2023 Fiscal Year Research-status Report
遠紫外線照射によるFusobacterium nucleatumの殺菌効果の検討
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22K07985
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
西川 潤 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (00379950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末廣 寛 山口大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40290978)
小林 由紀 山口大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (80759457)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 大腸癌 / 歯周病菌 / 遠紫外線 / 殺菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本における歯肉炎及び歯周疾患の確定患者数は500.5千人に上る。また、心臓・脳血管疾患、糖尿病、大腸癌などとの関連も指摘されている。歯周病は細菌が歯周ポケット内でバイオフィルムを形成するため、抗菌薬などによる治療では根治が得られず、難治性である。歯周病の治療と歯周病関連疾患の発症抑制のため、効果的な治療法の開発を行いたい。
深紫外線(100 -280 nm)のうち、遠紫外線（200－230 nm）は高い殺菌・不活化能力を有しつつ、人体への安全性が高い。遠紫外線のなかでも222 nmの遠紫外線は殺菌・不活化効果と安全性および経済性にすぐれた波長であり、最も活用が進んでいる。
我々は222 nmの遠紫外線は歯周病菌の殺菌だけでなく、バイオフィルムを効率的に破壊するかを検討している。歯周病原因菌である、Fusobacterium nucleatumとPorphyromonas gingivalisについて、遠紫外線照射による殺菌効果を定性的、定量的に検討し、これらの菌は遠紫外線の照射エネルギー量依存性に殺菌効果を示した。また、Fusobacterium nucleatumとPorphyromonas gingivalisが形成するバイオフィルムに対して、遠紫外線照射を行い、バイオフィルム量の減少と生菌の減少を明らかにした。
遠紫外線の殺菌メカニズムは260nmなどの深紫外線とは異なることを見出した。深紫外線はDNA傷害が殺菌機序の中心であるが、遠紫外線は細胞膜傷害が原因と考えられ、検討を進めている。今後は遠紫外線照射による遺伝子発現の違いを細胞や細菌を用い検討する。それに加え、新規の遠紫外線照射装置について、殺菌効果の検討を行い、遠紫外線歯周病治療器の開発につなげる研究を開始する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
歯周病原因菌である、Fusobacterium nucleatumとPorphyromonas gingivalisについて、遠紫外線照射による殺菌効果を定性的、定量的に検討し明らかにした。これらの菌は遠紫外線の照射エネルギー量依存性に殺菌効果を示した。
Fusobacterium nucleatumとPorphyromonas gingivalisが形成するバイオフィルムに対して、遠紫外線照射を行い、バイオフィルム量の減少と生菌の減少を明らかにした。バイオフィルムの破壊効果については共焦点レーザー顕微鏡や電子顕微鏡を用いて、３D画像として形態的に評価した。
遠紫外線の殺菌メカニズムは260nmなどの深紫外線とは異なることを見出した。深紫外線はDNA傷害が殺菌機序の中心であるが、遠紫外線は細胞膜傷害が原因と考えられ、検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
過去２年間の研究において、遠紫外線が歯周病の原因となる偏性嫌気性菌である、Fusobacterium nucleatumやPorphyromonas gingivalisに対して有効であることを証明した。特に試験管内でバイオフィルムを同菌に形成させ、遠紫外線を照射したところ、バイオフィルムの破壊効果が認められ、遠紫外線を歯周病治療に応用する意義が高まったと考えている。今後は殺菌機序の解明を進めるとともに、光源の開発企業であるウシオ電機と共同で遠紫外線の照射装置の細径化をはかり、動物実験へ進む予定である。
実験動物における歯周病モデルとしては、マウスやハムスターの臼歯に絹糸を巻き、短期的に歯周病を起こさせるモデルが開発されている。このモデルを応用し、歯周病菌も塗布をすることによって、実験モデルを作成することを次の課題としている。
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| Causes of Carryover |
本研究課題は継続して行っており、前年度に購入した試薬などを使用することができたために次年度使用額が生じた。次年度は最終年度であり、遠紫外線を細胞や細菌に照射した場合の遺伝子発現の変化について検討したいと考えており、費用が掛かる見込みである。遺伝子発現の変化については山口大学遺伝子実験施設において、RNAseqを行う予定である。その他、ウシオ電機との共同研究により、歯周病治療器に近い遠紫外線照射装置を開発中であり、この光源により遠紫外線の歯周病と歯周病が形成するバイオフィルムに対する効果を検討する予定である。これまでの光源装置はエキシマランプと特殊なフィルターにより構成されているため、比較的大型である。遠紫外線歯周病治療器の開発を念頭に細径化された遠紫外線照射装置や発光ダイオードの応用についても検討に入る予定である。遠紫外線を発するダイオードについては徐々に開発が進んでおり、発光効率も上昇してきているため、小型化が可能な半導体を利用した光源の応用も念頭に入れて研究を進めていく。
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