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2019 Sep;12(18). E3010. doi: 10.3390/ma12183010.Epub 2019-09-17.


A Literature Review of Metagenomics and Culturomics of the Peri-implant Microbiome: Current Evidence and Future Perspectives.

  • Leonardo Martellacci
  • Gianluca Quaranta
  • Romeo Patini
  • Gaetano Isola
  • Patrizia Gallenzi
  • Luca Masucci
PMID: 31533226 PMCID: PMC6766346. DOI: 10.3390/ma12183010.


近年、口腔内の常在菌叢の未培養部分を調査し、健康な部位と病気の部位のインプラント周囲および歯周病菌叢を解析することを目的として、培養に依存しない様々な分子技術が開発されてきた。最も使用されている技術は、Roche 454 pyrosequencing、Illumina HiSeq/MiSeq、ABI SOLiD、およびIon Torrentです。これらの方法のため、2つの異なるアプローチが利用可能です。メタゲノミクスと16S遺伝子解析です。また、補完的な手法も最近開発された。Culturomicsである。Culturomicsは、非常に迅速な細菌同定を可能にする様々な培養条件で構成されています。このレビューの焦点となる質問は、ヒト(参加者)のインプラント周囲および歯周病マイクロバイオーム(アウトカム)の差動研究(比較)におけるメタゲノミクス、16S遺伝子解析およびキュルトロミックス(介入)の役割を調査するために、PICO形式で開発されたものである。第二の目的は、電流の限界と3つの技術の将来的な応用の特徴付けであった。 : 著者らは、2003年1月1日から2019年6月31日までに3つのデータベース(Web of Science、Scopus、PubMed)で文献検索を行った。最後の検索日は25/08/19であった。メタゲノム解析、カルトロミック解析または16S遺伝子解析を用いた歯周病菌叢およびインプラント周囲菌叢の解析を扱った論文のいずれかのタイプが含まれていた。言語制限は適用されなかった。RCT のバイアスのリスクは Cochrane collaboration のツールを用いて評価し、症例対照研究およびコホート研究は Newcastle-Ottawa スケールで評価した。すべての結果を慎重に評価した結果、本レビューの主要な成果を満足させる研究は見出されなかった。メタゲノム解析および 16S 遺伝子解析のアプローチは口腔内マイクロバイオームの重要な側面を明らかにするのに貢献した。炎症の兆候がなくても歯やインプラントの周囲に細菌が存在することが報告されており、その他の細菌はインプラント周囲バイオフィルムの中でより頻繁に発見されている。歯とインプラントは(たとえ隣接していても)同じマイクロバイオームを共有しているわけではないようで、健康な歯はより多様なマイクロバイオームを持っている。また,喫煙者の口腔内バイオフィルムは,非喫煙者に比べて歯周病原菌が多いことや,地理的な位置や民族性が細菌の構成に関与しているように思われることも強調された.口腔内微生物叢の研究にはまだ適用されていないカルトロミックスは、細菌のレパートリーを増やし、分子法の限界を回避する目的で、異なる培養条件の使用とマトリックス支援レーザー脱離イオン化-飛行時間質量分析法(MALDI-TOF MS)による同定から構成されています。より良い展望と提示されたすべてのアプローチの限界を評価するために、異なる分子技術を比較するさらなる研究が奨励されています。このレビューは、資金提供を受けていません。

In recent years, many different culture-independent molecular techniques have been developed with the aim of investigating the not yet cultivated part of the resident flora of the oral cavity and of analyzing the peri-implant and periodontal flora both in healthy and diseased sites. The most used technologies are Roche 454 pyrosequencing, Illumina HiSeq/MiSeq, ABI SOLiD and Ion Torrent. Due to these methods, two different approaches are available: Metagenomics and the 16S gene analysis. A complementary strategy was also recently developed: Culturomics. Culturomics consists of different culture conditions that allow a very rapid bacterial identification. The focused question of this review was developed in PICO format in order to investigate the role of metagenomics, 16S gene analysis and culturomics (interventions) in the differential study (comparison) of the peri-implant and periodontal microbiome (outcome) in humans (participants). The secondary aim was the characterization of currents limits and future applications of the three techniques. : The authors performed a literature search on three databases (Web of Science, Scopus and PubMed) from 01/01/2003 to 31/06/2019. Date of last search was: 25/08/19. Any type of article dealing with the analysis of periodontal and peri-implant flora with metagenomic, culturomic or 16S gene analysis was included. No language restrictions were applied. Risk of bias for RCT was assessed using the Cochrane collaboration's tool whereas case-control and cohort studies were evaluated through the Newcastle-Ottawa scale. : The initial search resulted in 330 titles in total. After careful evaluation of all results no studies were found to satisfy the primary outcome of the present review. Hence a narrative review dealing with the secondary aim was performed. : Metagenomic and 16S gene analysis approaches contributed in clarifying some crucial aspects of the oral microbiome. Based on the reported evidence some bacteria could be found around teeth and implants even in the absence of signs of inflammation and other species are more frequently found in supragingival peri-implant biofilm. Teeth and implants (even if adjacent) seem not to share the same microbiome and healthy teeth have a more diversified one. The same analyses also highlighted that the oral biofilm of smokers is composed by more periodontopathogen bacteria compared to non-smokers and that geographical location and ethnicity seem to play a role in bacterial composition. Culturomics, which has not yet been applied to the study of oral microbiota, consists of the use of different culture conditions and of the identification by matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) with the aim of increasing the bacterial repertoire and avoiding the limits of molecular methods. In order to better evaluate perspectives and limits of the all presented approaches further studies comparing the different molecular techniques are encouraged. This review received no funding.