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2023 Fiscal Year Research-status Report

Oral nutrients and bioactive metabolites co-produced by saliva and oral microflora

Research Project

Project/Area Number 21K18281
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

天野 敦雄  大阪大学, 大学院歯学研究科, 特任教授 (50193024)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 久保庭 雅恵  大阪大学, 大学院歯学研究科, 准教授 (00303983)
坂中 哲人  大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (90815557)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
Keywords口腔マイクロビオーム / 生理活性メタボライト / メタボローム解析 / バイオフィルム / エピジェネティクス解析
Outline of Annual Research Achievements

腸内の微生物叢と宿主の複雑な相互作用の結果として産生されるメタボライトのうち、宿主の生理機能や疾患傾向に影響する、あるいは強く相関するメタボライトを生理活性メタボライトと呼び、その検索と臨床応用の可能性に関心が高まっている。その一方で、消化器官の入り口である口腔には腸内に匹敵する豊かで複雑な細菌叢が存在するが、腸内と同様に摂食の過程で生理活性を有するメタボライトが産生されるかどうかは現在のところ不明である。本研究ではメタボロミクスとショットガンメタゲノミクスを駆使し、口腔細菌叢と宿主の相互作用の結果として産生されるメタボライトを包括的に探索し、そうした物質と特定の口腔細菌との共起関係や宿主の形質との関連性を調査する。特に、摂食を介した口腔細菌叢による生物的消化の可能性を明らかにし、それが宿主の心代謝疾患傾向と相関することを示すことができれば、消化器官としての口腔機能の重要性を解き明かすことができる。
これまでにメタボロミクスを用いた解析に取り組み、摂食の過程において食品と口腔細菌叢の相互作用の結果として産生されるメタボライトの候補物質を特定している。また、心代謝疾患の重症化に伴って体循環から口腔へ移行し、口腔細菌叢によって代謝されるメタボライトの候補物質についての知見も得ている。今年度はショットガンメタゲノミクスの解析環境を整備し、口腔細菌叢の有する代謝パスウェイや酵素に関するデータ解析を進めている。今後はメタボライトと・細菌叢・宿主の形質間の関係性を詳細に解析し、興味深い候補物質については実験的方法で生理活性を検証する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

口腔細菌叢由来の生理活性メタボライトの特定に向けて、昨年度はメタボロミクス解析に注力し、食品の咀嚼により産生されるメタボライトと摂食後口腔内で変動するメタボライトを調査した。特に、摂食後6時間までのメタボライトの変動については、糖類とアミノ酸類で共通する変動パターンを認め、摂食を介した宿主と口腔細菌叢との複雑な相互作用が示唆された。また、メタボリックシンドローム患者の唾液中に心代謝疾患リスクに依存して増加する複数の唾液メタボライトを明らかにした。さらに以前我々が開発した舌下線・顎下腺唾液を選択的に採取する方法を用いて、体循環から唾液中へ移行し、口腔細菌叢によって代謝されるメタボライト群を探索し、いくつかの候補物質群を特定した。これらの物質は疾患に伴い恒常的に体循環系から口腔内へと移行して口腔細菌叢に供給されることから、食事由来のメタボライト同様、口腔細菌による代謝を経て生理活性メタボライトとしての機能を有する可能性がある。今年度はショットガンメタゲノム解析を重点的に進めた。具体的にはLinux環境でPythonを用いてHUMAnN3を実行することで、膨大なパスウェイや酵素遺伝子の情報を菌種レベルで取得することに成功している。特に糖分解酵素、オリゴ糖分解酵素、アミノ酸分解酵素など、多数の酵素遺伝子の情報を取得しており、こうした酵素がメタボライトの産生に関わっている可能性が高く、口腔細菌の代謝特性に関する理解を深めている。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、これまでに得られているメタボロームデータとメタゲノムデータから生理活性メタボライトを絞り込み、宿主・口腔細菌叢の相互作用をメタボライト・菌種レベルで解き明かすことを目標とする。特に、人によって異なる唾液の菌種構成の差異が、食事由来メタボライトの代謝や、生理活性メタボライトの産生にどのように影響するかを評価し、唾液細菌叢による生物的消化の実態を明らかにすることを目指す。さらに、心代謝疾患に伴い唾液中へ移行する体循環由来メタボライトに対する口腔細菌叢の代謝作用についても同様に評価し、疾患に関連したメタボライトが口腔環境に及ぼす影響や、新たに産生される生理活性メタボライトを探索する。最終的に、これら口腔独自の消化産物が全身の健康や疾患傾向にどのように影響するかを総合的に評価することで、唾液と口腔細菌叢が共働産生する口の栄養素・生理活性メタボライトの全貌解明に向けた新たな研究分野の展開を試みる。

Causes of Carryover

R5年度に取り組んだショットガンメタゲノム解析の環境整備に時間がかかったため、研究計画が少し後ろ倒しとなった。今年度は、これまでに得られているメタボロームデータとメタゲノムデータから生理活性メタボライトを絞り込み、宿主・口腔細菌叢の相互作用をメタボライト・菌種レベルで解き明かす。また、その結果をin vitro実験で確認し、さらに、新たなバリデーションセットで確認するための調査費用、解析費用にあてる。

