン様ペプチド１（GLP-１）の分泌を促進し、肥満マウスの耐糖能を高め、褐色脂肪組織と筋肉では熱発生を高め、食事誘発性肥満から保護することが示されている。

・腸内細菌叢と保護機能
ヒト腸内細菌叢は、腸の粘液層の構築やムチンの分泌に関与する。
また腸管バリアを強化し、肺炎球菌などの病原細菌のコロニー形成を防ぐ。
細菌は免疫系の発達に影響を与え、液性免疫や細胞性免疫の発達にも影響を与える。
腸内細菌叢は制御性T細胞（Treg）、Tヘルパー１型および２型、１７細胞の発達のためのシグナルとして作用する代謝産物を放出する。

無菌（GF）動物、すなわち微生物を排除した動物は一般に免疫不全を示す。
無菌動物では、GIのコロニー化によって免疫機能が回復する可能性がある。
あるいは、Bacteroides fragilis またはその莢膜抗原 PSA (polysaccharide A) で処理すると、CD4+ T 細胞の増殖が誘導され、リンパ球を含む脾臓の白脾髄の発達が回復する。

乳酸菌は樹状細胞の機能を制御し、腸管粘膜におけるサイトカインバランスに影響を与え、さらにナチュラルキラー（NK）細胞の活性化にも影響を与える。

クロストリジウム属およびバクテロイデーテス属の特定の株もまた、体内で保護的な役割を担っている。これらの細菌は、腸内のCD４+Foxp３+制御性T細胞の存在量を高めて常在菌に対する耐性を維持し、自己および細菌抗原に対する攻撃的な免疫反応を抑制し、上皮の創傷修復を誘導するなど、いくつかの免疫学的機能を果たす。好中球の機能を強化する産物を放出することで、ヒトの腸内細菌は宿主の自然免疫系の発達に影響を与えている。

・腸内細菌叢と神経伝達物質・神経ペプチド
ラクトバチルス属、ビフィドバクテリウム属、エスケリキア属、エンテロコッカス属のいくつかの細菌は、神経伝達物質や神経ペプチドを合成し、放出する。
中枢神経系における主な抑制性神経伝達物質はγ-アミノ酪酸（GABA）であり、GABA系の障害は不安やうつなどの慢性疾患を引き起こす可能性がある。
GABAは、ラクトバチルスやビフィドバクテリウムなどの細菌によってグルタミン酸から生産される。
したがって、乳酸菌は脳の特定領域におけるGABA受容体の発現を調節することができ、うつ病および不安の治療において役割を果たすと考えられる。
モノアミン神経伝達物質であるセロトニンもまた、いくつかの脳機能の調節と、運動機能、気分、睡眠、痛み、攻撃性、性的行動などの様々なプロセスの調節に関与している。

不安やうつ病を含む多くの神経精神疾患は、血清生成システムの障害と関連している。
セロトニンの約９０％は腸クロム親和性細胞で合成・放出されるが、エスケリキア属、ストレプトコッカス属、エンテロコッカス属の細菌によっても産生される。

ヒトの腸内細菌叢は、他の生物活性シグナル伝達分子も産生する。
大腸菌、バチルス菌、セラチア菌はドーパミン。
大腸菌、バチルス菌、サッカロミセス菌はノルエピネフリン。
ラクトバチルス菌はアセチルコリンとグルタミン酸を生成する。
CNSはニューロトロフィン、脳由来神経栄養因子（BDNF）の高発現部位であり、認知・情動行動の多面的な制御を行う。
このBDNFは神経の生存や分化にも影響を与え、神経細胞の損傷や死を防いでいる。
無菌（GF）マウスや、アルツハイマー病患者の脳や血清でBDNFの減少が観察されている。
ビフィドバクテリウム・ロンガムのようなプロバイオティクスで動物モデルを前処理すると、BDNFのレベルが正常化する。

・腸内細菌叢組成の調節因子
腸内細菌叢の構成は、分娩方法、新生児期およびそれ以降の食事、医薬品、プロバイオティクスやプレバイオティクスの使用、腸内細菌叢の移植などいくつかの要因に左右される。年齢、性別、民族性などの人口統計学的要因にも影響される。

出生前因子
出生前要因は、ヒトの腸内細菌叢に影響を与える。
胎盤、羊水、卵膜、臍帯血、メコニウムから微生物が検出されている。例えば、臍帯血やメコニウムからはエンテロコッカス属、ストレプトコッカス属、スタフィロコッカス属、プロピオニバクテリウム属の細菌が見つかり、胎盤からはビフィドバクテリウムやラクトバチルスのDNAが分離されている。

動物実験では、腸内細菌叢が血流を介して母親から胎児に転移している可能性が示唆されている。
ファーミキューテス、テネリキューテス、プロテオバクテリア、バクテロイデス、フソバクテリウムについては、母親の口内細菌が血流を介して胎児に転移していると考えられる。
これまで考えられていたのとは異なり、健康な妊娠では細菌が母体から胎児に移行し、胎児は無菌状態にはならない。

分娩方法
自然分娩の場合、新生児は生後２０分以内に母体の膣内または糞便中の微生物叢から微生物叢を発達させる。そのため、新生児の腸内細菌叢は母親の膣内細菌叢と類似する。
乳児の腸内細菌叢に最も多く含まれる細菌はラクトバチルス、プレボテラ、スニーシア。

