口腔内フローラを指標としたＡＩ技術による全身疾患発症リスク予測システムの確立

• 研究課題/領域番号: 19H04032
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分59040:栄養学および健康科学関連
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 和田 孝一郎 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 教授 (90263467)
• 研究分担者: 中島 淳 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (30326037) ; 梅村 和夫 浜松医科大学, 医学部, 教授 (40232912) ; 田中 徹也 中国学園大学, 公私立大学の部局等, 教授(移行) (10346380) ; 岡本 貴行 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 准教授 (30378286) ; 結束 貴臣 横浜市立大学, 附属病院, 助教 (30738620) ; 臼田 春樹 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (30707667)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 口腔内フローラ / 全身疾患 / Artificial Intelligence / 予測システム / 臨床薬理学 / 薬理学 / 臨床薬理 / Ａrtificial Intelligence / 臨床薬理学的アプローチ / リスク予測

研究開始時の研究の概要

近年、健全な口腔環境の維持が健康寿命に関わる要因として注目されており、高病原性の全身疾患誘発性口腔細菌の保菌は健康寿命を短くする要因の一つと考えられている。しかしながら従来型の「特定高病原性細菌のみを検出する方法」では、全身疾患発症を的確に予測するのは困難であった。そこで本研究では、これまで蓄積したデータや臨床データを用いて各種データの重み付けを行い、数値化されたデータをAI によって解析し、現在の健康状態や将来的な全身疾患発症リスクの予測を行うシステムを作製する。このシステムの効果的な運用法を確立し、口腔フローラを用いた全身疾患発症リスクの予測と発症予防法の確立を目指す研究である。

研究成果の概要

口腔環境の重要性が健康長寿に関わる可能性が強く示唆されており、全身疾患発症性の口腔細菌の保菌は健康寿命を短くする要因と考えられている。そこで「口腔内フローラ（細菌叢）を指標としたAI技術による全身疾患発症リスク予測システム」の作製を試みた。我々の作製したシステムは、口腔細菌フローラのパターンにより将来的に疾患を発症するリスクをを予想するものであり、実際にこのシステムを用いてある疾患の発症予測を行ったところ、疾患発症予測を80％以上の確立で予測することが可能であった。
今後さらに完成度の高いシステムを完成させるため、更なる改良を進めて予測確率を高めていく予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の目的は「口腔内フローラを指標とした全身疾患発症リスク予測システムの確立」であり、システムという「形」を作製することは社会に還元できる成果を残すという点から重要であると考えられる。さらにこのシステムを効果的に運用することにより将来の全身疾患発症リスクを予測し発症予防に役立てることは、人々の健康維持にとってはかり知れない恩恵をもたらす可能性を秘めている。口腔細菌に起因する重度全身疾患発症を予測し、重度全身疾患の発症を予防することが可能になるとすれば、 多くの人々のQuality of life の低下や要介護者の増加を減らすことにつながり、社会的意義は大きいのではないかと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] A prospective interventional trial on the effect of periodontal treatment on Fusobacterium nucleatum abundance in patients with colorectal tumours (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara Tsutomu、Kioi Mitomu、Baba Junichi、Usuda Haruki、Kessoku Takaomi、Iwaki Michihiro、Takatsu Tomohiro、Misawa Noboru、Ashikari Keiichi、Matsuura Tetsuya、Fuyuki Akiko、Ohkubo Hidenori、Matsumoto Mitsuharu、Wada Koichiro、Nakajima Atsushi、Higurashi Takuma
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 23719-23719
  • DOI: 10.1038/s41598-021-03083-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Endotoxins and Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (2021)
  • 著者名/発表者名: Kessoku T, Kobayashi T, Imajo K, Tanaka K, Yamamoto A, Takahashi K, Kasai Y, Ozaki A, Iwaki M, Nogami A, Honda Y, Ogawa Y, Kato S, Higurashi T, Hosono K, Yoneda M, Okamoto T, Usuda H, Wada K, Kobayashi N, Saito S, Nakajima A
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 12 ページ: 770986-770986
  • DOI: 10.3389/fendo.2021.770986
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Leaky Gut: Effect of Dietary Fiber and Fats on Microbiome and Intestinal Barrier (2021)
  • 著者名/発表者名: Usuda Haruki、Okamoto Takayuki、Wada Koichiro
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 14 ページ: 7613-7613
  • DOI: 10.3390/ijms22147613
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Role of Leaky Gut in Nonalcoholic Fatty Liver Disease: A Novel Therapeutic Target. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kessoku T, Kobayashi T, Tanaka K, Yamamoto A, Takahashi K, Iwaki M, Ozaki A, Kasai Y, Nogami A, Honda Y, Ogawa Y, Kato S, Imajo K, Higurashi T, Hosono K, Yoneda M, Usuda H, Wada K, Saito S, Nakajima A.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 22 号: 15 ページ: 8161-8161
