DOI: https://doi.org/10.1038/s41597-025-04399-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39984482
تاريخ النشر: 2025-02-21
المؤلف: Merve Yıldırım Üçüncü وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيولوجيا الفموية وبحوث التهاب اللثة
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الخصائص الجينومية لـ *Streptococcus mutans*، وهو عامل ميكروبي رئيسي في تسوس الأسنان، لتحديد الميزات الجينية المرتبطة بمخاطر التسوس المتفاوتة بين البالغين. شملت الأبحاث تسلسل الجينوم الكامل لـ 25 عينة من *S. mutans* من 13 فردًا لديهم نشاط تسوس أسنان مرتفع و12 فردًا خاليًا من التسوس. كشفت تحليل الجينوم الشامل عن إجمالي 2904 تسلسل جيني مشفر للبروتين، مع 1563 جينًا أساسيًا مشتركًا عبر جميع الجينومات المتسلسلة. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد 50,584 طفرة باستخدام سلالة ATCC 25175 كمرجع. توفر هذه المجموعة الشاملة من البيانات الجينومية موردًا قيمًا للتحليلات المستقبلية لـ *S. mutans* ودوره في تسوس الأسنان.
مقدمة
تسلط مقدمة الدراسة الضوء على الدور المهم لـ *Streptococcus mutans* في تطور تسوس الأسنان، والذي يُعزى إلى عوامل ضراوتها مثل الالتصاق، وإنتاج الحمض، وتحمل الحمض. تسهل هذه العوامل تشكيل الأغشية الحيوية وتكاثر الأنواع المنتجة للحمض في تجويف الفم. تهدف الأبحاث إلى دراسة الاختلافات الجينومية بين سلالات *S. mutans* المعزولة من البالغين الذين لديهم تسوس أسنان والذين لا يعانون منه، مستفيدة من التقدم في تسلسل الجينوم الكامل لاستكشاف التباينات الجينية التي قد تساهم في الإمكانية المسببة للتسوس.
تم عزل ما مجموعه 25 سلالة من *S. mutans* من عينات اللعاب، مع 13 من الأفراد الذين لديهم تسوس و12 من الضوابط الخالية من التسوس. سجلت الدراسة معلمات سريرية متنوعة، بما في ذلك مؤشرات DMFT وخصائص اللعاب، وولدت حوالي 10 جيجابايت من بيانات التسلسل. كشفت التحليلات عن 50,584 طفرة جينومية، مع فرق كبير في وجود/غياب 67 طفرة بين المجموعتين (p < 0.05). ومن الجدير بالذكر أن شكلًا معينًا من جين اللانتيبيوتيك موتاسين-1140 (lanA) أظهر وجودًا كبيرًا في المجموعة التجريبية، مما يشير إلى رابط محتمل مع قابلية التسوس. كما وضعت التحليلات النشوء والتطور العلاقات الجينية بين العزلات في سياقها، مما يبرز الحاجة إلى فهم أعمق لـ *S. mutans* في السكان البالغين.
الطرق
توضح قسم “الطرق” تصميم التجربة والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون نهجًا كميًا، حيث نفذوا تجارب محكومة لجمع البيانات حول المتغيرات المحددة. تم استخدام التحليلات الإحصائية، بما في ذلك نماذج الانحدار واختبار الفرضيات، لتقييم العلاقات بين المتغيرات المستقلة والتابعة، مما يضمن نتائج قوية وموثوقة.
شملت عملية جمع البيانات عملية أخذ عينات منهجية، حيث تم اختيار المشاركين بناءً على معايير محددة مسبقًا لتقليل التحيز. تم التحقق من دقة وموثوقية الأدوات المستخدمة في القياس، وتم الالتزام بالاعتبارات الأخلاقية المناسبة طوال الدراسة. تم تصميم المنهجية لتسهيل إعادة الإنتاج وتوفير إطار واضح لتفسير النتائج.
المناقشة
هدفت الدراسة التي أجريت في كلية طب الأسنان بجامعة إسطنبول إلى التحقيق في انتشار وخصائص *Streptococcus mutans* الجينية لدى المرضى ذوي مخاطر التسوس المتفاوتة. تم تقسيم المشاركين إلى مجموعات تجريبية وضابطة بناءً على حالة تسوس الأسنان لديهم، مع الحصول على موافقة أخلاقية وموافقة مستنيرة قبل الدراسة. تم جمع فحوصات سريرية شاملة وعينات لعاب محرضة لتقييم صحة الفم ومخاطر التسوس، باستخدام تطبيق Cariogram لتصنيف المخاطر.