一方、帝王切開で出産した新生児は一般に異なる腸内細菌叢を示し、これらは出生後に触れた手から皮膚の微生物叢に特徴的となる。
帝王切開の新生児において最も豊富な細菌は、スタフィロコッカス、コリネバクテリウム、プロピオニバクテリウム。しかし数日経つと、腸内細菌叢の組成はプロテオバクテリアとアクチノバクテリアに支配されるように移行する。

授乳方法
母乳育児の腸内細菌叢は、ビフィドバクテリウム属とルミノコッカス属に支配されている。
この微生物叢は、粉ミルクで育てられた哺乳類乳児のものと比較して、大腸菌、クロストリジウム・ディフィシレ、バクテロイデス・フラジリス、およびラクトバチルス属の寄与が著しく低い。

人工ミルク育児の腸内細菌叢の構成には、ストレプトコッカス、バクテロイデス、クロストリジウム、ビフィドバクテリウム、アトポビウムといった腸内細菌属が含まれている。
固形食の導入により、成人の腸内細菌叢に近い、より複雑で安定した細菌叢が形成される。

年齢
加齢に加え、医薬品の使用、嚥下障害、消化器系の問題など、さまざまな要因によってヒトの腸内細菌叢の構成は影響を受ける可能性がある。
加齢過程で観察される低グレードの全身性炎症は病原体の増殖を刺激する。
高齢者の細菌叢は、生物多様性が低い傾向にある。
嫌気性菌の数は安定しているが、通性嫌気性菌の割合が増加する。腸内細菌叢はバクテロイデスとファーミキューテスで占められており、アクチノバクテリアとプロテオバクテリアの占める割合は少ない。
高齢者の腸内細菌叢の構成は国籍によって異なる。

食事
腸内細菌叢の構成に影響を与える重要な要因のひとつに食事がある。
先進工業国で消費される現代の食事は農業以前の人々の食事よりも脂質と飽和脂肪酸に富み、炭水化物が多い傾向がある。ヨーロッパの子供たちは食物繊維が少なく、動物性タンパク質と飽和脂肪酸が豊富なこの「西洋の食事」を好む傾向がり、彼らの腸内細菌叢は、バクテロイデスやキシラニバクター属の細菌が減少し、シゲラとエスケリキア、フィーカリバクテリウムおよびグラム陰性菌に富む傾向がある。
欧米食の摂取によりいくつかの細菌種が失われ、微生物の多様性と安定性が低下する。
低脂肪だが植物が豊富な食事を摂取しているアフリカの住民や、タンザニアの狩猟採集民のコミュニティであるハッザ族の腸内細菌叢は、イタリアの都市住民のものよりもはるかに微生物の豊かさと多様性に特徴づけられることがわかっている。

プロバイオティクス
栄養補助食品として扱われるプロバイオティクスは、「適切な量を投与すると、宿主に健康上の利益を与える生きた微生物」と定義される。
現在販売されているプロバイオティクスの多くは、乳酸菌のリギラクトバチルス・サリバリウス、ラクタセイバシラス・パラカセイ、リモシラクトバチルス・ロイテリ、ラクチプランタルム、ラクトバチルス・ガセリ）とビフィドバクテリウム、B・ラクティスである。
プロバイオティクスは免疫および代謝プロセス、疾患に対する保護、および抗腫瘍効果など、いくつかのヒトおよび動物の機能に関与し、脳機能の正常化にも影響を及ぼすと考えられている。

動物実験では、プロバイオティクスの使用は体重に影響を与えることが示されている。
Limosilactobacillus ingluvieiの投与は体重を増加させ、ラクトバチルス・プランタルムはマウスの脂肪細胞のサイズを縮小し、ラクトバチルス・パラカセイは脂肪蓄積を減少させる。ラクトバチルス・カセイ、ラクトバチルス・プランタルム、ラクトバチルス・ガセリの投与は抗肥満効果を示した。
ビフィドバクテリウム属とラクトバチルス属に属する８種類の菌株を含むプロバイオティクスVSL３は、空腹を抑えるホルモンであるGLP-１の分泌を促進する。

また、プロバイオティクスは気分に影響を与えることが分かっている。
動物実験では、ビフィドバクテリウム・ロングムおよびラクトバチルス・ラムノサスの投与は、寄生虫によって引き起こされる不安様行動を正常化し、ヒトにおいてはラクトバチルスおよびビフィドバクテリウム投与が不安症状を軽減することが判明している。
また、ラクトバチルス・ヘルベティカスとビフィドバクテリウム・ロングムの２週間にわたる投与は、健康なボランティアにおける不安と抑うつ症状を緩和した。また、人間の脳、特に感情や感覚に関連するプロセスを制御する領域に影響を与えると考えられ、BDNFのレベルを低下させ、GABAのレベルを調節することが分かっている。

さらに、プロバイオティクスは、C反応性タンパク質、総コレステロール、LDL-コレステロール、および血漿トリグリセリドのレベルを低下させ、SCFA、IL-１０、IGA、HDL-コレステロールのレベルを増加させることが判明した。
また、インスリン感受性とも関連している。プロバイオティクスの投与は、ビフィズス菌や乳酸菌などの有益な腸内細菌の数を増加させ、大腸菌やピロリ菌などの腸内病原体の数を著しく減少させる。

