口腔菌斑性疾病“核心微生物组”的遗传本质及致病机制

Human microbiome studies have shed new lights into the etiology of oral infections. However, it remains not well understood how the disease outcomes are influenced or defined by the spatiotemporal variation, phylogenetic resolution, subcellular mechanisms, and relative contribution of the ‘disease microbiota’. These challenges are due to key technical barriers such as unculturablility of microbes, in ability to assess in situ function of microbes and the limitations of animal models. To tackle these key challenges, this proposal will identify the recipes of the core microbiota of oral infections, probe the mechanism of pathogenesis and validate their pothogenic roles in human populations. The single-cell Raman spectroscopy, Raman-activated cell sorting, single-cell genome/transcriptome and metagenomic approaches will be employed on biofilm models, animal models and human models of oral infections, so as to identify the genetic foundation and pathogenesis of the core disease microbiota. Furthermore, the recipe of core disease microbiota will be tested at animals and human models to probe the link between disease and individual or collective members of the microbiota, which might lead to new strategies for the early diagnosis and therapy of oral infections. Such efforts that combined data mining and biological validation should further elucidate the etiology of oral infections and might also demonstrate new routes and new methods for the many emerging human microbiome studies.

微生物组研究为口腔菌斑性疾病研究提出一条新的思路，但疾病微生物组与菌群的时空变化规律、种系发生层面、细胞功能机制、与宿主因素的相对贡献等因素的关联尚不清楚，其原因可归结为难培养微生物、菌群原位功能测量、动物模型的局陷性等技术瓶颈。针对这些关键问题，本项目以口腔感染性疾病“核心微生物组”的配方确定、机制研究、人群验证为主线，以口腔感染性疾病的生物膜模型、动物模型、人群模型为载体，依托微生物单细胞拉曼表型分析分选、单细胞基因组/转录组和元基因组/元转录组等技术，深入挖掘该微生物组的遗传本质及致病机制。进而通过“核心微生物组”配方在动物模型和人群中的应用，探讨核心微生物组中整体与个体与疾病的关联，从而为口腔感染性疾病的早期诊断和群体防治提供新的策略和手段。这些大数据挖掘和生物学验证紧密结合的努力将进一步揭示菌斑性疾病的发生机制，也将为方兴未艾的人体微生物组学研究开拓新路线和新方法。

微生物组研究为口腔菌斑性疾病研究提出一条新的思路，但疾病微生物组与菌群的时空变化规律、种系发生层面、细胞功能机制、与宿主因素的相对贡献等因素的关联尚不清楚，其原因可归结为难培养微生物、菌群原位功能测量、动物模型的局陷性等技术瓶颈。针对这些关键问题，本项目以口腔感染性疾病“核心微生物组”的配方确定、机制研究、人群验证为主线，以口腔感染性疾病的生物膜模型、动物模型、人群模型为载体，依托微生物单细胞拉曼表型分析分选、单细胞基因组/转录组和元基因组/元转录组等技术，深入挖掘该微生物组的遗传本质及致病机制。进而通过“核心微生物组”配方在动物模型和人群中的应用，探讨核心微生物组中整体与个体与疾病的关联，从而为口腔感染性疾病的早期诊断和群体防治提供新的策略和手段。这些大数据挖掘和生物学验证紧密结合的努力将进一步揭示菌斑性疾病的发生机制，也将为方兴未艾的人体微生物组学研究开拓新路线和新方法。该项目对口腔菌斑性疾病核心微生物组的遗传本质及致病机制进行了系列研究。在口腔常见的龋病、牙周病的发生发展规律及防治有所发现。基于口腔菌群的婴幼儿龋病预警模型研究，发现小韦荣菌等4类菌为低龄儿童龋的核心微生物组；而具核酸杆菌与牙周炎密切相关，构建了“牙龈卟啉单胞菌”等4类菌为牙周炎的核心微生物菌。研究了牙龈卟啉单胞菌等核心致病菌的致病机制，提出了对口腔龋病与牙周病致病因素及致病菌的新认识。同时进行了口腔龋病“核心微生物组”的人群验证，验证了龋病的发生发展中的规律。研究完善了口腔微生物资源库，建立了口腔系列微生物在口腔特异性疾病的研究模型，改良了其检测技术。研究发现特别是产碱的小韦荣菌在龋病中的作用，对龋病，特别是儿童龋病的预防及治疗有重要的指导价值，而对牙周病核心微生物组的筛选对牙周病的防治也有指导价值。其余研究提出了全生命周期的龋病管理的理念，为学界接受推广。