機械学習と因果推論を腸内メタゲノム-メタボローム軸に応用した結果、新生児黄疸と自閉症スペクトラム障害との関連性が明らかになった。

無題：新生児黄疸（NJ）は小児の自閉症スペクトラム障害（ASD）リスクを高める可能性がある。本研究では、腸内細菌叢の変化がNJとASDの関連性を説明し得るかを検証した。 3つのコホートを分析した：NJコホート1はNJ新生児68例と健常対照群（HC）68例、NJコホート2はNJ乳児56例とHC14例、ASDコホートはASD児43例と通常発達児31例で構成。糞便サンプルは無菌的に採取した。 16S rRNAシークエンシング（NJコホート1）、液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析法によるメタボロミクス解析（NJコホート1およびASDコホート）、ショットガンメタゲノミクス解析（NJコホート2およびASDコホート）を実施した。腸管DNAウイルス叢の特性評価、胆汁酸代謝関連遺伝子の定量化を行い、因果媒介分析および機械学習による因果推論を用いてマルチオミクスデータを統合した。 NJとASDの両群で胆汁酸代謝関連遺伝子の多様性増加が認められ、バイオマーカーとしての可能性を示唆した。腸内DNAウイルス叢も潜在的バイオマーカーとして同定された。因果媒介分析により、腸内DNAウイルス叢が両疾患において胆汁酸代謝関連遺伝子に影響を与えることが明らかになった。機械学習ベースの因果モデリングにより、腸内DNAウイルス叢がNJに、腸内胆汁酸代謝細菌がASDに寄与し、それぞれ腸内胆汁酸代謝細菌を介して媒介されることをさらに発見した。 これらの知見は、ウイルス叢と胆汁酸代謝細菌の異常がNJとASDの関連性を説明する可能性を示唆する。本結果は、NJとASDが胆汁酸代謝の変化と関連し、その変化が腸内DNAウイルス叢の影響も受けることを示す。腸内DNAウイルス叢と胆汁酸代謝細菌の異常は、NJとASDを機序的に結びつける可能性がある。

重要性：ヒト疫学研究により、周産期病原体感染と自閉症スペクトラム障害（ASD）の関連性が確立されており、腸内微生物叢がこの関係において極めて重要な役割を果たしている。 新生児黄疸（NJ）は小児のASDリスクを高める可能性がある。しかし、腸内微生物叢の変化がNJとASDの関連性に影響を与えるかは不明である。NJとASDはいずれも腸管内胆汁酸代謝の変化および胆汁酸代謝酵素群の遺伝子多様性著しい上昇と関連しており、これらの関係は腸内ウイルス叢の影響を受ける。 ヒトβヘルペスウイルスおよびヒトマスタデノウイルスは、それぞれ腸管内胆汁酸代謝微生物の豊富度に影響を与えることで、NJとASDの発症に関与している。腸内ウイルス叢と胆汁酸代謝細菌の変化が、NJとASDの関連性を説明する要因と考えられる。ASDに対する有効な治療選択肢は不足している。 本研究では、NJとASDの双方が胆汁酸代謝の変化と関連していることを明らかにした。NJおよびASDの病態形成における胆汁酸-腸内微生物叢軸の役割を包括的に理解し、この軸を調節することは、ASDに対する新規予防・治療戦略の開発において極めて重要であると考えられる。