プレバイオティクス
プレバイオティクスはヒトの腸の酵素では加水分解されないが、大腸菌によって選択的に発酵される。
イヌリン、オリゴ糖、食事性ポリフェノールなど、いくつかの化合物がプレバイオティクスとして機能する可能性がある。
大腸菌はイヌリンを発酵させ、SCFAsとガスを生成する。
フラクトオリゴ糖（FOS）、ガラクトオリゴ糖（GOS）、大豆オリゴ糖（SBOS）などの各種オリゴ糖は、プロバイオティクスとして作用する可能性があり、イヌリンを含むエルサレムアーティチョークやチコリなどの野菜は、プレバイオティクスに富んだ食品と見なされている。
イヌリンはビフィズス菌や乳酸菌などの善玉菌の数を増加させ、腸球菌、通性嫌気性菌、バクテロイデス属の数を減少させる。
肥満女性において、イヌリンはビフィドバクテリウムとフェカリバクテリウム・プラウスニッツィの数を増加させ、バクテロイデスとプロピオンバクテリウムの数を減少させることが判明した。
FOSまたはGOSを含むヤーコンシロップの摂取は、肥満の成人の体重、BMI、ウエスト周囲径、および血清LDL-コレステロールとグルコースレベルを減少させる。

また、いくつかの調査により、プレバイオティクスがヒトの代謝障害において有益な役割を持つことが判明した。
さらにプレバイオティクスは脳機能に影響を与えることが判明している。植物性多糖類であるアラビノキシランは、Roseburia intestinalis、ユウバクテリウム・レクテイル、Anaerostipes caccaeなどの酪酸を生成することが知られる有益な細菌の成長を促進する。
また、植物性ポリフェノールもプレバイオティクス特性を持つ可能性が提案されている。
植物性ポリフェノールは、果物、ナッツ、種子、野菜、そしてチョコレート、コーヒー、赤ワイン、豆乳などの食品・飲料に豊富に含まれている。ポリフェノールは、ビフィズス菌と乳酸菌の数を増加さる。

・ディスバイオーシス
ディスバイオーシスという用語は、「病原性形質を持つ腸内細菌の集団が増加し、時として病気を引き起こすこと」と定義される。
腸内細菌叢の組成の変化は、共生菌と通性菌の割合の減少、および／または病原性菌の割合の増加を特徴とする。いくつかの要因がバランスを変化させ、いくつかの疾患の経過に直接的または間接的に影響を及ぼす可能性のあるディスバイオーシスを誘発する。

・ヒト腸内細菌叢の異常とがん
腫瘍が成長し、増殖するためには、腫瘍微小環境（TME）と呼ばれる特定の環境が必要。
TMEは腫瘍の形質転換、成長、浸潤を促進し、宿主免疫から腫瘍を保護し、治療薬への耐性を高める。

ある種の細菌、ウイルス、真菌は細胞の異形成や発癌に影響を与え、炎症もまた腫瘍形成や増殖を促進することがある。ほとんどの場合、発癌は局所的な慢性炎症状態の形成に伴って二次的に起こる。

ヘリコバクター・ピロリのような一部の細菌は、細胞の成長および増殖の制御に関与する細胞内シグナル伝達経路に影響を与えることによって、腫瘍形成のプロセスに直接寄与する可能性がある。
このような発癌性細菌の例として、胆道癌におけるサルモネラ・ティフィおよびヘリコバクター、ならびに胃癌におけるヘリコバクター・ピロリが挙げられる。
さらに、C型肝炎ウイルス（HCV）やB型肝炎ウイルス（HBV）などのウイルスが肝細胞癌の発生に関わる。

ヒトのがんの約１６％は、感染因子または感染に関連した慢性炎症が原因である。
バクテロイデス・フラジリスのような一部の細菌種は炎症を刺激し、炎症性毒素の誘導が発がんを促進する可能性がある。
ヘリコバクター・ヘパティカスは、動物モデルで結腸がんの発生を刺激し、活性酸素の産生を増加させる。フソバクテリウム・ヌクレアタムはシグナル伝達経路を変化させ、宿主の抗腫瘍免疫機能を阻害する可能性がある。
エシェリヒア・コリはコリバクチンなどの遺伝毒性代謝物を産生し、カンピロバクター・ジェジュニは細胞致死毒素を産生し、動物モデルで発がんを誘発することが知られている。
フソバクテリウム・ヌクレアタムはシグナル伝達経路を変化させる可能性がありエシェリヒア・コリと同様に細胞致死毒素を産生する。
フソバクテリウム・ヌクレアタムは、ヒト大腸がん細胞株のがん遺伝子転写に影響を与える。
さらに、大腸腺腫や大腸癌の発生や進行に影響を与えることも分かっている。

・ヒトの腸内細菌叢と消化器系の癌
消化器系の癌は、腸内細菌叢の異常によって引き起こされる。

口腔内がん
口腔癌、主に口腔扁平上皮癌（OSCC）は、口腔粘膜から発生する癌で世界で14番目に多い悪性腫瘍。
健康な口腔には、１８５の属と１２の門に属する７７２の細菌種が生息している。
口腔内細菌の９６％を占める最も豊富な門は、ファーミキューテス、アクチノバクテリア、フソバクテリウム、バクテロイデスおよびスピロヘータである。

口腔扁平上皮癌（OSCC）の発生には、微生物叢の組成の変化を含むいくつかの環境因子が関与している可能性がある。
複数の研究者が、口腔内ディスバイオシスと口腔癌との潜在的な関連性を示唆している。
スリランカのOSCC患者におけるがん組織サンプルでは、上皮性ポリープの対照患者と比較して、カプノサイトファーガ、シュードモナス、アトポビウムなどの特定の属およびカンピロバクターコンシサス、Plevotella salivae、プレボテラ・ロエッシェイイ、フソバクテリウムオーラルタックソン204などの過剰発現によって特徴づけられ、種の豊富さは低減している。
OSCC組織は、LPSやペプチドの生合成など炎症性細菌の属性が優勢であることが示されている。

