私たちが口から摂取した飲食物は消化管の各部位において消化・吸収を受けながら通過していく。自然界における微生物はきわめて多様であるが，その中の限られた微生物群が我々の腸内に独特な微生物生態系を構築し，我々と共生していることがわかってきた。この生態系を一般的に腸内細菌叢と呼んでおり，ヒトの腸内には約1,000種にも及ぶ細菌が糞便↓ｇあたり1011個レベルで常在し，複雑な微生物生態系を形成している。この腸内細菌叢は，微生物学的，免疫学的，栄養学的な意義はもちろんのこと，中枢神経系への作用などヒトの健康全般にわたり重要な役割を担っている≒したがって，その腸内細菌叢を正確に把握することは，ヒトの健康を維持・増進するうえできわめて重要と考えられる。腸内細菌叢の解析には長きにわたり培養法が用いられてきた。しかしながら，ヒトの腸内細菌の多くが難培音吐細菌であったことから，腸内細菌と疾病または健康との関連に関する解析・研究は困難を極めた。この問題を克服するため，近年，さまざまな分子生物学的手法による新たな腸内細菌叢の解析法が導入されている。特に次世代シーケンサー（Ｎｅｘt
Generati皿Sequencer ； ＮＧＳ）をはじめとする腸内細菌叢解析手法・技術は未培養の細菌を含む腸内細菌叢の構成を網羅的に調べるうえで､今や必須な技術となっている。一方，腸内細菌叢解析手法・技術が進展するにつれ，より専門的な知識が求められることから，その解析手法・技術の特徴や違いを正確に把握することが難しくなってきている。本章ではこれまで行われてきた腸内細菌の培養法から次世代シーケンサーを用いた腸内細菌叢解析法，および代謝産物の解析を行うメタボローム解析法を簡潔にわかりやすく紹介したい。
１ 腸内細菌の発見および培養法の変遷
初めて腸内細菌の一つとして大腸菌が乳児の便から発見されたのは，1880年に遡る。大腸菌の学名である召'scherichia
coli，発見者であるエシェリヒ(Escherich)の名前と，ｃｏＨは発見場所である腸(colon)からそれぞれ名付けられている。その後1889年，北里柴三郎が当時特定されずにいた破傷風の原因細菌の純粋培養を試みる過程で，培養環境を水素で満たす装置を考案し，初めて嫌気培養法が確立された（図３−Ｉ
Ａ）。その後約80年を経て，光岡知足らにより腸内細菌の包括的な培養法が開発された。光岡らは，腸内細菌の培養に嫌気培養法を取り入れ，また培地に含まれる栄養成分を検討したことにより，それまでと比べて多くの菌種，特に嫌気性細菌の新たな分離・同定を可能にした。すると腸内細菌叢は多くの因子（年齢，食事，疾患，薬剤，ストレスなど）によって変動することが明らかにされた4）。これが現在の腸内細菌研究の礎となっている。
２ 膓内細菌の培養法
腸内細菌はその名の通り小腸や大腸などに常在する細菌であり，侵入門戸である口から遠い部位に存在する。これは酸素など気体の侵入門戸からも遠いことを意味する。 したがって，特に大腸では，酸素存在下では生存・増殖が不可能である偏腟嫌気性細菌がほとんどを占める。すなわち，腸内細菌を培養する際の重要な要素のひとつが培養時の気相条件である。一般的に，腸内細菌の多くは故素が存在せず，二酸化炭素が存在する条件下において発育が促進される。ただし，気相の種類（100％二酸化炭素，80％二酸化炭素，10％水素，10％窒素など）によって発育する菌種は異なり，必要とする嫌気要求性も異なる。このような気相条件を可能にする嫌気培養法として，@酸素濃度を低減し，二酸化炭素濃度を増加させるガスパック（T尸ネロパック・ケンキ：三菱ガス化学など）を用いた培養法，A嫌気性チャンパー（グローブボックス）を用いた培養法，Bガス噴射法による嫌気性細菌培養装置を用いた培養法，C腸内における微生物間の共生・拮抗作用を利用したメンブランフィルター法などが挙げられる恆なかでも特に汎用されている@ガスパックを用いた培養法，Aグローブボックスを用いた培養法の詳細を以下に示す。
１ ガスパッフを用いた培養法
