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2021 年度 実施状況報告書

超小型次世代シーケンサーによる口腔内細菌叢ディスバイオーシス検出システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 20K21670
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

岩田 隆紀  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (60431946)

研究分担者 前川 祥吾  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (20793574) [辞退]
片桐 さやか  東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 准教授(キャリアアップ) (60510352)
大杉 勇人  東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 医員 (80846791)
芝 多佳彦  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (90802306)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード超小型次世代シーケンサー / 口腔内細菌 / 歯周病 / インプラント周囲炎 / 顎骨壊死 / 次世代シーケンサー / PCR / 細菌診断
研究実績の概要

口腔は消化器系の入り口であり細菌叢と共存する器官であるが、強大な外的要因やホスト免疫の変動によりその平衡が破綻するとディスバイオーシスが起こり、齲蝕や歯周炎のみならず、インプラント周囲炎や顎骨壊死などの様々な細菌に起因すると考えられる疾患が誘発される。一方、患者個人レベルでの最適な診断および治療を施すプレジション・メディシンにおいては次世代シーケンサーの活用が進められており、唾液や組織などの検体から核酸情報を抽出し、網羅的に解析することにより定量的な細菌の同定が可能ではあるものの、巨大な解析装置・解析時間・コスト等の問題から一般普及に至っていない。本研究ではUSBサイズの解析チップで10分でサンプル調整可能、かつ安価な超小型シーケンサーを用いて、クリニカルシークエンスを導入することでチェアサイドでの迅速かつ確実な細菌診断技術の確立を目指す。
本年度は、昨年度に採取した健常者唾液、難治性歯周炎患者の唾液ならびにインプラント周囲炎それぞれ3サンプルずつ合計9サンプルに加えて、前述の3群についての追加の4サンプルと、顎骨壊死患者の壊死部を4サンプル採取した。
また、超小型シーケンサーを用いたシーケンス手法についても最適化し、実験室レベルでのシーケンスデータの安定した取得方法を最適化した。さらに、取得したデータは、通常ノート型パソコンからスーパーコンピューターShirokaneに接続することで、その豊富な計算ノードを利用したさらなる迅速な解析が可能であるため、解析から可視化までにかかるパイプラインの構築を実施した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

昨年度採取したサンプルに加えて、顎骨壊死のサンプルについても順調に採取を進めている。従来の次世代シーケンサーだけでなく超小型次世代シーケンサーを用いたデータ取得方法の条件検討がほぼ完了したため、解析アルゴリズムの最適化を進めている。

今後の研究の推進方策

2022年度においては、これまでで得られたシーケンスデータを用いて、解析アルゴリズムの策定を実施する。従来、個人が持ち得るパソコンの計算資源には限りがあるため、スーパーコンピューターの持つ膨大な計算資源を利用して、解析アルゴリズムの開発をより加速する。
小型NGSと本研究で構築されたアルゴリズムの組み合わせにより、チェアサイドにおいて組織採取時に即座にサンプル調整し、従来型のベンチトップ次世代シーケンサーがなくてもノート型パソコンがあればどこでも迅速検査を実施できるため、僻地やクリニックなどでも正確な細菌叢検査を実施することが可能となり、難治性口腔内感染症に悩まされている患者・医療者の双方にとって大きな意義を持つと考えられる。

次年度使用額が生じた理由

今年度前半において、実験サンプルの採取スケジュールが予定より遅延したため、試薬・消耗品・解析費用が予定よりも少なかったため、次年度使用額が生じた。年度後半で、予定通り実験サンプルの入手が完了したものの、解析作業が今年度前半にずれ込んだため、次年度に当該予算分を使用予定である。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 図書 (3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Porphyromonas gingivalis Administration Induces Gestational Obesity, Alters Gene Expression in the Liver and Brown Adipose Tissue in Pregnant Mice, and Causes Underweight in Fetuses2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S.、Hatasa M.、Ohsugi Y.、Tsuchiya Y.、Liu A.、Niimi H.、Morita K.、Shimohira T.、Sasaki N.、Maekawa S.、Shiba T.、Hirota T.、Okano T.、Hirose A.、Ibi R.、Noritake K.、Tomiga Y.、Nitta H.、Suzuki T.、Takahashi H.、Miyasaka N.、Iwata T.、Katagiri S.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