別の調査では、がん組織においてパラプレボテラ、フソバクテリウム、フラボバクテリウム、ラクノスピラ、ペプトストレプトコッカス、カンピロバクターの6科と、ポルフィロモナスなど13属の細菌が有意に濃縮されていることがわかった。
ポルフィロモナス・ジンジバリスなどの細菌は、活性酸素種、活性窒素種、有機酸、硫化水素、メチルメルカプタン、ジメチルサルファイドなどの各種揮発性硫黄化合物（VSC）など発がん性が考えられる様々な物質（VSC）の生成で知られている。

ナイセリア属やカンジダ属などの口腔内細菌叢は、アセチルアルデヒドやN-ニトロソアミン化合物を生成し、これらも発がん性の可能性がある。

食道がん
食道がんには、食道腺がん（EAC）と食道扁平上皮がん（ESCC）という２つの型がある。
健康な食道組織には、ファーミキューテス、バクテロイデス、アクチノバクテリア、プロテオバクテリア、フソバクテリア、TM７の６つの系統に属する９７種の細菌が存在する。
これらのうち最も一般的な属は、ストレプトコッカス（３９％）、プレボテラ（１７％）、およびベイロネラ（１４％）である。
EACおよびESCC患者の外科切除標本では、良性組織と悪性組織の間に微生物相の違いは認められず、正常組織とがん組織で同じ細菌が検出された。さらに最近の研究でも、腫瘍の病的亜型は特定されていない。
ESCC患者におけるマイクロバイオームに関するエビデンスはほとんど存在しない。

ESCCの前駆症状である食道異形成の患者では、上部消化管内の微生物属の数が有意に少なく、ポルフィロモナス・ジンジバリスの存在が示されたが、これは健常対照者では観察されなかった。

唾液中の細菌叢組成の変化は、ESCCの高いリスクと関連している。
ESCCの患者は健常対照者と比較してファーミキューテス、バシラスの割合が高く、ガンマプロテオバクテリアの割合が低いことが指摘されている。
口腔内に生息し、大腸がん組織から検出されるフソバクテリウム・ヌクレアタムがESCCの発生に重要な役割を果たす可能性が示唆されている。この細菌は、食道癌の外科的切除を受けた患者の約２３％の癌組織から検出された。また、がん組織におけるこの菌の存在は、生存期間の有意な短縮と関連している。

胃がん
胃がん（GC）は様々な病因と関連しているが、ヘリコバクター・ピロリ感染はその発症の最も確立された危険因子である。
ピロリ菌は慢性胃炎を誘発し、GC症例の９０％以上と関連しているが、GCはピロリ菌感染者の１～３％でしか観察されない。にもかかわらず、ヘリコバクター・ピロリはWHOによって「確実な発癌性物質」として認識されている。

GCの発がんには、他の要因も関与している可能性がある。
胃のマイクロバイオームの構成は胃酸に依存しており、その酸性環境のためにヘリコバクター・ピロリのみがヒトの胃にコロニーを形成することができる。
コロニー形成は慢性炎症を引き起こし、これがGCへの最初のステップと考えられている。
肛門優位型胃炎の場合細菌がガストリンの分泌を促進するため、胃酸がさらに分泌されて十二指腸潰瘍のリスクが高くなるが、GCから患者を守る働きもある。

胃がんにおける胃切除術後の患者も健常対照者と比べて種の多様性と豊かさが高く、好気性細菌、通性嫌気性細菌、口腔内細菌叢が豊富であることが判明した。また、大腸がんと関連することが知られているフソバクテリウム・ヌクレアタムの有意な高値が観察された。

がん組織では非がん組織と比較して、高い多様性と豊かさが観察されている。
がんサンプルは、ペプトストレプトコッカス、ストレプトコッカス、フソバクテリウムなどの口腔細菌が優勢で、非がん対照はラクトバチルスラクティスやラクトバチルスブレビスなどの乳酸生成細菌によって支配されている。

ストレプトコッカス、プレボテラ、ナイセリアはGC発症の低リスク因子として扱われており、ヘリコバクターピロリが胃の微生物叢の構成を変化させ、口腔内細菌による胃のコロニー形成を促進することが提案されている。このディスバイオーシスは微小環境の維持に影響を与え、GCの発生および／または進行を刺激する可能性がある。しかし胃癌の発生における胃マイクロバイオームの役割は、依然として不明確。それにもかかわらず、H.ピロリ除菌療法は胃がんを予防する有効な方法である可能性が示唆されている。

大腸がん
大腸がん（CRC）の発症は食事と密接に関連しており、腸内細菌叢がCRCの発症と進行に関与している可能性が示唆され、この理論を支持する妥当な証拠群が存在する。
CRC患者の便サンプルでは健康な対照群と比較してプレボテラ属のレベルが高いことが指摘されており、CRC患者の内腔ではエンテロコッカス、エスケリキア、シゲラ、クレブシエラ、ストレプトコッカスおよびペプトストレプトコッカスのレベルが上昇していることが記録されている。

CRC患者のマイクロバイオームは炎症性日和見病原体や代謝性疾患の発症に影響を与える細菌に富むことが多く、酪酸生産細菌のレベルは低くなっている。
バクテロイデスが多いと大腸ポリープのリスクが高まるが、ラクトバチルスとユーバクテリウムは保護的な役割を果たす。さらに、硫化水素や胆汁酸を産生する細菌のレベルが高いことも、CRC発症のリスク上昇の指標となる。

