細菌は絶えず進化して生き延びている。それは彼らにとっては素晴らしいが、抗生物質を必要としたことのある人間にとってはあまり嬉しくない。この絶え間ない適応の大きな結果の一つは、多くの有害な微生物が抗生物質や消毒剤に耐性を持ち、医学や公衆衛生に深刻な課題をもたらしていることだ。しかし、すべての細菌が危険なわけではない。実際、多くは人体の健康維持に不可欠であり、だからこそ科学者たちは、細菌を単に破壊しようとするのではなく、その行動に影響を与えることが可能かどうかを探っている。革新的なアイデアだ、わかってる。
人間の口の中では、細菌はほぼ常にコミュニケーションを取っている。約700種の細菌が生息し、多くはクオラムセンシングと呼ばれるプロセスを通じて化学メッセージを交換する。これらの微生物の中には、N-アシルホモセリンラクトン（AHL）と呼ばれるシグナル分子を使って通信するものもいる。これは、化学者が忘れ去られたギリシャ神の名前にちなんで名付けたような響きだ。生物科学部と歯学部の研究者たちは、これらの細菌シグナルが口腔内マイクロバイオームをどのように形成するか、またそれらのシグナルを妨害することで、有害なプラークの蓄積を防ぎながら健康な細菌を維持できるかどうかを調査した。彼らの発見は、npj Biofilms and Microbiomesに掲載され、最終的には歯科をはるかに超えた治療法に影響を与える可能性がある。
研究チームは、口内細菌の相互作用においていくつかの重要なパターンを発見した。「歯垢は、まるで森林生態系のように順を追って発達します」と、生物科学部准教授で研究の上級著者であるミカエル・エリアス氏は述べた。「ストレプトコッカスやアクチノマイセスなどの先駆種は、単純なコミュニティの初期定着者で、一般的に無害で口腔の健康に関連しています。多様性が増す後期定着者には、歯周病に強く関連するポルフィロモナス・ジンジバリスなどの「レッドコンプレックス」細菌が含まれます。細菌がコミュニケーションに使う化学シグナルを妨害することで、プラークコミュニティを操作し、健康に関連する段階に維持または戻すことができるのです」。
研究者たちはまた、酸素がこれらの細菌メッセージがプラークの成長に与える影響を決定する上で、驚くほど重要な役割を果たすことを発見した。「特に印象的なのは、酸素の利用可能性がすべてを変えることです」と、筆頭著者のラケシュ・シクダー氏は述べた。「好気的条件下でAHLシグナルをブロックすると、より多くの健康関連細菌が見られました。しかし、嫌気的条件下でAHLを添加すると、疾患関連の後期定着者の成長が促進されました。クオラムセンシングは、歯肉線の上下で非常に異なる役割を果たす可能性があり、これは歯周病の治療へのアプローチに大きな影響を与えます」。この発見は、細菌のコミュニケーションが口の中のどこに住んでいるかによって異なる働きをすることを示唆しており、微生物にとっても場所が重要であることを思い出させる。
研究の次の段階では、口内のさまざまな領域や、歯周病の進行度が異なる人々の間で、細菌シグナルがどのように異なるかを調査する。「細菌コミュニティがどのようにコミュニケーションし、組織化するかを理解することで、最終的には歯周病を予防する新しいツールを得られるかもしれません。それは、すべての口腔細菌との戦争を仕掛けるのではなく、戦略的に健康な微生物バランスを維持することによるものです」とエリアス氏は述べた。研究者たちは、この戦略が最終的には口腔衛生を超えて拡大される可能性があると考えている。マイクロバイオームの不均衡（ディスバイオーシス）は、特定の癌を含む全身の多くの疾患に関連している。科学者たちは、これらの発見が、細菌を完全に排除するのではなく、微生物コミュニティをより健康な状態へ導く将来の治療法の基礎を築くのに役立つことを期待している。研究資金は国立衛生研究所から提供された。