牙菌斑微生物组预测儿童龋病发生的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81670979
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1503.牙体牙髓及根尖周组织疾病
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2018-12-31

项目摘要

One key goal of human microbiome projects worldwide is to classify and predict host states based on human microbiota, yet few studies have yet reported successful microbiota-based prediction of future disease outcome, especially for disease onset. Early childhood caries (ECC) is a chronic, polymicrobial infection that is usually irreversible, thus preventive intervention of ECC is of particular importance. However current prevention strategies have been very limited. Recently we showed that specific taxa in plaque microbiota (such as certain Prevotella spp.) are able to define and distinguish a sub-healthy stage that we termed as “Pre-ECC-onset Phase” (PEOP) and thus can be employed to predict ECC onset with 81% accuracy in children. In order to probe the mechanistic foundation of such predicting capability of plaque microbiome, firstly, we will longitudinally sample and multi-dimensionally dissect the plaque microbiota, with particularly high temporal resolution during the PEOP phase, in a cohort of 6-year old child cohort. Those specific “early-alarm microbes” will be identified and validated, based on correlative analysis between the cohort-wide, time-series metagenomics datasets and disease outcomes of individual hosts. Secondly, for the “early-alarm microbes” identified above, a mechanistic model that links their 16S sequences, genomes and metabolic activities to those on the microbiota level will be established, via DNA-probe-based Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) and the single-cell phenotyping-genotyping technologies consisting of single-cell Raman imaging, Raman-activated cell sorting and the coupled single-cell sequencing. Finally, we will extend identification of the ECC-predicting factors during PEOP to the deeper level of specific genes and pathways, by demonstrating the multi-taxon Insertion Sequencing technique (INSeq) of selected Prevotella species/strains in an already established rat cariogenesis model. In summary, the mechanistic foundation of microbiota-based ECC prediction will be interrogated at single-cell resolution under the context of microbiota, by first defining and then focusing on a specific temporal phase of PEOP. These efforts are expected to provide new ways of developing new tools, not just for caries-etiology research but also for preventive intervention of caries in children.
通过菌群进行疾病的生态预警乃至干预是人体微生物组计划的核心目标之一,但成功范例和机制认知尚非常有限。早期儿童龋病是菌群介导、通常不可逆的慢性感染性疾病,我们前期研究发现牙菌斑中特定物种(如若干Prevotella)能定义“龋发生前期”这一亚健康阶段,从而预测龋病发生。为探讨其缘由与机制,首先,将针对典型儿童队列,聚焦“龋发生前期”,通过高频率时间序列元基因组和龋发生的关联分析,精确甄别“龋发生预警物种”;其次,通过序列特异DNA荧光探针和单细胞分析技术(单细胞拉曼成像、分选和与之耦合的单细胞测序)的联用,建立“预警物种”之16S、基因组、个体功能及与菌群功能间的关联模型;最后,以无菌大鼠龋模型和Prevotella为模式,通过多类插入序列突变库筛选技术,在基因水平深入理解其预警原理。本研究聚焦于菌群分析所定义的亚健康阶段,多尺度探讨菌群原位预警作用机理,为龋病病因和预防贡献新思路和新工具。

结项摘要

早期儿童龋病是菌群介导、通常不可逆的慢性感染性疾病, 我们首先考察了不同DNA提取方法,不同高变区的引物以及不同测序平台在我们口腔菌群微生物组研究中的影响,奠定了我们进一步研究牙菌斑预测儿童龋病微生物组研究的基础(Teng F, et al, Yang F*. Sci Rep. 2018);进一步,我们与通过横向纵向复合的研究追踪设计,监测儿童早期龋病发病情况与口腔菌群的关系,重点考察不同人群之间细菌谱系构成差异,构建基于唾液菌属图谱建立的龋病风险评估模型区分健康和龋病者的准确率可高达70%以上 (Fang Yang, et al. Springerplus. 2016; 孙同正等, 杨芳*,华西口腔医学杂志,2018);最后,在应用单细胞技术完成对口腔菌物质代谢研究方面,课题组已经建立了活体单细胞的不同代谢水平表型测定技术,通过氘水的加入可以检测出代谢特定底物的细菌细胞,在不需生物标识物、不需进行外加标记的情况下,定量表征与测定单个活体微生物细胞代谢水平差异。针对不同疑似参与龋病的生物因子以及代谢特定底物的细菌细胞,从而探索不基于牙医主观判断,基于口腔菌群检测而诊断甚至预测儿童龋病的新方法和技术路线。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
青岛市崂山区4470名学龄前儿童口腔健康状况调查分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    华南预防医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刁艳菲;刘丽;唐永平;滕飞;曹阳;李亚芹;郭大伟;杨芳
  • 通讯作者:
    杨芳
Characterization of saliva microbiota's functional feature based on metagenomic sequencing.
基于宏基因组测序的唾液微生物群功能特征表征
  • DOI:
    10.1186/s40064-016-3728-6
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    SpringerPlus
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang F;Ning K;Zeng X;Zhou Q;Su X;Yuan X
  • 通讯作者:
    Yuan X
与重症低龄儿童龋病相关的唾液微生物群落研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    华西口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙同正;滕飞;贾松菠;唐永平;姜明;黄适;袁晓;李晓岚;杨芳
  • 通讯作者:
    杨芳
青岛市4~6岁儿童龋病及其相关危险因素分析
  • DOI:
    10.15956/j.cnki.chin.j.conserv.dent.2018.07.006
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    牙体牙髓牙周病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾松菠;姜明;孙同正;陈正岗;杨芳;滕飞
  • 通讯作者:
    滕飞
低龄儿童龋病相关危险因素研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    临床口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾松菠;孙同正;刘海鹏;李姗姗;张丽娟;杨芳
  • 通讯作者:
    杨芳

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其他文献

SBS/PS/剑麻纤维复合材料的制备及性能研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    塑料科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴傲;刘钰馨;莫羡忠;杨芳;庞锦英
  • 通讯作者:
    庞锦英
热塑性木薯淀粉/聚乙烯醇复合材料的制备、结构与性能研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1003-9015.2018.01.030
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    高校化学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘钰馨;范丽兰;莫羡忠;杨芳
  • 通讯作者:
    杨芳
miRNA在子痫前期发病与诊断中的意义
  • DOI:
    10.13283/j.cnki.xdfckjz.2016.03.018
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    现代妇产科进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    安刚(综述);杨芳;余艳红(审校)
  • 通讯作者:
    余艳红(审校)
马铃薯块茎创伤木栓化过程中形态生理指标及内源激素的变化
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2017.0058
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨芳;李俊;郭华春
  • 通讯作者:
    郭华春
混合菌群FF降解染料效果及生物毒性变化
  • DOI:
    10.13637/j.issn.1009-6094.2017.02.049
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    安全与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨芳;谢学辉
  • 通讯作者:
    谢学辉

其他文献

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杨芳的其他基金

单细胞尺度的牙菌斑尿素代谢异质性机制研究
  • 批准号:
    31300424
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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