発がんのステージは、腸内細菌叢の構成と関連していることも判明している。
CRCの発症における微生物のディスバイオーシスの役割については、いくつかの説明が提案されている。
例えば、微生物が宿主のDNA発現にエピジェネティックな影響を及ぼす可能性があり、腸内細菌叢の異常は、遺伝子メチル化に基づくエピジェネティックな調節不全を介して発がんを促進すると示唆されている。動物実験では、CRC患者の糞便移植を受けた無菌マウスは、健常対照者の糞便移植を受けたマウスと比較して、大腸粘膜の高メチル化遺伝子の数が多いことが明らかにされた。これらのマウスはまた、結腸上皮の更新率が高く、前癌病変が多いことを示した。

CRC患者は、フソバクテリウム・ヌクレアタムのレベルの増加を示すことが判明している。
フソバクテリウム・ヌクレアタムの表面タンパク質であるFadAは、上皮細胞上のE-カドヘリンに結合し、発癌性増殖促進β-カドヘリンシグナルを活性化し、IL-６、IL-８、IL-１８などの炎症性サイトカインの産生を刺激している。またこの細菌は、腫瘍浸潤リンパ球（TIL）およびナチュラルキラー（NK）細胞の機能を変化させる可能性がある。
フソバクテリウム・ヌクレアタはNF-кB経路を活性化し、その結果、炎症性サイトカインをコードする遺伝子の発現を誘導することもできる。腫瘍組織で観察されるNF-кB転写物のレベル上昇は、CD3陽性T細胞のレベルを低下させ、癌患者の抗腫瘍免疫機構を妨害することを示唆している。
実際、がんのステージ III/IV の患者では、健康な組織よりも腫瘍組織でフソバクテリウム・ヌクレアタムのレベルが高いことが観察されている。

また、フソバクテリウム・ヌクレアタムのレベルと腫瘍浸潤、リンパ節転移、遠位転移との間に正の相関関係が見出されている。

膵臓がん
膵管腺癌（PDAC）の動物実験では、腸内細菌叢がPDACの感受性、発症および進行に関与している可能性を示唆する証拠が増えつつある。
PDAC患者では、健康な膵臓組織と比較して、膵臓内細菌のレベルが１０００倍高いことを示した研究がある。膵臓組織におけるフソバクテリウムの存在は膵臓がんの予後不良と相関し、PDAC組織におけるガンマプロテオバクテリアの存在は、抗がん剤ゲムシタビンの治療効果を阻害し、細菌によって代謝されると考えられている。

ヘリコバクターピロリはま膵臓発癌の開始に関与していると考えられている。
ヘリコバクターのいくつかの亜種が膵臓で同定されており、アンモニア、LPS、炎症性サイトカインなど、膵臓にダメージを与える可能性のある様々な細菌病原性化合物を生成することが分かっている。
またピロリ菌の感染により抗アポトーシスおよび増殖促進タンパク質が過剰発現し、がんの進行を促進すると考えられる。

PDACのリスクは、歯周病や歯の喪失に関連した口腔内細菌叢のディスバイオシスによっても増加する可能性がある。ディスバイオーシスの存在は、膵臓癌の発生を促進することが示唆されている。
例えば、PDAC患者の血液サンプルは、ポルフィロモナス・ジンジバリスに対する抗体の有意な高濃度を示した。この細菌は慢性歯周炎を引き起こす歯周病菌として知られており、その存在量の多さはがん発症リスクを二倍以上にする可能性がある。

さらに、ポルフィロモナス・ジンジバリスおよびアグリゲイティバクターが口腔内に存在するとPDACのリスクが増加し、フソバクテリウムおよびレプトトリキアが存在するとリスクが減少すると考えられている。PDACの発症に関与する主な口腔内細菌は、ポルフィロモナス・ジンジバリス、フソバクテリウム、ナイセリア・エロンガタ、およびストレプトコッカスミティである。これらは、歯周炎を引き起こす重要な病原体では、ペプチジルアルギニンデイミナーゼ（PAD）酵素を分泌し、p５３（腫瘍抑制遺伝子）および癌遺伝子K-Rasに変異を引き起こす可能性があり、その存在はPDAC患者の予後不良を示す。
これらの細菌は活性酸素種および炎症性サイトカインの産生を増加させ、腫瘍の微小環境を調節することから、腫瘍形成の過程に関与している可能性がある。

肝癌と胆管癌
肝細胞がん（HCC）は肝臓がんの中で最も一般的な組織型であるが、ヒトにおける腸内細菌叢とHCCとの関連性についてはほとんど研究が行われていない。にもかかわらず、HCC患者の糞便サンプルの調査では、健康な対照群と比較して大腸菌のレベルが高、またビフィドバクテリウムのレベルが低下し、バクテロイデスおよびルミノコックスのレベルが上昇していることが明らかになった。

ヘリコバクター属もまた、HCCの発症に関与していることが示唆されている。原発性肝癌患者の肝臓で検出されたが、健康な対照者では検出されなかった。
さらに、B型またはC型慢性肝炎のHCC患者では、ヘリコバクター・ヘパティカスは検出されなかった。
原発性肝癌患者でもヘリコバクター・ヘパティカスは検出されなかった。

・ヒト腸内細菌叢と泌尿器系のがん
健康な尿路は無菌とされ、細菌の存在は尿路に何らかの感染があるものとされてきた。
尿が微生物の生存に敵対的であることは広く受け入れられている。
尿中マイクロバイオームの構成は、男性と女性で異なる。
例えば、女性の尿サンプルはより不均一な細菌組成を示し、大腸菌は健康な成人女性の９１％で観察され、男性の２５％でのみ観察される。
放線菌のメンバー（例えば、アクチノマイセス、アルソバクター）及び細菌類（例えば、バクテロイデス）は女性の尿サンプルに存在するが、男性の尿サンプルには存在しない。