アスコルビン酸（ビタミンＣ）などを主成分とするガスパックを，嫌気性細菌を塗抹した寒天平板培地などとともに嫌気ジャーに入れ，密閉した状態で通常の恒温培養器にて培養する。ガスパックは容器内の酸素を吸収すると同時に，二酸化炭素を産生することで，嫌気環境を作る（ジャー内の酸素濃度はOj％以下（大気中濃度は18%)，二酸化炭素濃度は↓6％以上（大気中濃度は0.03％）になる。）本手法では，嫌気ジャーとガスパックさえ準備すれば，特別な機器を導入することなく安価に嫌気性細菌を培養することが可能となる。ただし，嫌気要求性の高い腸内細菌，二酸化炭素以外の気相を好む腸内細菌の培養は難しい場合もある。
２ 嫌気性チャンパーを用いた培贊法
嫌気性チャンパーは，一般的に密閉されたエアロボックス内に一定の窒素・水素の混合ガスを封入後，付属の触媒によりチャンパー内残存酸素を水に変換することで嫌気（無酸素）環境を可能にする装置である。残存酸素濃度5
ppm以下の嫌気性環境を再現することが可能であることから，嫌気要求性の高い腸内細菌も培養が可能である。ただし，高額でスペースを必要とする嫌気性チャンパーを導入する必要かおる。
多くの嫌気性細菌では２〜３日間培養することにより寒天平板培地上に集落（コロニー）の形成が認められるが，一部の菌種では５〜７日間培養してようやくコロニーを形成する細菌も存在する。したがって，２〜３日間の培養後も継続して培養しコロニー形成の有無を観察することが肝要である。一方，寒天平板培地上ではコロニー形成が難しい細菌も存在することから，寒天平板培地にサンプルを塗抹して培養するとともに，液体培地における培養法も同時に検討するとよい。
しかしながら，これらの手法を用いてもすべての腸内細菌が培養できるようになったわけではなく，大部分の腸内細菌の培養法は未だ確立されていない。その原因として，これらの細菌の培養に不可欠な栄養・環境条件が未だわからないことが挙げられる。腸内細菌として４つの門に属する細菌(Bacteroidetes，Firmicutes，Actinobacteria，Proteobacteria)が主に常在しているが，どのような栄養・環境条件を必要としているか，その多様性はきわめて大きい。したがって，腸内細菌叢の研究をこれまで以上に発展させるためには，分子遺伝学的解析手法などの開発とともに，細菌学的・生化学的な解析を元にさまざまな培養条件下での培養を試し，難培養歐の細菌の培養法を細菌種ごとに確立する必要もあると考えられる。
１ 腸内細菌各種解析に関わるさまざまな用語
近年，次世代シーケンサーや質量分析計などの解析装置の技術革新に伴い，生体内に存在する情報のすべてを解析するオミクス研究が登場し，腸内細菌叢研究の発展に大きく寄与している。ゲノム(genome)という単語は，遺伝子(gene)に「網羅的」を意味する「ｏｍｅ」を付けることで，遺伝子全体を指す単語として生まれた。そして，ゲノミクス(genomics)とは遺伝子(gene)に遺伝子全体であるゲノムを網羅的に研究する学問である「omics」を付けた単語である。同様にｍＲＮＡなどの転写産物はトランスクリプトなのでそれらすべてをトランスクリプトーム，タンパク質（プロテイン）のすべてをプロテオーム，代謝産物（メタボライト）のすべてをメタボローム，それら全体を解析する研究アプローチをそれぞれトランスクリプトミクス，プロテオミクス，メタボロミクスと呼ぶ。
また，近年腸内細菌叢関連でよく耳にする言葉としてマイクロバイオーム (microbiome)とマイクロバイオータ(microbiota)があげられる。マイクロバイオームは微生物(microbes)全体を指す言葉として「微生物集団が有する遺伝情報のすべて」を意味する言葉として用いられる一方，マイクロバイオータは，「生きた微生物集団の全体」を指す言葉として用いられている。
２ 細菌叢解析の井木とメゲノム解析法
今日まで，微生物生態系の解明や医療や産業に応用可能な有用代謝物の探索等を目的に，数多くの細菌が環境中のさまざまな細菌集団（叢）より分離・培養されてきた。一方，微生物ゲノム解析法として，単一菌種の分離・培養・ゲノムＤＮＡの調製を経て，1,000種以上の細菌のゲノム解析等，個々の細菌の持つ性質や機能の研究が行われてきた。これらの手法では細菌の培養が不可欠であるが，実際の生育環境を実験室で再現できないこと，細菌間の共生関係の実態が不明であることなどにより，これまで分離・解析された細菌は地球に生息する細菌全体の数％といわれている。すなわち，これまで研究されてきた細菌種は培養可能な菌種に限られ，大部分を占める難培養腟の細菌種に関する知見は皆無に等しいといっても過言ではなかった。
