フソバクテリア・ヌクレアタムのバイオフィルム架橋タンパク質であるFomAを標的とした口臭ワクチン

Halitosis vaccines targeting FomA, a biofilm-bridging protein of fusobacteria nucleatum.

抄録

口臭は、程度の差こそあれ、世界人口の半数以上に影響を及ぼしていると推定されている。口臭の85％以上は口腔内の細菌感染に起因する。口臭は主に、細菌が硫化水素やメチルメルカプタンなどの揮発性硫黄化合物（VSC）を産生することに起因する。現在までのところ、口腔内の悪臭を除去するための主な治療法には、抗生物質や抗菌剤を併用した歯周病治療や、歯や舌のクリーニングを含む機械的アプローチがある。これらの治療法は、一時的にVSCを減少させるかもしれないが、毒性を発生させ、耐性株を増加させ、ヒト常在菌叢のバランスを崩す危険性がある。したがって、口臭に対する代替治療法を開発する必要がある。プラークバイオフィルムは、口腔内細菌が共凝集する際にアミノ酸から代謝されるVSCを生成する主な原因である。したがって、細菌の共凝集を阻害することは、歯周炎や口臭などのバイオフィルムに関連する様々な口腔疾患を予防する可能性がある。グラム陰性嫌気性口腔細菌であるFusobacterium nucleatum (F. nucleatum)は、口臭に関連する主要な細菌株である。F.ヌクレアタムは他の細菌とともに口腔内で凝集し、プラークバイオフィルムを形成して口臭の原因となる。F. nucleatumの主要な外膜タンパク質であるFomAは、歯周ポケット内でPorphyromonas gingivalis（P.gingivalis）などの他の口腔病原性細菌を勧誘する。F. nucleatumのFomAを標的とした口臭ワクチンは、F. nucleatumとP. gingivalisの種間相互作用によって引き起こされる細菌の共集合、バイオフィルム、VSCsの産生、歯肉炎症の亢進を有意に抑制した。このことは、F. nucleatumのFomAが細菌のバイオフィルム形成とそれに関連する病原性に対するワクチンや薬剤の開発の標的となる可能性を示唆している。

Halitosis (bad breath) is estimated to influence more than half of the world's population with varying degree of intensity. More than 85% of halitosis originates from oral bacterial infections. Foul-smelling breath mainly results from bacterial production of volatile sulfur compounds (VSCs) such as hydrogen sulfide and methyl mercaptan. To date, major treatments for elimination of oral malodor include periodontal therapy combined with antibiotics or antimicrobial agents, and mechanical approaches including tooth and tongue cleaning. These treatments may transiently reduce VSCs but carry risks of generating toxicity, increasing resistant strains and misbalancing the resident human flora. Therefore, there is a need to develop alternative therapeutic modalities for halitosis. Plaque biofilms are the principal source for generating VSCs which are originally metabolized from amino acids during co-aggregation of oral bacteria. Blocking the bacterial coaggregation, therefore, may prevent various biofilm-associated oral diseases such as periodontitis and halitosis. Fusobacterium nucleatum (F. nucleatum), a Gram-negative anaerobe oral bacterium, is a main bacterial strain related to halitosis. Aggregation of F. nucleatum with other bacteria to form plaque biofilms in oral cavity causes bad breath. FomA, the major outer membrane protein of F. nucleatum, recruits other oral pathogenic bacteria such as Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis) in the periodontal pockets. A halitosis vaccine targeting F. bacterium FomA significantly abrogates the enhancement of bacterial co-aggregation, biofilms, production of VSCs, and gum inflammation mediated by an inter-species interaction of F. nucleatum with P. gingivalis, which suggests FomA of F. nucleatum to be a potential target for development of vaccines or drugs against bacterial biofilm formation and its associated pathogenicities.