マイクロバイオームと腎臓癌の関連性についての具体的なデータはほとんど存在しないが、いくつかのウイルス感染が腎臓癌の発生に影響を与える可能性があることが提案されている。しかし、その根拠は議論の余地があり、時に矛盾している。

・ヒトマイクロバイオータと膀胱がん
膀胱がん患者と健常者の間で尿中微生物叢の組成に違いがあることが示されている。
例えば、がん患者の尿サンプルは健常者と比較して平均属数が多く、優勢な属はアシネトバクターおよびストレプトコッカスである。
膀胱がん患者の尿サンプルは、健常者の尿サンプルと比較して、放線菌、特にA. europaeusのレベルが高いことが示されている。
膀胱癌の男性患者の尿サンプルと健常対照者の尿サンプルの間で、微生物の多様性や全体の微生物叢組成に有意差は認められなかったが、前者は腫瘍形成促進病原体と考えられるフソバクテリウム属の細菌を示し、後者はベイロネラ、ストレプトコッカス、コリネバクテリウム属がより豊富であることが判明した。

膀胱癌の再発・進行のリスクが高い癌患者の尿では、Herbaspirillum、Porphyrobacteria、バクテロイデスが濃縮されていることが観察された。

ラクチカゼイバチルス・カゼイのケースで観察されるように、膀胱の微生物相の状態が表在性の膀胱がんの再発を予防する可能性がある。

・ヒト細菌叢と卵巣がん
上皮性卵巣がん（OC）は、女性の生殖器系で2番目に死亡率の高いがんである。

進行したOC、IIIおよびIV期の患者からの腹膜液の調査により、疾患の病因に関連すると思われる様々な細菌の存在が明らかになった。その中には、エストロゲン応答性で知られるRikenellaceae（バクテロイデス門）、血管透過性に関与するアルファプロテオバクテリア（プロテオバクテリア門）、抗炎症作用を示すアッカーマンシア・ムシニフィラ（ウェルコミクロビウム門）などが含まれていた。

研究者らは、OCの病態と密接に関連していると思われる１８の微生物の特徴を報告し、細菌叢の構成がOCの診断に重要である可能性を示唆している。

他の研究では、卵巣癌のサンプルにストレプトコッカス、ブドウ球菌、バシラス、ペディオコッカス、クリセオバクテリウム、フソバクテリウム、プレボテラなどが存在することが指摘された。最も重要なことは、これらの細菌が他のがんとも関連していることである。

ラクトバチルスクリスパタス、ラクトバチルスイナーズ、ラクトバチルスガセリ、ラクトバチルスイエンセンが少なくても５０％を占めるマイクロバイオームは、卵巣がんから保護する可能性があることが明らかにされた。検出された全細菌属のうち、ラクトバチルス属が５０％未満であった場合、その細菌叢組成はOCの発生に関与している可能性がある。ラクトバチルス属はまた、膣の感染と炎症に対して保護的な役割を果たす。

・ヒト細菌叢と子宮頸がん
子宮頸がんの発症リスクは、ヒトパピローマウイルス（HPV）の感染により上昇する。
HPVに感染している女性は細菌の多様性が高く、特にラクトバチルスガセリとガードネレラ‐バジナリスが豊富であることが分かっている。

クラミジア・トラコマティスがマイクロバイオームを変化させ、女性をHPV感染の素因にする可能性が提唱されている。
膣内マイクロバイオームと子宮頸部上皮内新生物の関連性に関しては、ラクトバチルス・イナーズが上皮内新生物及びHPV感染と関連している可能性が示唆されている。

・ヒト細菌叢と前立腺がん
前立腺がん（PCa）は、最も一般的ながんの一つで、慢性炎症が前立腺の発がんに関与していることが提唱されている。ヘリコバクター・ピロリは慢性炎症を誘発するため、ヘリコバクターおよび他の炎症促進性ヘリコバクター種も前立腺がん発生に関与する可能性が示唆されている。
実際、大腸菌、緑膿菌、腸球菌などのグラム陰性菌は尿路感染症で頻繁に観察され、大腸菌および腸球菌の感染症は炎症性サイトカインのレベルが高いことが特徴である。
経直腸的前立腺生検を受けた患者は、健常者と比較して、直腸マイクロバイオームにおいてバクテロイデスおよびストレプトコッカスなどの炎症性細菌のレベルが増加していることが示されている。
これらの患者のサンプルでは、炭水化物代謝に関連する細菌の数が増加し、葉酸、ビオチン、リボフラビン代謝に関連する細菌の数が減少していることが特徴である。

根治的前立腺切除術後に得られた腫瘍、腫瘍周囲、非腫瘍組織のサンプルでは、優占する菌相は放線菌、ファーミキューテス、プロピオニバクテリアであったが、腫瘍および腫瘍周囲のサンプルではブドウ球菌のレベルが高かった。前立腺がんのサンプルでは、プロピオニバクテリウム・アクネスが増加していることも指摘されている。

マイコプラズマ・ジェニタリウムは、発がんを誘発する可能性がある。
さらに、PCa患者の前立腺分泌物において、バクテロイデス、アルファプロテオバクテリア、ファーミキューテス、ラクノスピラなどの細菌のレベルが上昇していることが指摘された。大腸菌は精液と前立腺分泌物で増加し、尿サンプルでは減少した。