  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Interspecies metabolite transfer fuels the methionine metabolism of Fusobacterium nucleatum to stimulate volatile methyl mercaptan production2024

    • Author(s)
      Hara Takeshi、Sakanaka Akito、Lamont Richard J.、Amano Atsuo、Kuboniwa Masae
    • Journal Title

      mSystems

      Volume: 9 Pages: e0076423

    • DOI

      10.1128/msystems.00764-23

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cigarette smoke extract impairs gingival epithelial barrier function2023

    • Author(s)
      Yamaga Shunsuke、Tanigaki Keita、Nakamura Eriko、Sasaki Naoko、Kato Yuta、Kuboniwa Masae、Matsusaki Michiya、Amano Atsuo、Takeuchi Hiroki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: e9228

    • DOI

      10.1038/s41598-023-36366-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 溶媒の特性がクルクミンのPorphyromonas gingivalisに対する増殖抑制効果に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      瀬古 雄亮、村井 浩紀、松村 玲子、平田 善彦、久保庭 雅恵、天野 敦雄
    • Journal Title

      口腔衛生学会雑誌

      Volume: 73 Pages: 97~102

    • DOI

      10.5834/jdh.73.2_97

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 令和の最新病因論:なぜう蝕と歯周病は起こるのか up-date2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Journal Title

      日本臨床矯正歯科医会雑誌

      Volume: 34 Pages: 2-6

  • [Journal Article] 歯周病対策で幸せ寿命を延ばす:人生の後半を生き抜く知恵2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Journal Title

      東住吉区歯科医師会雑誌

      Volume: 44 Pages: 21-24

  • [Journal Article] なぜう蝕と歯周病が発症するのか?‐昭和の常識と令和の常識‐2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Journal Title

      東住吉区歯科医師会雑誌

      Volume: 44 Pages: 25-26

  • [Journal Article] 小児期の歯周病とバイオフィルム細菌叢2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Journal Title

      小児歯科臨床

      Volume: 28 Pages: 38-44

  • [Journal Article] もうなくさないために 患者も主治医2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Journal Title

      日本臨床歯周病学会会誌

      Volume: 40 Pages: 53-56

  • [Presentation] 基調講演:令和の予防歯科臨床「生涯28のための歯周病予防」2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Organizer
      第72回日本口腔衛生学会学術大会
  • [Presentation] 2040年への歯科イノベーションロードマップ2023

    • Author(s)
      天野敦雄
    • Organizer
      日本学術会議・日本歯科医学会連合共催公開シンポジウム
  • [Presentation] 細胞内輸送制御因子 sorting nexin 27 はタイトジャンクション関連タンパクの細胞膜への輸送を介し歯肉上皮のバリア機能に関与する2023

    • Author(s)
      加藤祐太、谷垣慶太、山賀俊介、中村恵理子、竹内洋輝、天野敦雄
    • Organizer
      第65回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 糖原病 1b 型の責任遺伝子 SLC37A4 は歯肉上皮層のバリア機能に関与する2023

    • Author(s)
      谷垣慶太、加藤祐太、中村恵理子、山賀俊介、竹内洋輝、天野敦雄
    • Organizer
      第65回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 歯肉上皮のバリア機能関連遺伝子の転写因子の探索2023

    • Author(s)
      玉森つかさ、松村莉彩子、谷垣慶太、加藤祐太、山賀俊介、中村恵理子、竹内洋輝、天野敦雄
    • Organizer
      第34回近畿・中国・四国口腔衛生学会
  • [Presentation] Cohen 症候群の責任遺伝子 VPS13B と歯肉上皮タイトジャンクションとの関連2023

    • Author(s)
      松村莉彩子、玉森つかさ、加藤祐太、谷垣慶太、山賀俊介、中村恵理子、竹内洋輝、天野敦雄
    • Organizer
      第34回近畿・中国・四国口腔衛生学会
  • [Book] 歯科衛生士のためのカリオロジーダイジェスト2023

    • Author(s)
      天野敦雄,久保庭雅恵
    • Total Pages
      120
    • Publisher
      クインテッセンス出版
    • ISBN
      978-4-7812-0947-0
  • [Remarks] 大阪大学大学院歯学研究科 予防歯科学講座

    • URL

      https://www.dent.osaka-u.ac.jp/prevent/prevent-2713

  • [Remarks] 大阪大学大学院歯学研究科 先進口腔環境科学(サラヤ)共同研究講座

    • URL

      https://web.dent.osaka-u.ac.jp/aoes/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] クルクミノイド含有口腔用組成物及び抗菌方法2023

    • Inventor(s)
      濱名実咲,瀬古雄亮,村井浩紀,松村玲子,天野敦雄,久保庭雅恵 他
    • Industrial Property Rights Holder
      濱名実咲,瀬古雄亮,村井浩紀,松村玲子,天野敦雄,久保庭雅恵 他
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2023-077156号

URL: 

Published: 2024-12-25  

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