      巻: 11 ページ: 745117

    • DOI

      10.3389/fcimb.2021.745117

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Treatment of Peri-implantitis Caused by Malpositioning and an Extra Implant: A Case Report2022

    • 著者名/発表者名
      Shiba Takahiko、Katagiri Sayaka、Komatsu Keiji、Nemoto Takashi、Takeuchi Yasuo、Chen Bo、Zhou Yongsheng、Iwata Takanori
    • 雑誌名

      The International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry

      巻: 42 ページ: e15~e20

    • DOI

      10.11607/prd.4800

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrimination of Bacterial Community Structures among Healthy, Gingivitis, and Periodontitis Statuses through Integrated Metatranscriptomic and Network Analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Takashi、Shiba Takahiko、Komatsu Keiji、Watanabe Takayasu、Shimogishi Masahiro、Shibasaki Masaki、Koyanagi Tatsuro、Nagai Takahiko、Katagiri Sayaka、Takeuchi Yasuo、Iwata Takanori
    • 雑誌名

      mSystems

      巻: 6 ページ: e00886-21

    • DOI

      10.1128/mSystems.00886-21

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of Periodontal Bacteria of Edo and Modern Periods Using Novel Diagnostic Approach for Periodontitis With Micro-CT2021

    • 著者名/発表者名
      Shiba Takahiko、Komatsu Keiji、Sudo Takeaki、Sawafuji Rikai、Saso Aiko、Ueda Shintaroh、Watanabe Takayasu、Nemoto Takashi、Kano Chihiro、Nagai Takahiko、Ohsugi Yujin、Katagiri Sayaka、Takeuchi Yasuo、Kobayashi Hiroaki、Iwata Takanori
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fcimb.2021.723821

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Association between periodontal bacteria and degenerative aortic stenosis: a pilot study2021

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Akihisa、Katagiri Sayaka、Kawashima Hideyuki、Nagura Fukuko、Nara Yugo、Hioki Hirofumi、Nakashima Makoto、Sasaki Naoki、Hatasa Masahiro、Maekawa Shogo、Ohsugi Yujin、Shiba Takahiko、Watanabe Yusuke、Shimokawa Tomoki、Iwata Takanori、Kozuma Ken
    • 雑誌名

      Journal of Periodontal & Implant Science

      巻: 51 ページ: 226~238

    • DOI

      10.5051/jpis.2006040302

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-surgical treatment for periodontitis and peri-implantitis: longitudinal clinical and bacteriological findings?A case report with a 7-year follow-up evaluation2021

    • 著者名/発表者名
      Shiba Takahiko、Watanabe Takayasu、Komatsu Keiji、Koyanagi Tatsuro、Nemoto Takashi、Ohsugi Yujin、Michi Yasuyuki、Katagiri Sayaka、Takeuchi Yasuo、Ishihara Kazuyuki、Iwata Takanori
    • 雑誌名

      SAGE Open Medical Case Reports

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1177/2050313X211029154

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Patient‐specific establishment of bacterial composition within the peri‐implant microbiota during the earliest weeks after implant uncovering2021

    • 著者名/発表者名
      Shimogishi Masahiro、Watanabe Takayasu、Shibasaki Masaki、Shiba Takahiko、Komatsu Keiji、Nemoto Takashi、Ishihara Kazuyuki、Nakano Yoshio、Iwata Takanori、Kasugai Shohei、Nakagawa Ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Periodontal Research