  • DOI: 10.3390/ijms22158161
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficacy of <i>Bifidobacterium bifidum</i> G9-1 in improving quality of life in patients with chronic constipation: a prospective intervention study (2021)
  • 著者名/発表者名: Fuyuki A, Higurashi T, Kessoku T, Ashikari K, Yoshihara T, Misawa N, Iwaki M, Kobayashi T, Ohkubo H, Yoneda M, Usuda H, Wada K, Nakajima A.
  • 雑誌名: Bioscience of Microbiota, Food and Health 巻: 40 号: 2 ページ: 105-114
  • DOI: 10.12938/bmfh.2020-073
  • NAID: 130008026131
  • ISSN: 2186-3342
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Juvenile social defeat stress exposure favors in later onset of irritable bowel syndrome-like symptoms in male mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Kenjiro、Takata Kana、Yamada Daisuke、Usuda Haruki、Wada Koichiro、Tada Maaya、Mishima Yoshiyuki、Ishihara Shunji、Horie Syunji、Saitoh Akiyoshi、Kato Shinichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 16276-16276
  • DOI: 10.1038/s41598-021-95916-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Endothelial connexin-integrin crosstalk in vascular inflammation (2021)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Takayuki、Park Eun Jeong、Kawamoto Eiji、Usuda Haruki、Wada Koichiro、Taguchi Akihiko、Shimaoka Motomu
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease 巻: 1867 号: 9 ページ: 166168-166168
  • DOI: 10.1016/j.bbadis.2021.166168
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The benefit of elobixibat in chronic constipation is associated with faecal deoxycholic acid but not effects of altered microbiota (2020)
  • 著者名/発表者名: Misawa N、Higurashi T、Takatsu T、Iwaki M、Kobayashi T、Yoshihara T、Ashikari K、Kessoku T、Fuyuki A、Matsuura T、Ohkubo H、Usuda H、Wada K、Naritaka N、Takei H、Nittono H、Matsumoto M、Honda A、Nakajima A、Camilleri M
  • 雑誌名: Alimentary Pharmacology & Therapeutics 巻: 52 号: 5 ページ: 821-828
  • DOI: 10.1111/apt.15950
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] iPadを用いた動物実習シミュレーターの活用と今後の薬理学実習のあり方について (2020)
  • 著者名/発表者名: Wada Koichiro、Usuda Haruki、Tanaka Tetsuya、Okamoto Takayuki
  • 雑誌名: 日本薬理学雑誌 巻: 155 号: 3 ページ: 185-186
  • DOI: 10.1254/fpj.19115
  • NAID: 130007839010
  • ISSN: 0015-5691, 1347-8397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recombinant Human Soluble Thrombomodulin Suppresses Monocyte Adhesion by Reducing Lipopolysaccharide-Induced Endothelial Cellular Stiffening (2020)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Takayuki、Kawamoto Eiji、Usuda Haruki、Tanaka Tetsuya、Nikai Tetsuro、Asanuma Kunihiro、Suzuki Koji、Shimaoka Motomu、Wada Koichiro
  • 雑誌名: Cells 巻: 9 号: 8 ページ: 1811-1811
  • DOI: 10.3390/cells9081811
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rationale and design of a randomised, double-blind, placebo-controlled, parallel-group, investigator-initiated phase 2a study to investigate the efficacy and safety of elobixibat in combination with cholestyramine for non-alcoholic fatty liver disease. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kessoku T, Kobayashi T, Ozaki A, Iwaki M, Honda Y, Ogawa Y, Imajo K, Saigusa Y, Yamamoto K, Yamanaka T, Usuda H, Wada K, Yoneda M, Saito S, Nakajima A.
