ヒトの体内でバイオフィルムが形成・発展する際に、発酵反応はエネルギーを供給するための主要な代謝反応である。しかし、水素などの代謝生成物は還元的な環境条件を作り、発酵を阻害することが知られるため、特に、バイオフィルムを発展・成熟化させる病原性細菌では、還元的な条件下でも代謝活性を維持できる仕組みが存在するはずである。申請者は、「余剰な還元力（電子）をバイオフィルムの外にある酸素へ受け渡し、高い代謝活性を保つ「電気共生」を行なっている」と考えて研究を進めてきた。すなわち、申請者らが見出した病原性細菌にも備わっている細胞内の還元力を電子へ変換し、細胞外に移動させる能力「細胞外電子移動（Extracellular Electron Transport: EET）」能を利用して還元的なバイオフィルム内から電子を排出する事で発酵反応を効率的に駆動しているのではないかと考え、電気化学を駆使した実験系を用いて検討してきた。本年度は、これまでに蓄積した電気細菌学の知見と技術、さらに、新たに開発した質量分析マッピング技術により、細菌の純粋培養系における電子伝達機構の研究、および、患者や健常者からサンプリングした口内バイオフィルムを用いた研究を通して、バイオフィルムの電気化学的性質を検討してきた。その結果、バイオフィルムの内部から外部へと還元力が流れることを示す結果が質量分析による活性マッピング法から得られた。また、特に重要な成果として、病原性細菌がなぜ細胞外へ電子を移動させるのかに関して、遺伝子レベルでの知見が得られた。病原細菌がEETによる微弱な電流を細胞外へ流すことで、電子受容体の存在を検知し、環境に合わせて代謝経路、ならびに、その活性を制御する機構を持つことが明らかとなった。さらに、この細胞外検知機能を高感度化する遺伝子モチーフは多くのEET能を持つ病原性細菌で保持されており、見出した機構は普遍的であることが示唆された。また、グラム陰性細菌は細胞外膜を変形させて外膜小胞(outermembrane vesicle, OMV)を作り、分泌するが、これまでにOMVは細胞間の生体情報を交換する媒体として捉えられていたが、本研究では、細菌の代謝を活性化し、EETを効率的に媒介する触媒する機能を見出した。この成果をもとに提案した研究はJSTさきがけ「微粒子」で採択された（2019-2023）。