薬剤耐性菌を克服する抗菌オリゴ糖の基盤構築

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K07857
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 山村 初雄 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80220440)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2018-03-31
• Keywords: 抗菌 / オリゴ糖

Outline of Annual Research Achievements

従来型の抗菌剤に対する耐性菌の出現と蔓延は世界的問題である。これに対して細菌の膜を傷害する天然抗菌ペプチドは耐性菌に有効であると注目されている。研究者は複数のアルキルアミノ基を集積したオリゴ糖シクロデキストリンが細菌の膜を傷害し、天然ペプチドに匹敵する抗菌性を現すことを見出した。ここでは抗菌オリゴ糖の構造と活性の関係を調べ、その優れた特徴を理解して発展させるために研究を行った。本年度は、どのような構造が抗菌性を示すかを明らかにするためのシクロデキストリン誘導体を系統的に合成した。まず、アルキルアミノ基のアルキル部の構造が異なるシクロデキストリンを合成した。次に、シクロデキストリン上のアルキルアミノ基の数が抗菌性にどう関わるかを明らかにするために、α、β、およびγシクロデキストリンを原料に、分子上のアルキルアミノ基の数が６～８個と異なる物質を合成研究した。そして、複数の膜傷害基を環状に配置することが必須なのかを明らかにするためにシクロデキストリンと同じアルキルアミノ基を持つ直鎖のマルトオリゴ糖誘導体を合成した。シクロデキストリンの構成単位であるグルコースから１個のみのアルキルアミノ基を持つ誘導体、２個のアルキルアミノ基を持つマルトース、さらに８個のアルキルアミノ基を持つマルトオクタオース、そして直鎖アミロースを原料に、９０個または１０００個程度のアルキルアミノ基が集積した高分子を合成した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、どのような構造が抗菌性を示すかを明らかにするためにシクロデキストリン誘導体を系統的に合成することが目的であった。研究実績の概要に記したようにアルキルアミノ基の種類と数の影響を調べるためのシクロデキストリンについては、ほぼ予定した物質合成に成功した。さらに、直鎖のマルトオリゴ糖およびアミロースについても予定通りに合成できた。

Strategy for Future Research Activity

平成２７年度に得られた結果をもとにα、β、γシクロデキストリン、原料に、アルキルアミノ基の数が異なる物質を合成し、まずグラム陽性菌（黄色ブドウ球菌、枯草菌）、グラム陰性菌（大腸菌、ネズミチフス菌、緑濃菌）に対する抗菌性について明らかでない物質の最小発育阻止濃度を測定する。マルトオリゴ糖、アミロースの誘導体についても同様に測定する。顕著な抗菌性を認めた物質については、ＭＲＳＡ等の薬剤耐性菌に対する試験を実施する。次に、溶血性試験を行い、血中投与を想定した動物細胞への毒性が評価する。そして細菌膜傷害について蛍光色素および外膜非透過性の抗生物質が活性をあらわす現象を活用して研究を行う。これらにより抗菌オリゴ糖の構造と活性の関係を系統的に明らかにして一般化し、薬剤耐性菌に対抗する物質へと展開する研究基盤を構築する。

Causes of Carryover

採択が１０月末であり、そこから予算を使用した。そのため研究計画は全体的にほぼ達成できたが、小額の次年度使用額を生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額と合算して使用して、年度末までに二年間の研究計画を円滑に遂行する。