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The crosstalk between bacterial communities and biofilm formation

Research Project

Project/Area Number 20K09842
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Shimodera Saeko  東北大学, 医学系研究科, 非常勤講師 (10868227)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 館 正弘  東北大学, 医学系研究科, 名誉教授 (50312004)
菅野 恵美  東北大学, 医学系研究科, 教授 (10431595)
丹野 寛大  東北大学, 医学系研究科, 講師 (10755664)
高木 尚之  東北大学, 医学系研究科, 非常勤講師 (30569471)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsBiofilm / クオラムセンシング / 好中球 / 免疫 / 慢性創傷 / クオラムセンシング機構 / 難治性皮膚潰瘍
Outline of Research at the Start

Biofilm形成には免疫と細菌間クロストークの関与が予想されるが、詳細なメカニズムは不明であり、免疫をターゲットとした治療法もみられない。好中球がBiofilmの誘導に関わることが指摘され始めているが、Biofilm誘導因子は明らかではない。本研究では、好中球由来因子として、Biofilm構成成分であるDNA、Biofilm破壊に働くα-mannosidaseについて解析し、慢性炎症の主因をなす好中球と細菌間クロストークを断ち切る治療法の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of our study is to elucidate the crosstalk between bacterial communities and biofilm formation. N-(3-Oxododecanoyl)-L-homoserine lactone (3-oxo-C12-HSL) is synthesized by an autoinducer synthase encoded by the bacterial lasI gene in P. aeruginosa, which regulates the production of virulence factors and biofilm formation in this bacterium.
Wounds were created on the backs of Sprague-Dawley (SD) rats and 3-oxo-C12-HSL was administered on to the wound surface.
Administration of 3-oxo-C12-HSL significantly promoted wound healing and neutrophil accumulation, and these responses were reversed by treatment with anti-3-oxo-C12-HSL antiserum. These results suggest that 3-oxo-C12-HSL may be involved in biofilm formation through inflammatory response such as neutrophil accumulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

長年、Biofilmが皮膚潰瘍難治化の主因として注目されている。皮膚潰瘍部から機械的に除去しても、数時間以内に再形成され、既存の治療では制御できず、急激に進行する感染症例が報告されている。
Biofilmは細菌の生存戦略の一つであり、免疫と細菌間クロストークの関与が予想されるが、免疫をターゲットとした治療法はみられない。潰瘍部への好中球添加により、Biofilm形成の促進が報告されていることから、好中球遊走を促す細菌因子を特定し、阻害することにより、Biofilm制御が可能になると考える。Biofilm関連感染症は、尿路感染、カテーテル感染など多岐にわたることから、その意義は計り知れない。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results) Book (2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 急性期褥瘡のアセスメントとケアー慢性化・重症化を防ぐために2022

    • Author(s)
      丹野寛大、菅野恵美
    • Journal Title

      看護技術

      Volume: 68(8) Pages: 8-14

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] 創傷における感染防御機構, 影響を与える要因2021

    • Author(s)
      丹野寛大,菅野恵美
    • Journal Title

      WOC Nursing

      Volume: 9(4) Pages: 4-11

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  • [Journal Article] Wound hygiene (ウンドハイジーン) の概念2021

    • Author(s)
      菅野恵美,丹野寛大
    • Journal Title

      WOC Nursing

      Volume: 9(4) Pages: 12-17

    • Related Report
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  • [Presentation] Current treatment and potential therapeutic targets of biofilms in chronic nonhealing wounds2022

    • Author(s)
      菅野恵美
    • Organizer
      第99回日本生理学会
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    • Invited
  • [Presentation] 褥瘡の感染・バイオフィルムに対する治療・ケア-ターゲットの再考2020

    • Author(s)
      菅野恵美, 川上和義, 丹野寛大, 山口賢二, 館正弘
    • Organizer
      第22回日本褥瘡学会学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] 皮膚創傷治癒の免疫機構と緑膿菌感染とのクロストーク2020

    • Author(s)
      菅野恵美,川上和義,丹野寛大,山口賢次,館正弘
    • Organizer
      第94回日本感染症学会総会・学術講演会 シンポジウム12 緑膿菌に学び,緑膿菌を操る
    • Related Report
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    • Invited
  • [Book] NPWTi-dにおける感染制御の機序. 第49回日本創傷治癒学会 記録集 スーツセミナー1 周期的洗浄併用陰圧閉鎖療法(NPWTi-d)における感染制御の機序と治療設定の実際2020

    • Author(s)
      菅野恵美
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      ケーシーアイ株式会社
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  • [Book] Hospital Communication2020

    • Author(s)
      菅野恵美
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      サラヤ株式会社
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  • [Remarks] 東北大学 形成外科学分野

    • URL

      http://www.prs.med.tohoku.ac.jp/

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  • [Remarks] 東北大学 形成外科

    • URL

      http://www.prs.med.tohoku.ac.jp/

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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