用模拟肠道环境的设备解开肠道之谜
11月1日是双歧杆菌酸奶日。该节日由森永乳业株式会社创立，该公司是一家生产和销售牛奶、乳制品和其他产品的公司。
生活在我们肠道内的肠道细菌与酸奶中含有的双歧杆菌和乳酸菌有着密切的关系。这些肠道细菌在我们的身体中发挥着多种有益的功能，最近被证明甚至会影响认知和免疫功能。与此同时，关于肠道细菌还有很多未知之处。需要在类似人体肠道的环境中进行实验和研究。
因此，岛津制作所所于2023年6月开始试售能够模拟肠道内环境的“肠道细菌共培养装置”。以下是森永乳业株式会社研发部创新研究所微生物研究科的千彰的采访内容。
- *试销仅在日本进行。
肠道里没有氧气吗？
“虽然氧气对于大多数人类活动至关重要，但实际上肠道内几乎没有氧气，尤其是大肠。如果暴露在氧气中，大多数肠道细菌都会死亡。”
刚加入森永乳业时，森先生被分配到材料研究的临床测试，并参与研究双歧杆菌和乳酸菌的功能特性。目前，他致力于观察整体肠道微生物群并寻找新的功能特性和相应机制。他的任务是回答“人类肠道中的细菌是活的吗？”这个问题。
据报道，人类肠道含有超过 100 万亿个细菌，包括 1000 多种类型。*肠道内的细菌和肠道表层的细胞（肠道上皮细胞）被认为相互影响，产生多种代谢产物。研究这些过程中涉及的机制需要同时培养细菌和细胞（共培养）。肠道内的上皮细胞需要氧气才能生存，但肠道细菌如果接触到氧气就会死亡。不用说，以类似于实际肠道的方式同时人工培养细胞和细菌是非常困难的。有一天，当他从事此类研究时，森所在实验室的一位同事向他介绍了岛津制作所的“肠道细菌共培养装置”。
“当我第一次听说这个设备时，我感到非常惊讶。共培养作为研究人类与其肠道细菌之间相互作用的技术非常有用，但由于实际实现共培养的困难，我放弃了这种技术的应用希望。我从未想过会有专用设备可用。”
现在可以通过将含有氧气的培养基密封在容器中以使培养基仅接触肠上皮细胞来实现共培养。
发表原本不打算发表的论文
森先生开始使用该设备配合开发试用版肠道细菌共培养设备。
该装置中放置了密封有肠上皮细胞和肠道细菌的容器。然后定期更换新鲜培养基以防止细菌过度生长。以这种方式模拟肠道环境，可以在大约 3 天的时间内实现细胞和细菌的共培养。森先生觉得“试验装置能够比我想象的更接近地复制肠道内的环境。”渐渐地，他开始认为“也许它也可以用来评估肠上皮细胞产生的代谢物和肠道细菌之间的相互作用。”
检查装置中的培养液后发现，由于肠道细菌（双歧杆菌）作用于肠上皮细胞产生的代谢物，因此具有免疫调节作用的代谢物（例如吲哚乳酸）的数量增加。这比预期更清楚地表明了肠上皮细胞和肠道细菌之间的关系。这些结果发表在科学杂志《微生物学前沿》2023 年 4 月号的一篇文章中。
“文章发表后我的感受是感激。我很高兴得到公司内外人士的大力支持。”
通过在与肠上皮细胞接触的区域中创造有氧条件以及在与肠道细菌接触的区域中创造厌氧条件来实现共培养。
Sen先生从学生时代就对代谢物很感兴趣，之前一直使用岛津分析测量仪器，所以当得知有这样一种共培养装置时，他感到非常惊讶。
"在我的印象中，岛津设备主要用于化学应用，没想到岛津也涉及生命科学领域。在这个项目中，通过与岛津工程师的多次讨论，我亲眼目睹了他们不断进行微小改进的过程，甚至是对详细规格的改进。这加深了我对岛津的印象，它是一家重视用户使用产品感受的制造商。"
以令人信服的方式提供产品
森先生说，他的目标是弄清楚如何将实验结果应用于森永乳制品。
“在试管中复制的肠道细菌的功能仍然与体内的实际现象存在显着差异。例如，即使在实验室中发现了有益于维持健康的成分，但仍不确定它们是否真的对人体有益，因为体内涉及复杂的交织因素。我们仍然需要开发一种体内方法来验证这些实验室条件与肠道内实际条件的接近程度。此外，我们需要尽快将这些研究成果应用于产品开发。”
将肠道微生物群视为可以改变的器官
“由于肠道微生物群可以影响健康的各个方面，因此可以将其视为体内的一个器官。由于我们所吃食物的强烈影响，我们的肠道微生物群不断变化。通常，如果某个器官功能不正常或受到先天性疾病的影响，就必须接受药物治疗。同样，我们的肠道微生物群可以通过改变我们的饮食或生活习惯来改变。这一点对我来说非常有吸引力，也是我继续研究工作的原因。”
森先生的好奇心永无止境。他与同事们一起致力于为人们的健康做出贡献。因此，以“实现“为了人类和地球健康”的愿望”为经营理念的岛津支持森先生挑战解决肠道细菌的奥秘。
森先生（左）和参加采访的同事西村先生
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