研究者は、関節リウマチ患者から採取したサンプルで歯周病に関連する細菌を追跡することにより、関節炎の再燃と歯周炎との関係を発見しました。これは、自己免疫性炎症性疾患の治療法の開発につながる可能性があります。
ライス大学の研究者は、破棄されたデータの中に、研究を正しい方向に向ける重要な情報を発見しました。
定期的な歯科検診により、関節痛が軽減される可能性があります。 ライス大学の計算生物学者である Vicky Yao が、関節リウマチに苦しむ個人から採取したサンプルに歯周病に関連する細菌が存在することを発見したとき、彼女はそれをどう判断したらよいかわかりませんでした。
彼女の発見は、関節炎の再燃と歯周炎との相関関係を確立する一連の実験に火をつけました。 研究成果が雑誌に掲載されました サイエンス トランスレーショナル メディシン.
Vicky Yao は、ライス大学のコンピューター サイエンスの助教授です。 クレジット: Ruth Dannenfelser/ライス大学
この 2 つの状態の関係を追跡することは、関節の内層を攻撃し、心臓、肺、および眼の問題を引き起こす可能性がある自己免疫性炎症性疾患である関節リウマチの治療法の開発に役立つ可能性があります。 この研究につながったアプローチは、がんなどの他の疾患の状況でも有益であることが証明される可能性があります。
「生きている生物やペトリ皿で培養された細胞や組織から実験で収集されたデータは、仮説を確認するために非常に重要ですが、同時に、このデータには、すぐに導き出せるよりも多くの情報が含まれている可能性があります」と Yao 氏は述べています。
ヤオの予感は、臨床研究の准教授でありリウマチ専門医であるダナ・オレンジと、ロックフェラー大学およびハワード・ヒューズ医学研究所の教授で主治医であるボブ・ダーネルによって関節リウマチ患者から収集されたデータを詳しく調べたときに確認されました。
Yao は、関節リウマチの再発時の遺伝子発現の変化を追跡する別のプロジェクトで、Orange などと協力していました。
「Orange は Darnell と協力して、定期的に関節炎患者からデータを収集すると同時に、再発がいつ発生したかを監視しました」と Yao 氏は述べています。 「おそらく、このデータをさかのぼって見ることで、何らかのパターンが明らかになり、関節炎が悪化する原因についての手がかりが得られるだろうという考えでした.
「私がそのプロジェクトに取り組んでいる間、私はこの講演に行きました。本当にクールだと思ったのは、無視されたり捨てられたりするデータの中に微生物の痕跡を実際に見つけることができることを指摘したからです. 人間のサンプルを見ていますが、浮遊している微生物のスナップショットが得られます。 私はこれに興味をそそられました。」
関節リウマチ (RA) における歯周炎症の役割について提案されたモデル。 歯周炎症は、NETosis として知られる免疫応答メカニズムの一部として放出される酵素によって引き起こされる歯肉縁上細菌の化学変化に関連しています。 この化学変化は、細菌抗原を分子タグで「装飾」します。 歯周炎と炎症は、口の内側を覆っている粘膜の破れを引き起こし、タグ付けされた細菌抗原を血液中に放出する可能性があります. その結果、これらの分子タグを標的とする抗体が活性化され、タグ付けされた抗原に結合またはトラップして、免疫複合体として知られる分子を形成します。 免疫複合体と形質芽細胞は、滑膜としても知られる関節組織に沈着し、その炎症に寄与します。 口腔菌血症のエピソードが繰り返されると、自己免疫反応が高まり、関節組織に影響を与えます。 クレジット: ダナ オレンジとビル ロビンソン
Yao 氏が調べたところ、再燃前に患者間で一貫して変化していたサンプル中の細菌は、主に歯周病に関連するものであることがわかりました。
「ヒトサンプル中の微生物を検出できるこのツールに興味がありました。 それは、無料で、データに関する追加の視点を得られるようなものでした」と Yao 氏は言います。 「当時、私は微生物データについてはまったく取り組んでいなかった。 それ以来、Dana はこの専門知識をすべて活用し、これらの細菌を研究している人々と集まりました。
「これについて話し合っていたときに浮かんだことの1つは、関節リウマチの再燃を防ぐのに役立つある種のうがい薬を処方できたらどんなにクールだろうということでした.
2019 年にライスに入社して以来、ヤオの焦点は癌研究に移っています。 通常は無視されるか破棄されるデータの意味のある情報を発見したことで、Yao 氏はがん患者のデータを調べる際に同様のアプローチを取るようになりました。
「人間のサンプルに含まれる微生物の痕跡のマイニングで他に何が見つかるのか、本当に興味を持ちました」と Yao 氏は述べています。 「現在、私たちは癌の研究において同様のことを行っています。
「ここでの希望は、癌に関連するいくつかの興味深い微生物またはウイルスのサインを見つけた場合、追求すべき生産的な実験の方向性を特定できることです. たとえば、腫瘍があると、私たちが認識する特定の微生物の温床が作られる場合、その知識を、より早期に、または侵襲性が低く費用のかからない方法で癌を診断する手段として使用できる可能性があります。 または、生存率と非常に強い関連性を持つ微生物があれば、予後を助けることができます. そして、実験が特定の間の因果関係を確認した場合[{” attribute=””>virus or bacteria and a type of cancer, then, of course, that could be useful for therapeutics.”
One of the better-known examples of a pathogen associated with cancer is the human papillomavirus (HPV). Yao used this well-documented connection to verify her approach.
“When we did the same exercise looking at cervical cancer tumor samples, we consistently detected the virus,” she said. “It’s a nice proof-of-principle finding that shows that the presence of specific pathogens can be meaningful for certain types of cancer.
“I’m really interested in using computational approaches to bridge the gap between available experimental data and ways to interpret it. Computational analysis is a way to help interpret data and prioritize hypotheses for clinicians or experimental scientists to test.”
Reference: “Oral mucosal breaks trigger anti-citrullinated bacterial and human protein antibody responses in rheumatoid arthritis” by R. Camille Brewer, Tobias V. Lanz, Caryn R. Hale, Gregory D. Sepich-Poore, Cameron Martino, Austin D. Swafford, Thomas S. Carroll, Sarah Kongpachith, Lisa K. Blum, Serra E. Elliott, Nathalie E. Blachere, Salina Parveen, John Fak, Vicky Yao, Olga Troyanskaya, Mayu O. Frank, Michelle S. Bloom, Shaghayegh Jahanbani, Alejandro M. Gomez, Radhika Iyer, Nitya S. Ramadoss, Orr Sharpe, Sangeetha Chandrasekaran, Lindsay B. Kelmenson, Qian Wang, Heidi Wong, Holly L. Torres, Mark Wiesen, Dana T. Graves, Kevin D. Deane, V. Michael Holers, Rob Knight, Robert B. Darnell, William H. Robinson and Dana E. Orange, 22 February 2023, Science Translational Medicine.
DOI: 10.1126/scitranslmed.abq8476
The study was funded by the National Institutes of Health, the National Science Foundation, the Robertson Foundation, Rockefeller University, the Bernard and Irene Schwartz Foundation, the Iris and Jungming Le Foundation, Rockefeller Clinical and Translational Science Award Program Pilot Award, the Rheumatology Research Foundation and the National Cancer Institute.