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

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19629
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 信博 東北大学, 歯学研究科, 教授 (60183852)
• 研究分担者: 鷲尾 純平 東北大学, 歯学研究科, 講師 (20400260)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2022-03-31
• キーワード: 細胞代謝 / 代謝阻害 / ジンジバリス菌 / ジンジパイン

研究実績の概要

最終年度は、これまでの研究によって判明したPorphyromonas gingivalis（Pg）の持つ正常上皮細胞と正常線維芽細胞の細胞代謝（グルコース代謝）を阻害する細菌因子の同定をさらに進めた。細菌種として、Pg標準株（ATCC 33277）、及びそのジンジパイン欠損株(KDP136)を用いた。それぞれ細菌を通法によって嫌気培養し、培養上清から分子フィルターを用いて、分子量50kDa以上の画分、同50～30kDaの画分、同30～10kDaの画分、同10kDa以下の画分を調整した。これらの画分を、細菌培養用培地をコントロールとして正常上皮細胞と共存させ、pHスタットを用いたリアルタイム代謝測定システムを用いてグルコース代謝活性への影響を定量測定した。
その結果、分子量50kDa以下の画分に細胞代謝阻害活性が集中しており、当初、予測されていたジンジパインとは異なった分子である可能性が示された。さらに本画分を濃縮後、SDS-PAGEで泳動したところ複数のタンパク質バンドが確認された。そのバンドを切り出し、解析したところ、複数のPg由来タンパク質が候補としてあげられた。現在、活性タンパク質の最終的な同定段階に入っている。
また、Pg以外の口腔細菌である、Prevotella intermedia、Fusobacterium nucleatum、Streptococcus mitis、Veillonella atypicaについても、細胞グルコース代謝活性への阻害活性を調べたが、いずれも活性はなかった。これらの結果から、Pgの分泌タンパク質がジンジパインで修飾され、タンパク質断片群として細胞のグルコース代謝能を阻害するといったPg特異的なものと考えられた。