  • 雑誌名: BMJ Open. 巻: 10 号: 9 ページ: e037961-e037961
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2020-037961
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential expression of pro-inflammatory and pro-coagulant genes in endothelial cells induced by Porhyromonas gingivalis lipopolysaccharide, Escherichia coli lipopolysaccharide, and zymosan. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hossain KH, Okamoto T, Usuda H, Jahan I, Niibayashi T, Wada K.
  • 雑誌名: Shimane Journal of Medical Science 巻: 37 ページ: 123-132
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The protective effect of Bifidobacterium bifidum G9-1 against mucus degradation by Akkermansia muciniphila following small intestine injury caused by a proton pump inhibitor and aspirin. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara T, Oikawa Y, Kato T, Kessoku T, Kobayashi T, Kato S, Misawa N, Ashikari K, Fuyuki A, Ohkubo H, Higurashi T, Tateishi Y, Tanaka Y, Nakajima S, Ohno H, Wada K, Nakajima A.
  • 雑誌名: Gut Microbes. 巻: 11 号: 5 ページ: 1385-1404
  • DOI: 10.1080/19490976.2020.1758290
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gut microbiota composition associated with hepatic fibrosis in non-obese patients with non-alcoholic fatty liver disease. (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwaki M, Kessoku T, Ozaki A, Kasai Y, Kobayashi T, Nogami A, Honda Y, Ogawa Y, Imajo K, Yoneda M, Maeda A, Tanaka Y, Nakajima S, Ohno H, Usuda H, Kawanaka M, Kawaguchi T, Torimura T, Kage M, Hyogo H, Takahashi H, Eguchi Y, Aishima S, Wada K, Kobayashi N, Sumida Y, Saito S, Nakajima A.
  • 雑誌名: J Gastroenterol Hepatol. 巻: － 号: 8 ページ: 2275-2284
  • DOI: 10.1111/jgh.15487
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lubiprostone in patients with non-alcoholic fatty liver disease: a randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 2a trial. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kessoku T, Imajo K, Kobayashi T, Yoneda M, Kirikoshi H, Kubota K, Taguri M, Yamanaka T, Usuda H, Wada K, Kobayashi N, Saito S, Nakajima A.
  • 雑誌名: Lancet Gastroenterol Hepatol. 巻: 5 号: 11 ページ: 996-1007
  • DOI: 10.1016/s2468-1253(20)30216-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] リーキーガット症候群（Leaky Gut Syndrome）と疾患 ー NASH発症との関連性を中心として ー (2020)
  • 著者名/発表者名: 和田孝一郎
  • 雑誌名: 島根医学 巻: 40（3） ページ: 10-19
• [雑誌論文] Efficacy and safety of PERIOdontal treatment versus usual care for Nonalcoholic liver disease: protocol of the PERION multicenter, two-arm, open-label, randomized trial (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamata Yohei、Kessoku Takaomi、Shimizu Tomoko、Kobayashi Takashi、Kurihashi Takeo、Sato Satsuki、Kuraji Syotaro、Aoyama Norio、Iwasaki Tomoyuki、Takashiba Shogo、Hamada Nobushiro、Kodama Toshiro、Tamura Toshiyuki、Ino Satoshi、Higurashi Takuma、Taguri Masataka、Yamanaka Takeharu、Yoneda Masato、Minabe Masato
  • 雑誌名: Trials 巻: 21 号: 1 ページ: 291-291