・ヒト細菌叢と肺がん
肺がん（LC）の最も一般的なタイプは非小細胞肺がん（NSCLC）で、腺がん（ADC）と扁平上皮がん（SCC）に細分化される。これらのサブタイプは異なる生物学的パターン、分子生物学、および治療戦略によって特徴づけられている。
LCは慢性炎症と密接に関連していると考えられているが、炎症の原因は依然として不明である。

肺の微生物叢の構成もまだ十分に研究されていない。
肺は長い間無菌空間とみなされてきたが、近年では肺にも独自の細菌叢があり、約２.２×１０３個/cm2の細菌ゲノムで構成されていることが示唆されている。

ヒトの肺に最も多く存在する属は、プレボテラ、ストレプトコッカス、ベイロネラ、ナイセリア、ヘモフィルス、フソバクテリウムで、気道系に最も多いのはシュードモナス、ストレプトコッカス、フソバクテリウム、メガスファエラ、スフィンゴモナスである。

様々な疾患が肺細菌叢のディスバイオーシスを引き起こす可能性があり、肺細菌叢の組成をそれぞれについて個別に分析する必要があることが示唆されている。
アシドボラックス、クレブシエラ、コマモナスなどは小細胞癌でより頻繁に検出されるが、ADCサンプルでは検出されない。
別の研究では、ADCとシュードモナスの存在に相関があり、カプノサイトファーガ、セレノモナスなどが小細胞癌患者およびADC患者の唾液から検出された。
エンテロコッカス、ストレプトコッカス、ストレプトコッカスビリダンスなども肺癌のサンプルで観察されたが、健常対照者の肺組織サンプルでは見られなかった。

LC患者における肺気腫の存在と微生物叢の構成との間にも相関関係が見られた。
LCと肺気腫を有する患者は、肺気腫のみを有する患者よりもストレプトコッカスおよびプレボテラのレベルが高いことが示された。
LC症例では肺気腫に関係なく、プロテオバクテリア門の発現が少なかったことが判明した。

SCCとADCを有する患者の肺微生物叢の構成とLCの遠隔転移との関係も見出された。
ADC患者では、遠隔転移のない患者は遠隔転移のある患者よりもファーミキューテスとストレプトコッカスの数が多いことが示され、ストレプトコッカスがLCにおいて保護的役割を果たす可能性があることが示唆された。

SCC患者において、遠隔転移を有する患者は転移のない患者よりもベイロネアとRothiaのレベルが高いことが示された。
遠隔転移のないADC患者では、ベイロネア、メガスファエラ、アクチノマイセス、アルスロバクターが有意に多く、遠隔転移のあるSCC患者ではカプノサイトファーガとRothia属が有意に高いことが特徴的であった。

また、LC患者の糞便サンプルは、健康な対照群と比較して多様な微生物生態系を示さなかった。

多くの研究で、LC患者と健常者の肺微生物叢の構成に違いがあることが指摘されている。
肺細菌叢の組成は、LCサブタイプ、抗生物質の使用、サンプル部位（腸、肺、上気道）、喫煙状況、および腫瘍タイプ/グレードにも依存すると考えられている。

・ヒト細菌叢とメラノーマ
メラノーマは皮膚がんの中で最も少ないが、最も多くの死者を出しているがんである。
皮膚マイクロバイオータは、人間の健康に重要な役割を担っている。
健康なヒトの皮膚には、最大１０７個/cm2の微生物が存在し、１９の植物門に属する１０００以上の細菌種が含まれていると考えられている。

主な属はプロピオニバクテリウム、ストレプトコッカス、コリネバクテリウムだが、その構成は皮膚の部位、性成熟、皮膚生理学、年齢などのいくつかの要因に影響される。
小児は成人よりも多様な皮膚マイクロバイオータを持つ傾向がある。

ヒトの微生物叢と皮膚がんとの関連の可能性を検討した研究はほとんどない。
しかし、フソバクテリウム・ヌクレアタムがメラノーマの発生に関与している可能性や、メラノーマ患者における免疫療法によって腸内細菌叢の構成が影響を受ける可能性が示唆されている。
無増悪生存期間（PFS）が長いのは、フィーカリバクテリウム・プラウスニッツィイ、コプロコッカスストレプトコッカス・サングイニスなどの数が多く、より多様な微生物集団を持つ患者で観察されている。

・ヒト細菌叢と乳がん
最近得られた研究結果から、乳房組織には他の組織とは異なる特異的なマイクロバイオームが存在することが明らかになった。
また、BCの発症には、微生物のディスバイオーシスが関与している可能性がある。
良性腫瘍または悪性腫瘍のために乳腺摘出術または乳房切除術を受けた女性の乳房組織のサンプルでは、癌のない女性と比較して、バシラス、スタフィロコッカスなどのレベルが高いことが指摘されている。

さらに、乳房組織は良性BCと浸潤性BCの間で類似したマイクロバイオームを有しているようで、バクテロイデスとファーミキューテスによって支配されており、フソバクテリウム、アトポビウム、グルコナセトバクター、ラクトバチルスなどの特定の属の存在量が増加している。
また、BCを持つ女性の尿路の微生物叢の構成は、BCを持たない女性のものと異なることが明らかにされた。しかし、両群の口腔内細菌叢は類似していた。
いくつかの研究が、ディスバイオーシスとBCの発症との関連性を指摘している。

・抗がん剤治療における腸内細菌叢の役割
腸内細菌叢は、免疫療法、化学療法、放射線療法など、がん治療に対する宿主の反応を調節する可能性がある。したがって、腸内細菌叢の組成の変化が抗癌剤治療において有益な効果をもたらす可能性がある。