研究成果

• [国際共同研究] 四川大学/福建医科大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 四川大学/福建医科大学
• [国際共同研究] FISABIO Foundation/University of Alicante(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: FISABIO Foundation/University of Alicante
• [国際共同研究] Academic Centre for Dentistry Amsterdam/Maastricht University Medical Center(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Academic Centre for Dentistry Amsterdam/Maastricht University Medical Center
• [国際共同研究] University of Leeds(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Leeds
• [雑誌論文] Effectiveness of an actuator-driven pulsed water jet for removal of softened carious dentin (2022)
  • 著者名/発表者名: YOKOYAMA-SATO Yuka、NISHIOKA Takashi、NAGANUMA Yukihiro、TAKAHASHI Masatoshi、NAKAGAWA Atsuhiro、YODA Nobuhiro、SASAKI Keiichi、TAKAHASHI Nobuhiro、TOMINAGA Teiji、IIKUBO Masahiro
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.4012/dmj.2021-234
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Importance of Nitrate Reduction for Oral Health (2022)
  • 著者名/発表者名: Rosier B.T.、Takahashi N.、Zaura E.、Krom B.P.、Martinez-Espinosa R.M.、van Breda S.G.J.、Marsh P.D.、Mira A.
  • 雑誌名: Journal of Dental Research 巻: - ページ: 002203452210809
  • DOI: 10.1177/00220345221080982
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rewired Cellular Metabolic Profiles in Response to Metformin under Different Oxygen and Nutrient Conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Liu Shan、Washio Jumpei、Sato Satoko、Abiko Yuki、Shinohara Yuta、Kobayashi Yuri、Otani Haruki、Sasaki Shiori、Wang Xiaoyi、Takahashi Nobuhiro
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 ページ: 989～989
  • DOI: 10.3390/ijms23020989
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A water-soluble glass-based temporary restorative resin inhibited bacteria-induced pH reductions at the bacteria-material interface (2022)
  • 著者名/発表者名: MAYANAGI Gen、YUFANG Luo、HOSHINO Tomohiro、TAKAHASHI Nobuhiro
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: 41 ページ: 95～100
  • DOI: 10.4012/dmj.2021-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profiling system of oral microbiota utilizing polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano Hiroto、Wakui Anna、Kawachi Miho、Washio Jumpei、Abiko Yuki、Mayanagi Gen、Yamaki Keiko、Tanaka Kaori、Takahashi Nobuhiro、Sato Takuichi
  • 雑誌名: Journal of Oral Biosciences 巻: 63 ページ: 292～297
  • DOI: 10.1016/j.job.2021.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness and safety of a new dental plaque removal device utilizing micro mist spray for removing oral biofilm in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Hihara Hiroki、Tagaino Ryo、Washio Jumpei、Laosuwan Kittipong、Wicaksono Dimas Prasetianto、Izumita Kuniyuki、Koide Rie、Takahashi Nobuhiro、Sasaki Keiichi
  • 雑誌名: BMC Oral Health 巻: 21 ページ: 286～286
  • DOI: 10.1186/s12903-021-01647-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bacterial concentration and composition in liquid baby formula and a baby drink consumed with an artificial nipple (2021)
  • 著者名/発表者名: Wakui Anna、Sano Hiroto、Kawachi Miho、Aida Ayaka、Takenaka Yuta、Yonezawa Akane、Nakahata Nana、Moriyama Sachie、Nishikata Mayumi、Washio Jumpei、Abiko Yuki、Mayanagi Gen、Yamaki Keiko、Sakashita Reiko、Tanaka Kaori、Takahashi Nobuhiro、Sato Takuichi
  • 雑誌名: Journal of Oral Biosciences 巻: 63 ページ: 161～168
  • DOI: 10.1016/j.job.2021.03.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profiling of Microbiota at the Mouth of Bottles and in Remaining Tea after Drinking Directly from Plastic Bottles of Tea (2021)
  • 著者名/発表者名: Wakui Anna、Sano Hiroto、Hirabuki Yuka、Kawachi Miho、Aida Ayaka、Washio Jumpei、Abiko Yuki、Mayanagi Gen、Yamaki Keiko、Tanaka Kaori、Takahashi Nobuhiro、Sato Takuichi
  • 雑誌名: Dentistry Journal 巻: 9 ページ: 58～58
  • DOI: 10.3390/dj9060058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxically cultured cells of oral squamous cell carcinoma increased their glucose metabolic activity under normoxic conditions (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinohara Yuta、Washio Jumpei、Kobayashi Yuri、Abiko Yuki、Sasaki Keiichi、Takahashi Nobuhiro
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 16 ページ: e0254966
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0254966
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bifacial biological effects of ethanol: acetaldehyde production by oral Streptococcus species and the antibacterial effects of ethanol against these bacteria (2021)
  • 著者名/発表者名: Tagaino Ryo、Washio Jumpei、Otani Haruki、Sasaki Keiichi、Takahashi Nobuhiro
  • 雑誌名: Journal of Oral Microbiology 巻: 13 ページ: 1937884-1937884
  • DOI: 10.1080/20002297.2021.1937884
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] SHOKU-gaku: Transdisciplinary Science of Eating, Food, and Nutrition (2022)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Takahashi
  • 学会等名: The 9th International Symposium for Interface Oral Health Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 根面う蝕モデル酸による根面内在性タンパク分解酵素の活性化 (Root caries model: Acid-induced activation of endogenous proteases embedded in root surfaces) (2021)
  • 著者名/発表者名: 櫻井 泉, 真柳 弦, 山田 聡, 高橋 信博
  • 学会等名: 第63回歯科基礎医学会
• [学会発表] 口腔Neisseria属による亜硝酸産生活性と環境因子による影響(The Nitrite producing activity of oral Neisseria and the effect of environmental factors) (2021)
  • 著者名/発表者名: 鷲尾 純平, 江副 和子, 佐藤 聡子, 安彦 友希, 小峰 英也, 柴田 怜, 田花 航平, 毛 雪竹, 高橋 信博
  • 学会等名: 第63回歯科基礎医学会
• [学会発表] 小児齲蝕の発症機序と生物学的要因 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋信博
  • 学会等名: 第70回日本口腔衛生学会
  • 招待講演
• [学会発表] Oral Microbiome in Health and Diseases (2021)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Takahashi
  • 学会等名: Zhejiang University International Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 「食学」とは (2021)
  • 著者名/発表者名: 髙橋信博
  • 学会等名: 「革新的食学拠点」シンポジウム
  • 招待講演