2022 Fiscal Year Research-status Report
難治性インプラント感染における抗バイオフィルム戦略
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21K09301
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
今井 智恵子 (野口智恵子) 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 客員研究員 (90746653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 誠 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (20380959)
小関 弘展 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(保健学科), 教授 (70457571)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 感染症 / バイオフィルム / 人工材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度の研究内容は、抗菌剤とバイオフィルム形成の関係性の解明であった。対象となる細菌を黄色ブドウ球菌、緑膿菌、及びそれらの薬剤耐性株とした。骨関節感染症ガイドラインで推奨されている抗菌薬（CEZ、 VCM、 LZD、 DAP）を用いて、抗菌剤の濃度と浮遊菌量、およびバイオフィルムの形成量との相関を検証した。抗菌剤の濃度が低い（MIC以下の）場合、浮遊細菌数は減少するものの、バイオフィルム形成量が増加した。抗菌剤の濃度が適切（MIC濃度以上）の場合は浮遊菌、バイオフィルム形成量ともに減少した。この現象を引き起こすシグナルがDNA変異によるものか、RNAレベルなのか、タンパクレベルなのかを、Isoplant (日本ジーン)によるDNA抽出とMiseq(イルミナ)によるゲノム解析を行い、NCBIのデータベースと照らし合わせながら原因遺伝子を特定している段階である。糖鎖解析はマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析法で行っている。その他、バイオフィルムの生菌と死菌、細胞外マトリックスの構造をLive/Dead Staining Kitと共焦点レーザー顕微鏡で観察する行程が始まった。データが揃い次第、VCC (viable cell count)、ATP-bioluminescence (ATP)も算出する。各材料間、及び時間軸におけるVCC、ATP値を統計学的に比較する（一元配置分散分析：ANOVA、多重比較定）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
抗菌剤とバイオフィルム形成の関係性の解明に関して、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、及びそれらの薬剤耐性株を入手し、継代培養している。骨関節感染症ガイドラインで推奨されている抗菌薬（CEZ、 VCM、 LZD、 DAP）を購入して、抗菌剤の濃度と浮遊菌量、およびバイオフィルムの形成量との相関を検証した。また、Isoplant (日本ジーン)によるDNA抽出とMiseq(イルミナ)によるゲノム解析を行い、NCBIのデータベースと照らし合わせながら原因遺伝子を特定している。糖鎖解析はマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析法で行っている。バイオフィルムの生菌と死菌、細胞外マトリックスの構造をLive/Dead Staining Kitと共焦点レーザー顕微鏡で観察している。為替、新型コロナウイルス感染拡大、ウクライナ戦争など社会的情勢により、海外からの物品、試薬の入手に時間がかかったため、令和4年度に完了する予定であった手技が現在進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
必要な物品は概ね入手できたため、現在進行中の研究を進めていく。令和5年末までにはゲノム解析と糖鎖解析を完了させ、共焦点レーザー顕微鏡写真の撮影を終える予定である。また、同時に令和5年度で予定していた動物実験（ラット大腿骨インプラント感染モデルの作製し、抗菌薬の効果を判定する。）を開始する。動物実験の許可は得ている。酸化チタンの抗菌性と超音波刺激による対バイオフィルム効果の評価についても随時開始する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大、為替、ウクライナ戦争などの社会背景の影響で、抗菌薬（CEZ、 VCM、 LZD、 DAP）、Isoplant (日本ジーン)、Miseq(イルミナ)、Live/Dead Staining Kitなどの試薬や製品の購入に時間を要したため。今後は、ゲノム解析と糖鎖解析、共焦点レーザー顕微鏡の撮影、動物実験（ラット大腿骨インプラント感染モデルの作製し、抗菌薬の効果を判定する。）に関わる設備費用、施設使用料、各種試薬と検査キット、情報収集と学会発表のための旅費、論文作成のための校正費用、論文掲載費に使用する予定である。
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[Journal Article] Progression of microstructural deterioration in load-bearing immobilization osteopenia2022
Author(s)
Hironobu Koseki, Makoto Osaki, Yuichiro Honda, Shinya Sunagawa, Chieko Imai, Takayuki Shida, Umi Matsumura, Junya Sakamoto, Iku Tomonaga, Seiichi Yokoo, Satoshi Mizukami, Minoru Okita
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Journal Title
PLoS One
Volume: 17
Pages: e0275439
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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