致龋相关功能基因组的筛选及其致龋机制的研究

Dental caries is a chronic, progressive and infectious disease. Oral microorganisms colonization on tooth surfaces has been recognized in the etiology and pathogenesis of dental caries. The present study is mostly limited to the structure of oral microbial group and lack of overall functional genes expression in oral micro-ecological in caries disease. Our research groups have already use 454 pyrosequencing to analyze the diversity of the children's saliva and dental plaque microbiota, and the microbial community structure of dental plaque from different caries state. In this study, a series of experiments at biological level were performed to get in early caries disease related bacteria distribution based on information. Further, we apply high-throughput Illumina sequencing technology and micro-macro genomics research methods of molecular ecology to system study high caries and no caries children saliva and the plaque. Using real-time fluorescent quantitative PCR technology, combined with bacteria metabonomics method to find the caries related new functional genes, construct the caries disease candidate function gene transformant animal model and explore relevant candidate gene function in caries disease. Further clarifying the occurrence and development process in caries disease, provide scientific basis for the early warning and prevention of caries disease.

龋病是多种细菌作用为主的牙齿硬组织慢性破坏性疾病。目前国内外研究仅限于对口腔微生物组的结构分析，但尚缺乏对口腔微生态整体功能基因在龋病发生过程中的系统研究。前期工作中本课题组已利用454焦磷酸测序分析了儿童唾液和菌斑中细菌的多样性，还分析了龋病不同阶段牙菌斑的微生物组结构变化。现拟在前期所获得的龋病相关菌信息和功能基因预实验的基础上，进一步应用分子微生态学和宏基因组学的研究方法，采用Illumina高通量测序技术，系统研究高龋和无龋儿童唾液和菌斑中的致龋相关功能基因组，发现致龋相关新的功能基因并揭示已知基因的新功能，构建龋病候选功能基因转化株的动物模型，利用实时荧光定量PCR技术，精确定量具有黏附功能的转化株的数量，结合细菌代谢组学方法，探索相关候选功能基因在龋病发生发展过程中的作用机理，进一步阐明龋病的发生发展过程，为龋病的早期预警和治疗提供科学依据。

致龋相关功能基因组的筛选及其致龋机制的研究，该课题由陈晖教授担任项目负责人，该项目2014年获得基金委资助，该团队以在我国发病率高、严重危害儿童健康的龋病为切入点，围绕其发生发展的分子机理进行了系统研究，在龋病的全基因组测序分析、龋病发生的分子网路研究方面取得了优异成绩。通过宏基因组测序系统揭示龋病和健康儿童口腔微生态的结构差异，发现了多个与龋病发生相关的重要细菌菌株，确定了与龋病发生发展相关的重要的功能基因，为揭示龋病的发生发展机理和早期预防提供了重要的分子基础。通过对龋病儿童口腔中富集的功能基因进行聚类分析，我们在分子生物学水平推测龋病发生的可能机制。该成果对鉴别龋病高危人群有重要实际价值，为推动龋病儿童早期预防提供了科学依据。同时，我们对龋病儿童中富集的基因进行筛查，找到了一批参与龋病发生发展的基因为候选基因，并在新的人群中进行鉴定。进一步深入地对这些候选基因进行研究将有助于对龋病分子机理的认识，最终为龋病的预防贡献力量。课题组成员之间密切合作，优势互补，在Frontiers in Microbiology， Microbial Ecology，Oral Disease等杂志发表多篇研究论文，取得两项科技专利，并在多个国际国内会议进行特邀报告和交流，圆满地完成了预定的科学目标，并为今后在更深层次了解儿童龋病发生发展的分子机制，推动儿童龋病的预防提供了很好的基础。