整形外科領域の抗菌性生体材料の開発と感染性疾患の治療

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23592199
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 石井 賢 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (00276289)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 守雄 慶應義塾大学, 医学部, 准教授 (40209656) ; 塩野 雄太 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (60445228) ; 蔵本 哲也 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (70445302) ; 吉岡 研之 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (30528857) ; 石濱 寛子 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (90528308)
• Keywords: 整形外科 / 感染 / 生体材料 / 抗菌 / 細菌

Research Abstract

初年度に引き続き、抗菌性生体材料の開発を実施した。研究計画で言及したように、銀イオンを用いて既存の生体材料（チタン合金と合成樹脂であるPEEK）への付加・修飾方法の確立が実現できた。
抗菌性生体材料を抗菌加工をしていない生体材料（コントロール群）とin vitroとin vivoの環境下において、光イメージングでの細菌生存率や生体内局在、病理組織による検討、電子顕微鏡による検討を行った結果、抗菌性生体材料において有意な殺菌・抗菌効果をみとめた。
さらには当初平成２５年度に実施を予定していた抗生物質の分子標的治療の確立にも着手した。各種がん治療における分子標的治療法は、がん細胞と正常細胞の違いを遺伝子レベル・分子レベルでとらえ、がんの増殖を特異的に抑えて治療する。臨床上問題となる難治性感染症の１つにMRSA感染があるが、本病態も同様に高濃度の抗生物質の長期投与により多くの副作用を生じ、使用継続困難になる症例や多臓器不全に陥る症例も少なくない。今回は、平成19―20年度の同研究費助成（課題番号：19500328）により達成された蛍光プローブを用いた炎症部位のイメージング法の結果を基としてプローブに抗生物質を付加し抗生物質を用いた新たな分子標的治療法の開発を行った。具体的には主にMRSAをターゲットとして、バンコマイシン（VCM）をプローブに付加した。プローブは炎症部位に特異的に集積し、予備実験では感染巣の細菌増殖の抑制効果が観察された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

2011年4月の段階では、代表者と分担者の2名で抗菌性生体材料の開発と感染性疾患の治療の研究・実験を行う予定であったが、優れた研究成果が得られ、企業との共同研究と情報交換を開始し、臨床応用を目指している。特に企業との国内外での共同研究の遂行が必要不可欠となり、新たに研究分担者を追加し承認を得た。臨床現場における日本発の新たな治療法の確立も実現可能かと考える。

Strategy for Future Research Activity

将来的には本抗菌技術を日本あるいは欧米で臨床応用すべく、企業へのライセンス活動に移行する。日本発の新たな治療法の確立も視野に入れている。
生体内に埋没する抗菌性生体材料と抗生物質の分子標的治療の確立（本年度予備実験すみ）はともに新規の発明であり、是非とも臨床応用を目指したい。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

実験用試薬の輸入に時間を要し繰り越し金が発生した。来年度はこれらの試薬に加え、
動物の購入や抗菌性生体材料の試作品開発費に本研究費を使用する。
また、研究の進度によっては、データ解析の委託費用、コンピュータ、ならびにソフトの購入を検討している。

Research Products

• [Journal Article] Establishment of a real-time, quantitative, and reproducible mouse model of Staphylococcus osteomyelitis using bioluminescence imaging (2012)
  • Author(s): Funao H, Ishii K, Nagai S, Sasaki A, Hoshikawa T, Aizawa M, Okada Y, Chiba K, Koyasu S, Toyama Y, Matsumoto M
  • Journal Title: Infection and Immunity Volume: 80 Pages: 733-741
  • Peer Reviewed
• [Presentation] バイオイメージングを用いた経時的・定量的マウス浅殿筋感染症モデルの確立 (2012)
  • Author(s): 吉岡研之, 石井賢, 蔵本哲也, 船尾陽生, 永井重徳, 佐々木文, 岡田保典, 千葉一裕, 小安重夫, 戸山芳昭, 松本守雄
  • Organizer: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20121026-27
• [Presentation] バイオイメージングを用いた定量的マウス骨髄炎モデルにおける炎症・免疫反応解析. (2012)
  • Author(s): 船尾陽生, 石井賢, 永井重徳, 佐々木文, 相澤守, 岡田保典, 千葉一裕, 小安重夫, 戸山芳昭, 松本守雄.
  • Organizer: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20121026-20121027
• [Presentation] 合成樹脂製インプラントにおける新規抗菌コーティング法の開発 (2012)
  • Author(s): 石濱寛子, 石井賢, 永井重徳, 柿沼祐亮, 佐々木文, 相澤守, 岡田保典, 千葉一裕, 小安重夫, 戸山芳昭, 松本守雄
  • Organizer: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20121026-20121027
• [Presentation] A novel targeting therapy for paraspinal muscle MRSA infection by vancomycin-included nanocarrier. (2012)
  • Author(s): Kuramoto T, Ishii K, Nagai S, Funao H, Hirai M, Sasaki A, Kobayashi Y, Aizawa M, Okada Y, Chiba K, Koyasu S, Toyama Y, Matsumoto M
  • Organizer: The 19th International Meeting on Advanced Spine Techniques
  • Place of Presentation: Istanbul
  • Year and Date: 20120718-20120721
• [Presentation] A successful visualization of growth of propionibacterium acnes in mouse infection model by bio-imaging (2012)
  • Author(s): 1Shiono Y, Ishii K, Nagai S, Kuramoto T, Yoshioka K, Ishihama H, Funao H, Sasaki A, Okada Y, Chiba K, Koyasu S, Toyama Y, Matsumoto M.
  • Organizer: Spineweek 2012
  • Place of Presentation: Amsterdum
  • Year and Date: 20120528-20120601
• [Presentation] 脊椎精髄外科領域におけるメチシリン耐性菌感染症に対する新規ドラッグ・デリバリー・システムの開発. (2012)
  • Author(s): 蔵本哲也, 石井賢, 永井重徳, 船尾陽生, 平井政彦, 佐々木文, 岡田保典, 千葉一裕, 小安重夫, 戸山芳昭, 松本守雄
  • Organizer: 第41回日本脊椎脊髄病学会
  • Place of Presentation: 久留米
  • Year and Date: 20120419-20120421
• [Presentation] 脊椎精髄外科領域におけるメチシリン耐性菌感染症に対する新規ドラッグ・デリバリー・システムの確立へ向けて－新規分子標的治療薬の開発－ (2012)
  • Author(s): 蔵本哲也, 石井賢, 平井政彦, 船尾陽生, 永井重徳, 小林喜臣, 佐々木文, 岡田保典, 千葉一裕, 小安重夫, 戸山芳昭, 松本守雄
  • Organizer: 第41回日本脊椎脊髄病学会
  • Place of Presentation: 久留米
  • Year and Date: 20120419-20120421
• [Presentation] バイオイメージングを用いた定量的マウス傍脊柱起立筋感染症モデルの確立. (2012)
  • Author(s): 吉岡研之, 石井賢, 蔵本哲也, 船尾陽生, 永井重徳, 佐々木文, 岡田保典, 千葉一裕, 小安重夫, 戸山芳昭, 松本守雄.
  • Organizer: 第41回日本脊椎脊髄病学会
  • Place of Presentation: 久留米
  • Year and Date: 20120419-20120421