Dental Tribune Japan

むし歯の発生と予防に関する新たな知見

By Iveta Ramonaite, Dental Tribune International
April 14, 2021

香港(中国)・カリフォルニア州バークレー(米国):中国の研究者を中心とした研究では、口腔内細菌叢が全身の健康に及ぼす影響について調べました。その結果、口腔内に多く存在する細菌「ストレプトコッカス・ミュータンス」が放出する新規の微生物小分子が、う蝕の発生に関連していることを発見しました。今回の研究で得られた新たな知見は、う蝕を予防する方法を見つけるための新たな研究を行う科学者たちの助けとなるでしょう。

虫歯は、私たちの口腔内と全身の健康を脅かす、古くからあるジレンマです。世界保健機関(WHO)によると、世界では約23億人が永久歯のむし歯に悩まされ、5億3千万人以上の子どもたちが乳歯のむし歯に悩まされているといいます。また、中低所得国の多くでは、人口の都市部への移動や生活環境の変化に伴い、口腔疾患の有病率が増加し続けていると指摘しています。

デンタルトリビューンインターナショナル(DTI)は以前、ザーサイやベリー類のエキスを食べたり、二重光フォトダイナミックセラピーを利用したりする等、少し変わった対策をとることが予防につながると報告しています。しかし、むし歯の本当の原因についてはどのくらいわかっているのでしょうか?

今回の研究では、有機酸を産生し、う蝕の主な原因の1つである細菌「ストレプトコッカス・ミュータンス」のバイオフィルム形成を調べました。カリフォルニア大学バークレー校化学・生物分子工学科の准教授であるWenjun Zhang博士は、DTIに次のように述べています。「ストレプトコッカス・ミュータンスは長い間、口腔内の主要な病原体の1つとして認識されてきましたが、さまざまな臨床分離株のゲノム配列を調べた結果、特殊な二次代謝産物を生産する大きな可能性があることがわかりました。」

ストレプトコッカス・ミュータンスのバイオフィルム形成に関与する高分子化合物についてはこれまでに広く研究されていますが、ストレプトコッカス・ミュータンスのバイオフィルム形成における低分子二次代謝産物の正体と機能については、まだほとんど知られていません。そこで研究者らは、このギャップを埋めることを目的としました。

「私は長年にわたり、海洋生物のバイオフィルムと海洋動物の相互作用を研究してきました。このような相互作用は、バイオフィルム内の微生物が生成する化学分子を介して行われることが多いため、バイオフィルムの発達や動物の反応に影響を与える分子を特定することが、私たちの取り組みの1つです。」と、共著者である香港科技大学海洋科学科主任教授のPeiyuan Qian博士は説明しました。

「この10年間、私たちはゲノムマイニングを用いた化合物探索により、微生物からの化学シグナルを特定し、大腸菌からのゲノトキシン(コリバクチン)の特定、新しい抗生物質の開発、新薬のリード化合物の発見など、いくつかのブレークスルーを実現してきました。」と彼は続けました。

「バイオフィルムを形成する細菌が関連分子を産生するのを防ぐことができれば、歯垢の形成を防ぐことができる」-香港科技大学のPeiyuan Qian博士より

バイオフィルム形成の分子メカニズムに共通の関心を持っていたQian氏とそのチームは、ここ数年、Zhang氏と緊密に協力してきました。今回の共同研究は論理的なステップでした。「海の自然のバイオフィルムから人間の健康に関連するバイオフィルムへと、我々の研究を自然に発展させることができました。」と彼は説明しています。

今回の研究では、5つの分子と生合成経路の遺伝子群を同定しました。その結果、5つの分子のうちの1つがストレプトコッカス・ミュータンスに取り付いて、細菌細胞の水分子への吸着力を低下させ、細胞が塊を形成する能力を促進することがわかりました。「私たちは、ストレプトコッカス・ミュータンスの一部の分離株が、特殊な代謝物である『mutanofactin-697』を産生することを発見しました。この分子は、ストレプトコッカス・ミュータンスの細胞や細胞外のDNAに結合し、細菌の疎水性を高め、細菌の接着とそれに続くバイオフィルムの形成を促進します」とZhang氏は説明しています。

今回の研究成果の重要性について、Qian氏は「う蝕の予防に大きく貢献できる」と説明しています。同氏は、「歯垢の中のバイオフィルムに匿われている細菌は、歯のエナメル質を攻撃する大量の酸を解き放ちます。バイオフィルムを形成する細菌が関連分子を産生するのを防ぐことができれば、歯垢の形成を防ぐことができます。」と述べました。

「『Mutanofactin』は、むし歯菌ストレプトコッカス・ミュータンスの接着およびバイオフィルム形成を促進する」と題されたこの研究は、Nature Chemical Biology誌のオンライン版に先行して2021年3月4日に掲載されました。

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