Development of a safe method to control the oral microbiota that varies among individuals
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21K10245
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57080:Social dentistry-related
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| Research Institution | Osaka Dental University |
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Principal Investigator |
円山 由郷 大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (90610296)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大島 拓 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50346318)
粂田 昌宏 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (00582181)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 口腔微生物叢 / ナノポアシーケンサー / 口腔細菌叢 / マイクロバイオーム / 音波 |
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| Outline of Research at the Start |
外部刺激に対する応答に個人差がある口腔菌叢を、「いかに良い状態に維持するか」「いかに悪い状態を改善するか」が大きな課題である。一方、化学物質による菌叢改善が試みられているが、医療応用にはより安全な方法が求められる。本研究では、「個別の微生物叢ごとに、外部刺激に対する応答が異なるのはなぜか？」「化学物質を使わずに、菌叢をコントロールすることは可能か？」という問いをたて、「口腔微生物叢の機能解析法の構築」「個別の微生物叢ごとに外部刺激に対する応答が異なる要因の解明」「物理的作用による、安全・簡便な微生物叢コントロール法の開発」を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代シーケンサを用いたDNA配列解析技術の発展により、口腔細菌叢がう蝕や歯周病はもちろんのこと、糖尿病などの全身疾患とも関連することが分かってきた。さらに、高齢者の口腔細菌の中で誤嚥性肺炎リスクを高める「悪い菌叢」や、リスクを低める「良い菌叢」が存在することも分かってきた。このような相関の解明は今後も進むと期待されるが、次なる世界的な課題は、「良い菌叢」を維持することによる健康促進や、「悪い菌叢」の改善による疾患の治療や予防を可能にする方法の開発である。本研究では、個人ごとに異なる口腔微生物叢に応じた、安全な口腔細菌叢コントロール法の開発を目指している。菌叢をコントロールする方法として、これまで様々な化学物質による菌叢改善が試みられているが、人体への悪影響を排除できない難点がある。将来的には、化学物質によらない、安全で簡便な口腔微生物叢コントロール法にシフトすることが望まれる。一つの方法として、蜂が産生する天然物であるプロポリスが口腔菌叢に及ぼす影響を解析し、結果を論文として発表した。
口腔菌叢は個人ごとに異なるため、口腔菌叢のパターンによって、様々な操作に対してどのような反応を示すかを知る必要がある。本研究では、従来の次世代シーケンサーによる細菌叢解析に加えて、ナノポア型と呼ばれるより簡便なシーケンサーを用いて、様々なパターンの口腔細菌叢が刺激に対してどのように変化するかを解析する予定である。2022年度は、ナノポアシーケンサーによる口腔細菌叢解析（16S rRNA全長のアンプリコン解析）を、既に確立されている従来の次世代シーケンサー（illumina社Miseq）による菌叢解析法（16S rRNAのV3-V4領域のアンプリコン解析）と比較することで、ナノポアシーケンサーの有効性を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、従来の次世代シーケンサーによる細菌叢解析に加えて、ナノポア型と呼ばれるより簡便なシーケンサーを用いて、様々なパターンの口腔細菌叢が刺激に対してどのように変化するかを解析する予定である。2022年度は、ナノポアシーケンサーによる口腔細菌叢解析（16SリボソームRNAの配列解析）行った。従来行われてきたショートリード型シーケンサーによる菌叢結果との相違の検証を進めている。また、16SリボソームRNA配列だけでなく、全ゲノム配列を用いたメタゲノム解析のための条件を検討している。
細菌叢解析から同定された個々の細菌の機能を解析する手法としてトランスポゾンを用いた突然変異体作成を進めている中で、菌種によっては従来のサンガー法を用いたトランスポゾン挿入位置同定が困難な場合があることが分かってきた。そこで、突然変異株のゲノム配列をナノポアシーケンサーで解読することにより、複数株のトランスポゾン挿入位置を同時に特定できる系を作成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、ショートリード型シーケンサーとの比較によりナノポア型シーケンサーの有効性の検証を行う。菌種組成の相違や検出される菌種の違いが予想される。
菌叢解析の手法として16SリボソームRNA配列解析は簡便であるが、PCR増幅によるバイアスが存在したり、プライマー配列とのミスマッチにより同定できない菌種が存在するなどの問題点がある。そこで、ナノポアシーケンサーを用いた口腔試料（唾液や歯間プラーク）の全メタゲノム解析系を確立する。菌叢の全ゲノム配列を解読することで、その系に存在する遺伝子パスウェイ解析も可能となる。
引き続き、作成した口腔細菌変異株のトランスポゾン挿入位置をハイスループットに同定する手法を開発し、今後の研究推進に役立てる。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Species-specific growth inhibitory effect of propolis2021
Author(s)
Daisuke NAMIKAWA, Hugo MARUYAMA, Ayako MASAGO, Chiho MASHIMO, Takayuki NAMBU, Toshinori OKINAGA, Kazuya TAKAHASHI
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Journal Title
Journal of Osaka Dental University
Volume: 55
Issue: 1
Pages: 83-89
DOI
NAID
ISSN
0475-2058, 2189-6488
Year and Date
2021-04-25
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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