شملت المنهجية عزل *mutans streptococci* من عينات اللعاب، تلاها استخراج الحمض النووي وتسلسل الجينوم الكامل. تم إجراء تحليلات المعلوماتية الحيوية، بما في ذلك تجميع الجينوم من جديد، وتصنيف تسلسل المواقع المتعددة (MLST)، وتحليل الطفرات باستخدام الجينومات المرجعية. كما أجرت الدراسة تحليل الجينوم الشامل لتحديد الجينات الأساسية والإضافية، مع إجراء مقارنات إحصائية بين المجموعتين التجريبية والضابطة. أشارت النتائج إلى اختلافات كبيرة في معدلات الطفرات ووجود الجينات، مما ساهم في فهم التنوع الجيني لـ *S. mutans* وعلاقته بتسوس الأسنان. تم إيداع بيانات الدراسة في قاعدة بيانات NCBI BioProject وهي متاحة لمزيد من الأبحاث.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41597-025-04399-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39984482
Publication Date: 2025-02-21
Author(s): Merve Yıldırım Üçüncü et al.
Primary Topic: Oral microbiology and periodontitis research
Overview
This study investigates the genomic characteristics of *Streptococcus mutans*, a key microbial agent in dental caries, to identify genotypic features associated with varying caries risk among adults. The research involved whole-genome sequencing of 25 *S. mutans* isolates from 13 individuals with high dental caries activity and 12 caries-free individuals. The pan-genome analysis revealed a total of 2904 protein-coding gene sequences, with 1563 core genes common across all sequenced genomes. Additionally, 50,584 mutations were identified using the ATCC 25175 strain as a reference. This comprehensive genomic dataset provides a valuable resource for future analyses of *S. mutans* and its role in dental caries.
Introduction
The introduction of the study highlights the significant role of *Streptococcus mutans* in the development of dental caries, attributed to its virulence factors such as adhesion, acid production, and acid tolerance. These factors facilitate the formation of biofilms and the proliferation of acidogenic species in the oral cavity. The research aims to investigate the genomic differences between *S. mutans* strains isolated from adults with and without dental caries, leveraging advancements in whole-genome sequencing to explore genetic variations that may contribute to cariogenic potential.
A total of 25 *S. mutans* strains were isolated from saliva samples, with 13 from individuals with caries and 12 from caries-free controls. The study recorded various clinical parameters, including DMFT indices and salivary characteristics, and generated approximately 10 Gbp of sequencing data. Analysis revealed 50,584 genomic mutations, with a significant difference in the presence/absence of 67 mutations between the groups (p < 0.05). Notably, a specific form of the lantibiotic mutacin-1140 gene (lanA) showed a significant presence in the experimental group, suggesting a potential link to caries susceptibility. Phylogenetic analysis further contextualized the genetic relationships among the isolates, underscoring the need for a deeper understanding of *S. mutans* in adult populations.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. The researchers utilized a quantitative approach, implementing controlled experiments to gather data on the specified variables. Statistical analyses, including regression models and hypothesis testing, were employed to evaluate the relationships between the independent and dependent variables, ensuring robust and reliable results.
Data collection involved a systematic sampling process, with participants selected based on predetermined criteria to minimize bias. The instruments used for measurement were validated for accuracy and reliability, and appropriate ethical considerations were adhered to throughout the study. The methodology was designed to facilitate reproducibility and to provide a clear framework for interpreting the findings.
Discussion
The study conducted at the Faculty of Dentistry, Istanbul University, aimed to investigate the prevalence and genetic characteristics of *Streptococcus mutans* in patients with varying caries risk. Participants were divided into experimental and control groups based on their dental caries status, with ethical approval and informed consent obtained prior to the study. Comprehensive clinical examinations and stimulated saliva samples were collected to assess oral health and caries risk, utilizing the Cariogram application for risk categorization.
The methodology included the isolation of *mutans streptococci* from saliva samples, followed by DNA extraction and whole-genome sequencing. Bioinformatics analyses were performed, including de novo genome assembly, multilocus sequence typing (MLST), and mutation analysis using reference genomes. The study also conducted pan-genome analysis to identify core and accessory genes, with statistical comparisons made between the experimental and control groups. Results indicated significant differences in mutation rates and gene presence, contributing to the understanding of *S. mutans* genetic diversity and its association with dental caries. Data from the study has been deposited in the NCBI BioProject database and is accessible for further research.