  • DOI: 10.1186/s13063-020-4201-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Up-Regulated MicroRNA-27b Promotes Adipocyte Differentiation via Induction of Acyl-CoA Thioesterase 2 Expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Murata Yuka、Yamashiro Takashi、Kessoku Takaomi、Jahan Israt、Usuda Haruki、Tanaka Tetsuya、Okamoto Takayuki、Nakajima Atsushi、Wada Koichiro
  • 雑誌名: BioMed Research International 巻: 2019 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2019/2916243
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular Mechanism of Matrine from Sophora alopecuroides in the Reversing Effect of Multi-Anticancer Drug Resistance in K562/ADR Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Chen Zhi、Nishimura Nobuhiro、Okamoto Takayuki、Wada Koichiro、Naora Kohji
  • 雑誌名: BioMed Research International 巻: 2019 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1155/2019/1269532
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] リコモジュリンが血管内皮細胞の硬さに及ぼす影響の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行、川本英嗣、臼田春樹、田中徹也、本田剛一、和田孝一郎、島岡要
  • 雑誌名: Shock 巻: 34 ページ: 29-29
• [学会発表] 消化管粘膜透過性と多臓器連関： 創薬の対象としてのLeaky Gut Syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田 孝一郎、臼田 春樹、岡本 貴行、新林 友美
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 炎症・免疫反応の多臓器連関： 消化管・口腔粘膜からはじまる全身疾患 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田 孝一郎
  • 学会等名: 第5回 黒潮カンファレンス 異分野融合創薬研究会
  • 招待講演
• [学会発表] miR-199a-3p と miR-126-3p は HIF-1α を標的として脂肪細分化を促進する (2021)
  • 著者名/発表者名: Jahan Israt、岡本 貴行、臼田 春樹、田中 徹也、中島 淳、和田 孝一郎
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
• [学会発表] 口腔内細菌の保菌と好酸球性食道炎の関連性についての検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 臼田 春樹、新林 友美、岡本 貴行、和田 孝一郎
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
• [学会発表] 細胞外環境の硬さによる血管内皮細胞の機能変化の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡本 貴行、臼田 春樹、和田 孝一郎
  • 学会等名: 第95回日本薬理学会年会
• [学会発表] 好酸球性食道炎患者における高病原性口腔内細菌の保菌および口腔内細菌叢についての基礎的検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 臼田 春樹、新林 友美、岡本 貴行、和田 孝一郎
  • 学会等名: 第74回日本薬理学会西南部会
• [学会発表] 細胞接着基質の硬さがVEGF誘導性の血管内皮細胞の遺伝子発現に及ぼす影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行, 松尾映里, 松尾映里, 伊藤温志, 川本英嗣, 川本英嗣, 臼田春樹, 和田孝一郎, 島岡要, 高尾仁二, 島本亮
  • 学会等名: 第 43回日本血栓止血学会学術集会
• [学会発表] 口腔内細菌の保菌と好酸球性食道炎の関連性についての基礎的検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 臼田春樹、新林友美、岡本貴行、和田孝一郎
  • 学会等名: 第5回 黒潮カンファレンス 異分野融合創薬研究会
• [学会発表] 細胞外環境の硬さが誘導する血管内皮細胞の遺伝子発現の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行、臼田春樹、和田孝一郎
  • 学会等名: 第5回 黒潮カンファレンス 異分野融合創薬研究会
• [学会発表] 食物繊維の欠乏が炎症性腸疾患に及ぼす影響に関する基礎的検討. (2021)
  • 著者名/発表者名: 臼田 春樹、神田 翔磨、岡本 貴行、和田 孝一郎.
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
• [学会発表] リコモジュリンによる血管内皮細胞の硬化抑制とその役割. (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡本 貴行、臼田 春樹、田中 徹也、和田 孝一郎.
  • 学会等名: 第94回日本薬理学会年会
• [学会発表] 島根県住民における口腔内高病原性細菌の保菌状況：性別・地域・細菌種について (2019)
  • 著者名/発表者名: 臼田春樹、岡本貴行、和田孝一郎、富永一道、渡邊 公人.