そのようななかで，難培養性細菌を含む環境細菌叢の全体像を解明する方法として，微生物の分離・培養を経ずに，微生物集団サンプルに含まれるさまざまなゲノムＤＮＡを丸ごと調製し，次世代シーケンサーを用いて塩基配列情報を大規模に直接的かつ網羅的にシーケンスを行うメタゲノム解析法が2004年に登場した≒メタゲノムとは，ギリシャ語で「高次な」［超］という意味を持つ接頭語「メタ」と，遺伝子全体を意味する［ゲノム］を組み合わせた造語である。メタゲノム解析では，@多数の検体を一度に処理でき，A従来の方法では困難であった難培資歐の微生物のゲノム情報も培養に依存せずに，B網羅的に解析することが可能となった。その結果，微生物集団中にどのような細菌がどの程度存在するのか（細菌系統組成），どのような機能遺伝子がどの程度存在するのか（機能遺伝子組成）を明らかにすることが可能となった（表Ｂづ）。さらに微生物集団に紐づくさまざまな情報（メタデータ）を利用することで新たな発見も可能になった8）べ。これにより，それまでは単離培養によって進められてきた細菌叢の研究は，2021年現在では遺伝子配列解読とメタデータ分析を駆使するビッグデータ解析が主へと変貌を遂げている。
細菌叢を明らかにするメタゲノム解析法として，細菌群集の構成を明らかにするメタ16S解析法〔(16S
rRNA遺伝子(16S rＤＮＡ）を用いたメタゲノム解析，定量的RT (Reverse
Transcription) PCR解析法など）］と，細菌群集構成と機能遺伝子組成を明らかにするショットガンメタゲノム解析法の２つの方法が存在する（表３−２）。両者はメタゲノム解析という名称により同一視されることが多いが，明確に区別する必要がある。本稿では細菌群集構成を明らかにするメタ16S解析法である@16S
rRNA遺伝子(16SrＤＮＡ）を用いたメタゲノム解析法，A定量的RT
(Reverse Transcription) PCR解析法，および細菌群集構成および機能遺伝子組成を明らかにするBショットガンメタゲノム解析法について概説する。
１ 16S rＲＮＡ遺伝子(16S rＤＮＡ）を用いたメタゲノ厶解析法
rRNAはウイルスを除く全生物に存在し，タンパク質合成に関わる重要な分子であるため，進化速度が比較的遅く，種のレベルにおいて高い相同性を示す。なかでも細菌ゲノム中に必ず存在する16S
rRNA をコードするＤＮＡ領域は，保存度の高い領域（定常領域）と細菌ごとに特徴的な配列領域（可変領域，variable
region)が交互に現れる遺伝子配列である。そこで，保存領域に相補的なプライマー配列を設計してＰＣＲにより増幅することで細菌ごとに特徴的な配列断片（アンプワゴン）を得ることができる（図3-3)。アンプリコンライブラリーを調製後，シーケンスを行い，得られた膨大なりードデータから16S
rRNAデータベースにて検索および系統解析を行うことで，サンプル中に含まれる多様な細菌種の特定や存在比率，培養が困難であった細菌種を正確で詳細にしかも短時間に特定することが可能となる。
16S rRNA遺伝子の可変領域は複数あるため，どの領域を増幅するかによって，得られる結果に差異が生じる。現状ではＶ卜V2領域もしくはV3-V4領域のどちらかを用いることが多い。
２ １６ＳＲＮＡを用いた定量的ＲＴ PCR解折法
上述の16S rRNA遺伝子（↓6S rＤＮＡ）を用いた解析は，腸内に生息する細菌の存在比の大まかな把握には適している一方，定量性にやや乏しく，「多い，少ない」や「増えた，減った」という定量的な比較はできない。また，検出感度の限界から解析対象となる細菌は鏝優勢細菌に隕られ，低菌数だが宿主の健康に重要な意味をもつ細菌群，たとえば乳酸桿菌(Lactobacillus)，大腸菌群(Enterobacte八aceae)，腸球菌圧肘erococcus)，ウエルシュ菌（口ostridium
peげringens)，ブドウ球菌（良茆佰lococcu夕）などを正確に解析することは困難である。
