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2018 Fiscal Year Research-status Report

細菌はがんを起こすのか? 代謝を指標とした「細胞-細菌叢インタラクション」の解明

Research Project

Project/Area Number 18K19629
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高橋 信博  東北大学, 歯学研究科, 教授 (60183852)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鷲尾 純平  東北大学, 歯学研究科, 講師 (20400260)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2021-03-31
Keywordsがん細胞 / リアルタイム代謝測定 / pHスタット / 酸素分圧可変チャンバー
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、応募者らが新規開発した「細胞リアルタイム代謝測定システム」を用い、口腔内in vivo 環境を模した細胞代謝測定法の確立を行った。本測定システムは、培養細胞を緩衝液に懸濁し、やさしく攪拌しながら、細胞が基質を代謝するに伴って産生する酸(乳酸や炭酸)を任意の一定pH 環境で自動滴定することで代謝を定量モニターできるが、今回、これを酸素分圧可変チャンバーに入れることで、任意の酸素分圧(0~21%)にて代謝活性を定量モニターすることが可能となった。がん組織内部は血管新生が追いつかないことから酸素分圧が低いと報告されており、がん組織のin vivoでの代謝環境を再現することががん細胞代謝研究に不可欠であった。
これまでも、代謝活性から推定する方法が開発され、実機として市販されてきたが、これらはpHの低下から癌細胞の代謝活性をモニターするものであり、細胞培養液の緩衝能力のために定量性がないこと、さらに実験中にpHが低下するため、その結果として細胞培養液のpH低下が細胞代謝に影響を及ぼすなど、問題が多かった。また、既存の方法は培養した細胞をそのまま培養プレートに付着させたままで代謝測定を行うため、細胞表面から細胞底面の付着面にかけて代謝基質や酸素の濃度のグラデーションが生じうること、また、攪拌していないためそもそも代謝基質や酸素、さらには代謝産物の濃度の不均一化が生じやすい。本システムは、これらの欠点を解消し、代謝活性の定量性とリアルタイムモニター能を高めることとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上記のようにほぼ計画通りに研究が進んでいることから、「おおむね順調に進展している」と判断した。」

Strategy for Future Research Activity

細胞代謝に及ぼす細菌因子の影響:確立したリアルタイム代謝測定システムを用いて、口腔扁平上皮癌細胞(HSC-2 など)と正常上皮細胞(HaCaT など)の代謝をモニタ
ーし、細菌因子(細菌、細菌代謝産物、細菌構成物)を共存させ、代謝への影響を見る。とくにがん病巣細菌叢に多いフゾバクテリウム、健全部に多いレンサ球菌の影響については詳細に検討する。さらに、口腔細菌叢を模して複数の細菌を共存させ、その影響を検討する。
次いで、代謝中の細胞について、解糖、ペントースリン酸回路、クエン酸回路、アミ
ノ酸代謝を対象にメタボローム解析(CE-TOFMS装置)を行い、代謝の変容を解析する。

Causes of Carryover

当初購入を予定していた「東亜DKK自動滴定装置・AUT-701」の仕様が変更され、本研究に使用することが不可能となったため購入を控え、旧型で既存の類似装置を流用することで本研究を進めた。当該助成金は翌年分として請求した助成金と合わせて、既存の類似装置の部品や、各種がん細胞株および正常細胞株の購入に当てる。

  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Sodium fluoride and silver diamine fluoride-coated tooth surfaces inhibit bacterial acid production at the bacteria/tooth interface2019

    • Author(s)
      Ishiguro T, Mayanagi G, Azumi M, Otani H, Fukushima A, Sasaki K, Takahashi N
    • Journal Title

      Journal of Dentistry

      Volume: pii: S0300-5712(19) Pages: 30006-5

    • DOI

      10.1016/j.jdent.2018.12.017.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Exhaled acetone and isoprene in perioperative lung cancer patients under intensive oral care: possible indicators of inflammatory responses and metabolic changes2018

    • Author(s)
      10.1016/j.jdent.2018.12.017
    • Journal Title

      Biomed Research

      Volume: 40(1) Pages: 29-36

    • DOI

      10.2220/biomedres.40.29.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Microbiological deterioration of dental materials - A consideration of biochemical mechanisms behind bacterial metabolic activities2018

    • Author(s)
      Takahashi N
    • Journal Title

      Funtai Oyobi Fummatsu Yakin/Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy

      Volume: 65(8) Pages: 489-494

    • DOI

      https://doi.org/10.2497/jjspm.65.489

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inhibitory effect of resin composite containing S-PRG filler on Streptococcus mutans glucose metabolis2018

    • Author(s)
      Kitagawa H, Miki-Oka S, Mayanagi G, Abiko Y, Takahashi N, Imazato S
    • Journal Title

      Journal of Dentistry

      Volume: 70 Pages: 92-96

    • DOI

      10.1016/j.jdent.2017.12.017.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 口腔内細菌による糖・エタノール由来のアセトアルデヒド産生と口腔環境2019

    • Author(s)
      互野 亮,鷲尾純平,安彦友希,丹田奈緒子,佐々木啓一,髙橋信博
    • Organizer
      第8回口腔保健用機能性食品研究会
  • [Presentation] The Role of Nitrate in Prevention of Oral Diseases by Supporting The Growth and Nitrite Production of Oral Veillonella2019

    • Author(s)
      Dimas Prasetianto Wicaksono, Jumpei Washio, Nobuhiro Takahashi
    • Organizer
      第8回口腔保健用機能性食品研究会
  • [Presentation] 口腔細菌の酸産生抑制作用に着目した天然素材の探索2019