  • 学会等名: 第4回 黒潮カンファレンス異分野融合創薬研究会
• [学会発表] 腸粘膜バリア機能の破綻を診断しうる新規診試薬の確立. (2019)
  • 著者名/発表者名: 臼田春樹、新林友美、Kazi Helal Hossain、Israt Jahan、田中徹也、岡本貴行、和田孝一郎.
  • 学会等名: 第135回日本薬理学会近畿部会
• [学会発表] Increased levels of bile acid in feces plays an important role in pathophysiology of non-alcoholic steatohepatitis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kessoku T., Kobayashi T., Imajo K., Wada K., et al.
  • 学会等名: International Liver Congress / 54th Annual Meeting of the European-Association-for-the-Study-of-the-Liver (EASL)
  • 国際学会
• [学会発表] Efficacy, safety, and tolerability of lubiprostone for the treatment of non-alcoholic fatty liver disease: The LUBIPRONE, double-blind, randomized, placebo-controlled, phase II study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kessoku T., Imajyo K., Ogawa Y., Wada K., et al.
  • 学会等名: International Liver Congress / 54th Annual Meeting of the European-Association-for-the-Study-of-the-Liver (EASL)
  • 国際学会
• [学会発表] Streptococcus mutansの保菌は好酸球性食道炎の有病率と相関する (2019)
  • 著者名/発表者名: 臼田春樹、新林友美、田中徹也、岡本貴行、和田孝一郎
  • 学会等名: 第72回日本薬理学会 西南部会
• [学会発表] 細胞外環境の硬さとマクロファージの炎症性分化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行、臼田春樹、田中徹也、和田孝一郎
  • 学会等名: 第72回日本薬理学会 西南部会
• [学会発表] ラットの胎生期および新生児期におけるマスト細胞関連遺伝子の発現解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中徹也、新林友美、臼田春樹、岡本貴行、和田孝一郎
  • 学会等名: 第72回日本薬理学会 西南部会
• [学会発表] 軟らかい細胞外環境はマクロファージの炎症性分化を抑制する (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行、臼田春樹、田中徹也、和田孝一郎
  • 学会等名: 第4回 黒潮カンファレンス異分野融合創薬研究会
• [学会発表] ラットの胎生期および新生児期におけるマスト細胞の発生 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中徹也、新林友美、臼田春樹、岡本貴行、和田孝一郎
  • 学会等名: 第4回 黒潮カンファレンス異分野融合創薬研究会
• [学会発表] 血管内皮細胞の硬さ制御における YAP の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行、臼田春樹、田中徹也、川本英嗣、島岡要、和田孝一郎
  • 学会等名: 第41回日本血栓止血学会
• [学会発表] 細胞外環境の硬さとマクロファージの炎症性分化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴行、臼田春樹、田中徹也、和田孝一郎
  • 学会等名: 第27回日本血管生物医学会
• [学会発表] 細胞外環境の硬さ依存的なマクロファージの分化傾向の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本 貴行、臼田 春樹、田中 徹也、和田 孝一郎
  • 学会等名: 第40回 日本臨床薬理学会学術総会
• [図書] 「う蝕病原性細菌と脳卒中」 ヒト常在細菌叢と生理機能・全身疾患（落合邦康 監修） III: 第七章 (2020)
  • 著者名/発表者名: 和田孝一郎、臼田春樹、岡本貴行、外村和也、田中篤太郎、梅村和夫.
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781315195
• [図書] 「歯周病と非アルコール性脂肪肝炎」 ヒト常在細菌叢と生理機能・全身疾患 （落合邦康 監修）III: 第十二章 (2020)
  • 著者名/発表者名: 和田孝一郎、結束貴臣、小川祐二、今城健人、米田正人、中島淳.
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781315195
• [備考] 島根大学医学部薬理学講座
  • URL: https://www.med.shimane-u.ac.jp/pharmacology/