細菌内には，数子から数万ものリボソームが存在し，その中には5S，↓6S，および23Sに分けられるリボソームＲＮＡ（ｒＲＮＡ）が存在する（図三､づ）。その数は，↓6S
rRNA遺伝子（ＤＮＡ）と比較して↓､000倍以上多い。標的分子数が多いと解析感度は上昇すると考えられることから，rRNA遺伝子ではなくrRNA自身を標的としたRT
(reverse transcription : 逆転写）-qＰＣＲによる定量的解析法が開発された。この方法では，測定対象とするrRNAに逆転写酵素（ＲＮＡからＤＮＡの転写を担う酵素）を作用させてｃＤＮＡに変換する。あとは，通常のＰＣＲ反応と同様に，標的細菌に特異的な配列を増幅させるためのプライマーを用いてＰＣＲ反応を行う。実際に，RT-qPCRによる検出感度は上述の↓6S
rRNA遺伝子を用いた方法と比較して，1,000倍以上高いことが示されている。また，16S
rRNA遺伝子を対象とする手法では生菌のみならず死菌も検出するのに対して，rＲＮＡ自体は生菌状態をよく反映していることからＲＴ-qＰＣＲ法では腸内の生菌を定量するための好適な手法といえるだろう。
３ ショツトガンメタゲノム解析法
メタ16S解析では，解析遺伝子対象は16S rＤＮＡ遺伝子もしくは↓6S
rRNA のみであるのに対し，ショットガンメタゲノム解析では全遺伝子を解析対象に用いる（廏らづ）。一般的にはメタゲノムＤＮＡを適したサイズに断片化し，それをランダムにシーケンスする。全遺伝子を対象にシーケンスを行っているため，得られた配列データをデータベースと照合することで，どの菌のどの遺伝子の一部なのかを調べることが可能となり，これにより細菌種や細菌種内の多単陸を菌株レベルで解析可能になるのとともに，細菌集団全体でどのような機能（遺伝子）を持つのかという解析も可能となる。ただし，ショットガンメタゲノム解析は，細菌群集の持つ機能との関連を調べるのに適しているが，現時点ではメタ16S解析と比較して解析コストが桁違いに高額である。
３ シーダンサーの種類と特徴
メタゲノム解析の登場以来さまざまな解析手法や解析機器の開発が進められてきたなかで，どの機器を選択し，解析するのか，特にどの種類のシーケンサーを用いるかが重要なファクターのひとつとなっている（表３−３，図3-4)。 多くの研究で用いられているillumina社のシーケンサー(Miseq，HiSeqなど）はペアエンドリードであり，遺伝子断片の両端の↓00塩基から賄O塩基程度の配列を解読する。 一方，PacBioやOxfordNanoporeシーケンサーは↓0,000塩基を超えるロングリードも可能であるため，すべての16S
rRNA遺伝子の可変領域をカバーすることが可能である。しかしながら，解読塩基の精度がやや落ちるという欠点を有する（図３−４）。一方，illuminaやPacBioシーケンサーは機械自体が重く，高額であるのに対し，Oxford
NanoporeシーケンサーはＵＳＢメモリほどの大きさで持ち出しも容易であり，リアルタイムでデータが得られ，価格も非常にりーズナブルであるという長所を有する。
１ 腸内細菌叢関連代謝産物の機能
上述のように，ＤＮＡまたはrRNAを対象とした腸内細菌叢研究が盛んに行われているが，生体内には核酸やタンパク質のような高分子化合物のほか，有機酸，脂肪酸，アミノ酸，糖などの低分子化合物も数多く存在している。これら低分子化合物の多くは腸内細菌の代謝によって作り出された代謝産物（メタボライト）であり，近年，腸内細菌由来の代謝産物に関してさまざまな機能が報告されている。
１ 短鎖脂肪酸
短鎖脂肪酸(short-chain fatty acids ； SCFA）は，アルキル基にカルボキシル基が一つ結合した脂肪酸のうち，一般的に炭素数６以下のものを指す。消化管内で腸内細菌により主に食物繊維の代謝産物として産生されるこれらの有機酸は，腸管内PHを低下させるとともに，非解離型の有機酸濃度を上昇させることにより，腸管内における病原微生物の増殖を抑制し，病原微生物に対する感染防御作用を示す。一方，産生されたSCFAの95％は受動拡散および担体輸送で吸収され16），大腸上皮細胞は吸収された酪酸の大部分，プロピオン酸の約半分，酢酸の10％強を利用することが報告されている。