免疫療法
1890年、ウィリアム・コーリーは、「コーリーの毒素」と呼ばれる細菌の末端肉芽を患者に注射した。この処置は抗がん作用を誘発し、患者の命を救った。
Coleyの毒素は、熱で殺されたストレプトコッカス・ピオゲネスとセラチア・マルセッセンスを含んでいた。
残念ながら、治療に使われたこの細菌の組み合わせはごく一部の患者にしか効果がなかった。

抗プログラム死1（抗PD-1）療法に対する異なる反応が転移性黒色腫患者で観察され、これらの患者の腸内細菌叢の構成と関連していると考えられた。
反応した（R）患者は、非反応（NR）と比較して、フィーカリバクテリウム・プラウスニッツィイの高い相対存在度が示された。
抗PD-1療法の効果は、ビフィドバクテリウム・ロングムのレベルの増加にも依存的で、PD-1療法に対する非小細胞肺癌患者の反応は、腸内細菌叢の構成に依存していることが判明した。
しかしながら、この依存性のメカニズムは依然として不明である。

化学療法
腸内細菌叢はいくつかのメカニズムによって化学療法の効果に影響を与え、抗がん剤を修飾したり代謝したりすることができる。
抗がん剤による生物学的治療で使用される５-フルオロウラシル（５-FU）-ソリブジンは、バクテロイデス属菌によって代謝されることが分かっており、これにより５-FUの分解が阻害されて血中に蓄積し、患者が死亡する可能性がある。
また、バクテロイデス、フィーカリバクテリウム・プラウスニッツィイ、クロストリジウムなどの一部の細菌は、β-グルコロニダーゼを産生することによりがん治療の毒性を増大させる可能性がある。
また、これらの細菌は、膵臓がんや大腸がんに用いられる抗がん剤であるトポイソメラーゼI阻害剤イリノテカンの毒性を高めることがある。
腸内細菌はまた、メラノーマ、肺がん、結腸がん、肉腫など、他のがんの化学療法における副作用にも関与しているとされる。

しかし腸内細菌叢は、化学療法に有益な効果を与える可能性もある。
化学療法によく使われる薬剤にシクロホスファミド（CP）がある。CPは常在菌の二次リンパ器官への移行を誘導し、Tヘルパー１７細胞の成熟に影響を与え、Th１免疫反応に移行させる。
この免疫応答は、全身的な抗腫瘍効果を促進する。
腸内細菌叢の化学療法への影響は、多くの動物実験で確認されており、特にエンテロコッカスヒラエ、Lactobacillus johnsonii、Ligilactobacillus murinusおよびグラム陽性菌に基づくものである。

動物実験では、オキサリプラチンやシスプラチンなどの抗がん剤の効果がラクトバチルスアシドフィルスによって増強され、耐性例ではシスプラチンの抗腫瘍活性が回復することも明らかにされている。

放射線療法
しかし、放射線治療、すなわち電離放射線療法（RTX）は、残念ながら細菌叢の組成を変化させる。
RTXを受けた患者は、しばしば口腔粘膜炎、腸炎、下痢などの様々な病態を示すが、これらは上皮表面の微生物叢の組成の変化に対応して起こると考えられている。
研究により、放射線照射による腸管毒性はToll様受容体３（TLR３）によって制御されていることが示唆されており、したがって、TLR３シグナルの抑制は放射線療法による消化管障害を減少させる可能性がある。
この有益な効果は、放射線誘発性腸管毒性を軽減すると考えられているビフィドバクテリウムビフィダム、ラクトバチルスアシドフィルス、ラクトバチルスカゼイ、ストレプトコッカスの混合物を投与した後に観察された。

プロバイオティクス
多くの研究で、がんの抑制における腸内細菌叢の役割、またはがん治療に関連する毒性に焦点が当てられている。
例えば、８株の乳酸菌を含むプロバイオティクスVSL３は、放射線誘発性の下痢から保護する効果がある。

ヒトで得られた結果は、動物モデルでも確認されている。
例えば、ラクトバチルスカゼイはアポトーシスを誘導し、結腸癌の進行を抑制する可能性がある。
VSL３は、抗血管新生作用を誘導し、炎症を抑えることで動物モデルにおける皮下肝細胞癌の進行を防ぐことが判明した。

プレバイオティクス
プレバイオティクスは、一般的に腸内細菌の餌となることを目的とした物質。
代謝されたプレバイオティクスは、腫瘍抑制性代謝産物として作用する。
例えば、多糖類はSCFAに代謝され、ビフィドバクテリウム属菌のシェアを増加させ、がんの成長を抑制し、抗PD-L１効果を促進する。
ハーブのサプリメントは、抗がん化合物に代謝される可能性がある。
動物実験では、アメリカ人参の代謝物が結腸発がんを抑制する可能性が示唆されている。
これらの代謝物は、腫瘍形成に関与するバクテロイデスおよびウェルコミクロビウムなどのグラム陰性菌の存在量を減少させ、抗腫瘍性の役割を有するファーミキューテスなどのグラム陽性菌の存在量を増加させる。

シンバイオティクス
シンバイオティクスは、プロバイオティクスとプレバイオティクスを組み合わせたもの。
この混合物のがん治療における役割については、ほとんど研究が行われていない。
治癒的あるいは緩和的な治療を受けている癌患者に、プロバイオティクスとしてラクトバチルス、ラクトバチルスカゼイ、ビフィズス菌を、そしてプレバイオティクスとしてフラクトオリゴ糖を含む混合物が投与された。これらの患者は、術後の死亡率と合併症の発生率が低下していることが示された。