      巻: 56 ページ: 964~971

    • DOI

      10.1111/jre.12898

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of digital prosthodontics and connective tissue grafting in the management of peri-implant mucosal recession around a malpositioned 1-piece implant: A clinical report2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Jingwen、Liu Qi、Shiba Takahiko、Ji Chao、Iwata Takanori、Jiang Ting
    • 雑誌名

      The Journal of Prosthetic Dentistry

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.prosdent.2021.03.013

    • 査読あり
  • [学会発表] 結紮誘導歯周炎モデルマウスを用いたダイオードレーザー照射による歯周炎抑制効果2022

    • 著者名/発表者名
      大杉勇人、畑佐将宏、下平剛、芝多佳彦、駒津匡二、土谷洋輔、福場駿介、新見ひろみ、森田和機、片桐さやか、岩田隆紀、青木章
    • 学会等名
      第33回日本レーザー歯学会
  • [学会発表] 細胞シート技術を用いた歯周組織の再生2022

    • 著者名/発表者名
      岩田隆紀
    • 学会等名
      第5回大型医療研究推進フォーラム
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-level Er:YAG laser irradiation induced alteration of gene expression in rat calvarial osteogenic cells2021

    • 著者名/発表者名
      Shimohira T, Niimi H, Ohsugi Y, Tsuchiya Y, Morita K, Yoshida S, Hatasa M, Shiba T, Kadokura H, Yokose S, Katagiri S, Iwata T, Aoki A.
    • 学会等名
      Dental Laser Virtual Scientific Conference 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Sequential microarray analysis of Er:YAG laser ablated bone tissue2021

    • 著者名/発表者名
      Ohsugi Y, Katagiri S, Niimi H, Hatasa M, Watanabe K, Shimohira T, Mizutani K, Kadokura H, Yokose S, Iwata T, Aoki A.
    • 学会等名
      The 99th General Session of the IADR
    • 国際学会
  • [学会発表] 国際セッション「歯周組織再生療法の変遷と細胞治療」2021

    • 著者名/発表者名
      岩田隆紀
    • 学会等名
      第24回日本歯科医学会学術大会
    • 国際学会
  • [学会発表] Porphyromonas gingivalisは妊娠中の母体の肥満と胎仔の低体重を引き起こす2021

    • 著者名/発表者名
      吉田澄子、畑佐将宏、片桐さやか、大杉勇人、土谷洋輔、新見ひろみ、下平剛、劉安豪、森田和機、佐々木直樹、前川祥吾、芝多佳彦、新田浩、岩田隆紀
    • 学会等名
      第64回秋季日本歯周病学会
  • [学会発表] 歯周病と令和時代の口腔セルフケア2021

    • 著者名/発表者名
      岩田隆紀
    • 学会等名
      第64回秋季日本歯周病学会
  • [図書] 歯科衛生士・歯科助手 おしごとハンドブック2022

    • 著者名/発表者名
      岩田隆紀、水谷幸嗣、岩野義弘、松浦孝典
    • 総ページ数
      256
    • 出版者
      クインテッセンス出版
  • [図書] 月刊糖尿病 特集 糖尿病とNAFLD/NASH2021

    • 著者名/発表者名
      畑佐将宏、吉田澄子、片桐さやか、岩田隆紀
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      テルモ株式会社
  • [図書] Pharma Media 特集 再生医療への期待-各疾患領域における現状と展望2021

    • 著者名/発表者名
      岩田隆紀
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      メディカルレビュー社
  • [備考] 東京医科歯科大学歯周病学分野

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/dent/peri/peri-J.htm

  • [備考] 研究情報データベース

    • URL

      https://reins.tmd.ac.jp/html/100025631_ja.html

  • [産業財産権] 組織再生細胞シート、製造方法及びその利用方法2021

    • 発明者名
      森田和機、坂井秀昭、岩田隆紀、岡野光夫
    • 権利者名
      森田和機、坂井秀昭、岩田隆紀、岡野光夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-188106

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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