近年，腸内細菌により産生される酪酸，酢酸，プロピオン酸などSCFAの多くは全身の免疫系に関与する可能性が示唆されている一方气生活習慣病の病態を形成する因子としての役割も示唆されているなど，以下に示す各SCFAによる多様な作用が報告されている。
１） 酪酸（CH3CH2CH2COOH）
酪酸は，腸管上皮細胞において酸素を消費し低酸素環境へと誘導することにより病原性細菌の増殖を抑制するなど，感染予防に重要な役割を果たしていることが報告されている19）20）｡また，酪酸は，大腸粘膜における制齟歐Ｔ細胞(Treg)の分化誘導に寄与することが報告されているほか已脳由来神経成長因子(brain
derived neurotrophin factor ；BＤＮＦ）発現亢進による抗うつ作用などを有することが示唆されている22）23）。さらに，腸管内分泌細胞からのグルカゴン様ペプチドづ（ＧＬＰ⊃）の産生を促進することで２型糖尿病の症状緩和作用を有することが示唆されている。
２） 酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）
腸内細菌が産生する酢酸には，腸管内腔を覆う単層の腸管上皮細胞のバリア機能を高めることで，病原菌の腸管感染症を予防できることが報告されている大また，酢酸は，Ｔr昭数を上昇させ喘息の進行を抑制するほか26），↓型糖尿病の発疱を抑制することが報告されている大さらに，酢酸は酪酸と同様に腸管内分泌細胞からのGLP-1の産生を促進することで２型糖尿病の症状緩和作用を有することも示唆されているほか气食欲を増進させるニューロンペプチドの発現を抑え，食欲抑制にも関与することも報告されている28）。兆験動物モデルでは，酢酸は消化管から吸収された後に血中に移行し，炎症反応の中心的役割を担う好中球が発現しているＧタンパク質共役型受容体43
(GPR43)を介して作用することで好中球のアポトーシスを促し，大腸炎を抑制することが報告されている。
３） プロピオン酸（ＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯＨ）
腸内細菌により産生されるプロピオン酸は，胸腺由来のＴr昭細胞(tTreg)に作用し，腸管粘膜でのtTregの維持に寄与することで大腸炎抑制作用を有することが報告されている30）。また，インスリン分泌誘導ホルモン量を増加させることで食欲抑制作用を示すことが報告されている呪妊娠マウス実験では，腸内細菌に由来するプロピオン酸の一部は，血液を介し胎児マウスのGPR41，GPR43を刺激することで，神経細胞，ＧＬＰ-1陽性腸内分泌細胞，膵β細胞の分化を促進し，その結果，生後の仔マウスの代謝・内分泌系が正常に成熟し，成長時のエネルギー代謝を整えることで肥満になりにくい体質をつくることに関与していることが報告され九大一方，ヒトではプロピオン酸は，成人において２型糖尿病の発症との関連も報告されている大プロピオン酸は，自律神経を介してグルカゴンやFABP4
(fatty acid-binding protein 4 ）の分泌を促し，その結果肝臓でのグルコース合成が亢進され，高血糖を誘導することが示唆されている34）。また，アメリカでは食品保存料として同酸は使用されており，アメリカで通常食品保存に用いられる量においてインスリン抵抗性が高まる一方，食事制限によりプロピオン酸濃度が低下すると，インスリン反応性が高まり，エネルギー代謝が改善されることも報告されている34）。
4） 乳酸（CH3CH（OH）ＣＯＯＨ），コハク酸（ＨＯＯＣ（CH2）２ＣＯＯＨ）
腸管管腔中において，乳酸桿菌により産生される乳酸およびピルビン酸は，小腸貪食細胞特異的に高発現するGPR31に作用することで病原性細菌に対する感染防御作用を誘導することが報告されている飛また，乳酸桿菌により産生される乳酸は，パネート細胞や腸管開質細胞上のGPR81に作用することで腸管上皮幹細胞の増殖を誘導すること，乳酸の前投与によりGPR81依存的に化学療法剤または放射線照射による細胞傷害に対し予防的に作用することが報告されている36）。一方，腸内細菌により産生される乳酸は，絶食後の再摂食時に生じる大腸上皮細胞の過増殖を促す主要な因子であることも報告されている。
