う蝕の活動的な小児における口腔バイオフィルム形成に対する新しい予防戦略：In Vitro研究

New Preventive Strategy against Oral Biofilm Formation in Caries-Active Children: An In Vitro Study.

抄録

クオラムクエンチング（QQ）とは、細菌のコミュニケーション、すなわちクオラムセンシング（QS）を阻害することである。QSは、う蝕原性バイオフィルム内で見られるような複雑な細菌群集におけるバイオフィルム形成と表現型を制御する上で重要なメカニズムである。QQのアプローチはバイオマスを効果的に減少させることが示されているが、口腔内の多細菌バイオフィルムの分類学的組成に与える影響に関する知見はまだ少ない。ここでは、バイオフィルムのバイオマス産生および分類学的組成に対するQQラクトナーゼAii20Jの影響を調査した。齲蝕のない小児10名と齲蝕のある小児10名から歯肉縁上プラークサンプルを採取し、in vitroでバイオフィルムを形成するために培養した。クリスタルバイオレットアッセイにより評価したところ、Aii20J曝露によりバイオマスが有意に減少した。16S rRNA遺伝子アンプリコンシークエンシングを用いた分類学的プロファイリングでは、属レベルでの細菌組成に有意な変化は認められなかった。興味深いことに、種レベルでは、Aii20J処理により、and.両者ともpH緩衝酵素（それぞれアルギニンデイミナーゼとウレアーゼ）を発現しており、アンモニア産生を触媒し、それによって局所のpHを上昇させ、バイオフィルムのう蝕原性を打ち消す可能性がある。本研究の限界の範囲内ではあるが、今回の知見はQQのバイオフィルム調整能力を証明するものであり、生物多様性生態系における恒常性回復のための代替戦略に関する新たな知見を提供するものである。

Quorum quenching (QQ) is the inhibition of bacterial communication, i.e., quorum sensing (QS). QS is a key mechanism in regulating biofilm formation and phenotype in complex bacterial communities, such as those found within cariogenic biofilms. Whereas QQ approaches were shown to effectively reduce biomass, knowledge of their impact on the taxonomic composition of oral polymicrobial biofilms remains scarce. Here, we investigate the effect of the QQ lactonase Aii20J on biomass production and taxonomical composition of biofilms. We collected supragingival plaque samples from 10 caries-free and 10 caries-active children and cultured them to generate in vitro biofilms. We describe significant biomass reductions upon Aii20J exposure, as assessed by crystal violet assays. Taxonomical profiling using 16S rRNA gene amplicon sequencing revealed no significant changes in bacterial composition at the genus level. Interestingly, at the species level Aii20J-treatment increased the abundance of and . Both and express pH-buffering enzymes (arginine deiminase and urease, respectively) that catalyze ammonia production, thereby potentially raising local pH and counteracting the biofilm's cariogenic potential. Within the limitations of the study, our findings provide evidence of the biofilm-modulating ability of QQ and offer novel insights into alternative strategies to restore homeostasis within dysbiotic ecosystems.