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青岛能源所合作发明基于口腔菌群的儿童龋病预警策略

微生物群落在地球上无处不在,可否将其作为天然的“生物传感器”,来预测和预警人体和自然环境的病变,从而防患于未然?近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心与中山大学光华口腔医学院的合作团队,示范了一种基于人体共生菌群的疾病风险评估与预警策略。相关成果在线发表于Cell Host & Microbe (Teng, et al, Cell Host & Microbe, 2015)。

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龋病是现代人类社会最普遍的感染性疾病,也是社会和经济负担最沉重的疾病之一。婴幼儿龋(Early Childhood Caries;ECC)是儿童中最普遍的感染性疾病,影响着世界上60%-90%的学龄儿童。ECC导致牙齿组织的缺损乃至整个牙齿缺失,可引发一系列感染和剧烈疼痛,而且还大幅提高了成年后的患龋风险。同时ECC还影响咀嚼功能和口颌发育,甚至导致错颌畸形,从而严重影响患者生活质量。尤其关键的是,一旦症状发生,ECC就难以逆转,因此ECC的风险评估和预警策略一直是业界的研究重点。


中山大学光华口腔医学院和青岛能源所单细胞中心联合培养的博士研究生滕飞等研究人员,基于口腔内不同部位菌群分布的规律,监测了龋病发生、龋病进展和健康对照这三组、共五十名4到6岁儿童的龈上牙菌斑和唾液菌群,发现菌群变化与儿童年龄密切相关,而且先于龋病症状的出现。


通过区分与年龄和疾病状态分别相关的微生物,研究人员发明了“龋病的菌群指数 (Microbial Indicators of Caries;MiC)”。MiC能够在临床症状尚未出现时,以81%的准确率预测ECC的发病。与口腔微生物计数法、唾液化学特征检测、个体基础口腔状况评估、个人情况问卷调查(如个人卫生习惯)等目前常用的龋病风险评估方法相比,MiC不依赖于牙医或患者之主观判断、也不依赖于细菌培养,因此在准确性、客观性、可重复性、可比较性等方面具有核心优势。


该研究还发现,在健康儿童中,口腔菌群的发育带有明显的宿主生理年龄特征,因此,研究人员提出了“口腔菌群年龄(Oral Microbiota Age)”这一概念。健康儿童的“口腔菌群年龄”与其生理年龄大体保持一致,但在ECC风险升高乃至发病的儿童中,其“口腔菌群年龄”则显著偏离了儿童生理年龄。因此“口腔菌群年龄”可用于监测和预警儿童龋齿风险。


由于在人体代谢和发育以及诸多疾病中起着重要甚至不可或缺的作用,人体共生菌群亦被称之为人体第二基因组(The Second Human Genome)。利用人体第二基因组来诊断和预测慢性疾病正在成为国际研究热点,然而报导的先例还很少。因此,这一研究发明的基于口腔菌群的龋病风险评估和预警策略,对于其它人体部位乃至海洋、土壤等自然环境的微生物组研究具有重要启示。


该研究由青岛能源所单细胞中心主任徐健和中山大学光华口腔医学院教授凌均棨主持完成。青岛市立医院和美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员也参与了该研究。


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