腸内細菌により産生されるコハク酸は，消化管における２型免疫応答誘導に関わることが明らかとなっている上皮細胞Ｔｕｎ細胞の活性化に関わることが明らかとなっている。一方，コハク酸はClostriぷoides
di'が把漉の栄養素として利用され，腸管内増殖や偽膜性大腸炎の発疱リスクを高めることも報告されている39)。
２ 胆汁酸代謝産物
肝臓にて産生された抱合型一次胆汁酸(タウロコール酸，グリコール酸など)は，腸内細菌により脱抱合された後にデオキシコール酸@ＣＡ)などの二次胆汁酸に変換される。腸内細菌の代謝産物である二次胆汁酸と大腸がん発症リスクとの関連は以前より指摘されていたが40)，ＤＣＡは大腸の多発ポリープ(腺腫)の発疱との関連が報告された8)。また腸管から再吸収されたＤＣＡは，肝臓の肝星細胞の老化を促進することで炎症性サイトカインなどの分泌を促し，最終的には肥満に伴って発症する肝臓がんを誘発することも報告されている41)。一方，マウスにおける感染実験において，ＤＣＡはＯｏs山廟oides
diが記面やCampylobacter jejuniに対する感染防御作用を有することも報告されている。一部のプロバイオティクスは，胆汁酸からグリシンやタウリンを脱抱合する胆汁酸加水分解酵素を有しており，本酵素活性はコレステロール値，耐糖能障害气胆石形成の改善・抑制作用などに関与することが報告されている。
３ アミノ酸，フラボノイドおよびインソフラボン代謝産物
乳製品や卵などに多く含まれるコリンや，赤身肉などに多く含まれるL−カルニチンは，腸内細菌および肝臓による代謝を経てトリメチルアミンーＮ−オキシド(ＴＭＡＯ)が産生される。
ＴＭＡＯは，アテローム性動脈硬化促進作用のほか47)48)，腎障害と腎臓線維化促進作用气２型糖尿病発症リスク5气血栓疱発症リスクとの関連も報告されている51)。また，乳製品や大豆製品に多く含まれるトリプトファンが腸内細菌に代謝され産生されるインドールー３-酢酸(ＩＡＡ)は，潰瘍性大腸炎からの回復との関連が報告されている气一方，インドキシル硫酸は尿毒症との関連が報告されている53)。また，植物由来食品に多く含まれるフラボノイドが腸内細菌に代謝され産生されるデスアミノチロシン(ＤＡＴ)は，Ｉ型インターフェロンシグナル経路を活性ｲ匕することでウイルス感染に対する抵抗性を高めることが報告されている。
大豆に含まれているイソフラボンは，腸内細菌による代謝により，強い女性ホルモン様作用を示すエコールに変換されるが，エコールもまた多様な機能が報告されている。エコール産生能の有無は更年期障害における血管症状55)，冠動脈疾患56)や骨粗しょう疱57)默前立腺がん59)および乳がんの発症率60)61)の低下との関連が報告されている。エコール産生能は日本や韓国などの東アジアの人々で高く，日本人は約30〜50％が産生者と報告されている6呪エコール産生能は食生活に影響を受ける可能性が疫学調査により示唆されており，炭水化物からのエネルギー摂取量や，食物繊維，緑茶，魚油，野菜の摂取量との相関が報告されている。なかでも特に大豆の摂取量は乳がん発症率リスクの低下との相関が示唆されている。
２ 糞便のメタボローム解析
上述のような機能を有する腸内細菌により産生された代謝産物を，核磁気共鳴法 （ＮＭＲ）や質量分析法（MS）を用いて網羅的に検出・解析する手法をメタボローム解析と呼ぶ。一般的に，メタボローム解析では代謝産物を測定することから，メタゲノム解析やメタトランスクリプトーム解析と比較匸より表現型に近レ盾報が得られるという利点を有する。一方，代謝産物を一度にすべて抽出することはできず，また一度の測定ですべての代謝産物を測定することはできないという欠点を有する。メタボローム解析では，同一サンプルを対象にしたとしても，前処理や使用する分析装置が異なる場合，検出される化合物濃度や検出の有無そのものも異なる可能性があることに留意する必要がある。