    • Author(s)
      北郡 秀晃, 鷲尾 純平, 安彦 友希, 髙橋 信博
    • Organizer
      第8回口腔保健用機能性食品研究会
  • [Presentation] 哺乳瓶用乳首(ニプル)を通して乳児用飲料を飲んだ際の,口腔からの逆流について2019

    • Author(s)
      涌井杏奈,佐野拓人,河内美帆,高橋彩朱伽,加藤理都,鷲尾純平,安彦友希,石黒和子,真柳 弦,高橋信博,佐藤拓一
    • Organizer
      第8回口腔保健用機能性食品研究会
  • [Presentation] 非破壊的超高感度細胞内ATP及びNADH計測マイクロデバイスの開発2018

    • Author(s)
      鷲尾純平、真柳弦、髙橋信博、柳田保子
    • Organizer
      東京工業大学 科学技術創成研究院 未来産業技術研究所-東北大学大学院歯学研究科 包括的研究協力協定にかかる連携シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] The oral microbiome as an ecosystem -Oral Microbiome Metabolism in Health and Disease-2018

    • Author(s)
      Takahashi N
    • Organizer
      The 5th Joint Scientific Meeting in Dentistry (JSMiD)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 「生きている」を測る技術-リアルタイム代謝測定法が拓く生物学-2018

    • Author(s)
      高橋信博
    • Organizer
      東京工業大学 科学技術創成研究院 未来産業技術研究所-東北大学大学院歯学研究科 包括的研究協力協定にかかる連携シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] A novel method to screen and isolate nitrite-producing bacteria from the oral cavity2018

    • Author(s)
      Washio J, Suzuki Y, Sato T, Akiba M, Igarashi A, Kimura S, Tezuka S, Nakazato K and Takahashi N
    • Organizer
      International Symposium for Multimodal research and Education in IOHS-Liaison 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical evaluation of the hydrogen peroxide-and fluoride-induced corrosive property and its recovery on the titanium surface.2018

    • Author(s)
      Sato S, Fukushima A, Mayanagi G, Sasaki K, Takahashi N
    • Organizer
      International Symposium for Multimodal research and Education in IOHS-Liaison 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acetaldehyde production by oral Streptococcus and Neisseria depending on oral environmental factors2018

    • Author(s)
      Tagaino R, Washio J, Abiko Y, Tanda N, Sasaki K and Takahashi N
    • Organizer
      International Symposium for Multimodal research and Education in IOHS-Liaison 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Profiling of Microbiota of Baby-Drinks after Drinking with Artificial Nipples2018

    • Author(s)
      Wakui A, Sano H, Aihara H, Kawachi M, Takahashi A, Washio J, Abiko Y, Mayanagi G, Ishiguro K, Yamaki K, Takahashi N, Sato T
    • Organizer
      JADR2018/ 66th Japanese Division Meeting 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Anti-acidogenic Effects of Licorice Extracts on Oral Biofilm Bacteria.2018

    • Author(s)
      Kitagori H, Washio J, Abiko Y, Tagaino R, Takahashi N
    • Organizer
      The 96h IADR General Session & Exhibition
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dental caries-associated glucose metabolism of oral Bifidobacterium.2018

    • Author(s)
      Abiko Y, Sugahara A, Murakami K, Kawashima J, Takahashi N
    • Organizer
      The 13th International Workshop on Biomaterials in Interface Science Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Summer Seminar 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 口腔細菌は弱アルカリ性好気環境で高いアセトアルデヒド産生を示す2018

    • Author(s)
      互野 亮, 鷲尾 純平, 丹田 奈緒子, 佐々木 啓一, 高橋 信博
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 環境中の硝酸塩による口腔Veillonella属の亜硝酸産生能の増加2018

    • Author(s)
      Dimas Prasetianto Wicaksono, 鷲尾 純平, 高橋 信博
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] ニプルを通して飲んだ際の、ベビー飲料内への口腔細菌の流入2018

    • Author(s)
      相原 瞳、涌井杏奈、佐野拓人、河内美帆、鷲尾純平、安彦友希、真柳 弦、 八巻恵子、高橋信博、佐藤拓一
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 健康長寿を育む歯学教育コンソーシアム 東北大学の取り組み (第4報)2018

    • Author(s)
      真柳弦、高橋 信博、笹野 泰之、福本 敏、服部 佳功、佐々木 啓一
    • Organizer
      第37回日本歯科医学教育学会総会および学術大会
  • [Presentation] プラークのもつ硝酸還元活性と亜硝酸還元活性2018

    • Author(s)
      山本 祐慈, 清水 弘一, 五十嵐 公英, 鷲尾 純平, 高橋 信博
    • Organizer
      第67回 日本口腔衛生学会総会
  • [Book] 一般社団法人 全国歯科衛生士教育協議会(監修)「最新歯科衛生士教本用語集ポケット版」2019

    • Author(s)
      高橋信博
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      医歯薬出版
  • [Book] 口腔生化学第6版2018

    • Author(s)
      高橋信博
    • Total Pages
      64
    • Publisher
      医歯薬出版
  • [Book] 歯科衛生士国家試験問題研究会(編)「歯科衛生士国家試験予想問題集第2版-新出題基準準拠-」2018

    • Author(s)
      高橋信博
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      医歯薬出版

URL: 

Published: 2019-12-27  

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