腸内環境由来の代謝産物は糞便を用いることで比較的簡便に解析可能であることから，糞便を用いたメタボローム解析は，ヒト腸内環境と疾患との関係を解析する際の重要な解析対象となる。糞便を用いたメタボローム解析ではＮＭＲ，ＬＣ-ＭＳ，GC-MS，CE-MSなどを用いて，短鎖脂肪酸や有機酸，糖や胆汁酸，脂質などをはじめ，さまざまな種類の代謝産物の分析が行われている（表３−４，図3-55）68））。このようにして取得したメタボロームデータは，腸内細菌叢のメタゲノムデータなどの他のオミクスデータと組み合わせて多変量解析や相関解析などを行うことで，疾患への関与が疑われる代謝産物や，その産生への関与が疑われる細菌種の候補を選出することが可能となる。
腸内細菌叢に関する多様な解析法の開発により，腸内細菌と健康および疾病との関連が続々と明らかにされているが，自ら関連機器を導入レ解析することは未だハードルが高いと言わざるを得ない。しかしながら，近年腸内細菌叢に関連するさまざまな解析を比較的低価格で委託できる環境が整いつつあり，これまでよりも経済的・人員的負担がなく解析を行うことが可能となってきている。
１ 糞便からのゲノムDNA抽出による腸内細菌叢解析
腸内細菌叢解析のため，委託先に糞便などの検体として送付すれば，@糞便から細菌ゲノムＤＮＡを抽出，A16S
rRNA領域特異的ライブラリー作製，B16S rＲＮＡ領域配列などを用いた次世代シーケンサーによるメタゲノム解析，により網羅的に腸内細菌叢を解析することができる。得られた結果から，門から種レベルまで，吝検体の細菌組成をまとめた系統組成・菌叢構成を明らかにすることが可能である。
2021年２月現在，さまざまな企業が腸内細菌叢受託解析サービスを提供しており，解析価格は１検体あたり約数万〜10万円程度であり，解析日数には２〜３か月ほどを要する。
２ 腸内細菌叢の多様性比較解析
糞便などの腸内細菌叢解析では，検体間の腸内細菌叢の違いを容易に解釈できる主成分分析やクラスター解析など，細菌叢比較解析がオプションとして委託できることが多い。多楡陸比較解析として，メタゲノム解析データ成型解析によるａ多摧陸解析やβ多楡歐解析(p.59コラム参照），検体間の細菌叢の違い・類似度をＰＣｏＡ解析(Principal
Coordinates Analysis : 主座標分析），２Ｄ，３Ｄプロットデータ，樹形図なども作成可能であり，プロットデータでは距離が離れているほど，樹形図では上流で分かれているほど細菌叢の差が大きいことを表す。
３ 糞便のメタボローム解析
腸内細菌叢解析と同様に，委託先に検体として糞便を送付すれば，@サンプルの前処理による代謝産物の抽出､A各代謝産物の測定､B測定物質の解析､CＰＣＡ，ピートマップ，パスウェイマッピングなどデータマイニング（得られた解析データを分析し有用なパターンやルールを抽出する）により糞便中の代謝産物を解析することができる。
2021年２月現在，限られた企業が糞便のメタボローム受託解析サービスを提供しており，20日〜２か月はどの解析日数を必要とする。
４ 健康および疾患関連細菌，関連物質の評価
腸内細菌や腸内細菌が産生する毒素はlgAやムチン等による腸管バリア機能により，生体内への侵入を阻止されていることが刧られている。 そこで，ELISAや蛍光測定キットにて糞便中のTgA含量やムチン含量の測定を委託することも可能である。
腸内細菌叢は宿主の恆常歐維持に寄与する一方で，腸管関連疾患だけでなく，全身性疾患や精神疾患にまで関与することも明らかになってきた。したがって，腸内細菌叢を含む腸管生態系全体を包括的に理解することが，疾患の予防や新たな治療法の確立のための解決すべき重要な課題と考えられる。近年，腸内細菌叢解析に関する技術革新のスピードは目覚ましいものがあり，数年後には新たな解析法が開発されている可能性も否定できない。また，メタゲノム解析等によって得られる腸内細菌叢の遺伝子晴報と腸内細菌叢由来代謝産物などとの統合解析に，たとえばAIが組み込まれたならば，これまでには考えられない疾病と腸内細菌との関連が明らかになるかもしれない。一方，そのような技術革新は既存の解析法の解析コストの低下といった副産物をもたらすだろう。それによって，より手軽に腸内細菌叢と疾病に関する解析を行うことが可能となり，新たな予防・治療法が確立されると期待される。