ウルトラファインバブルと超音波を用いたMRSAデバイス感染新規治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 21K08519
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分54030:感染症内科学関連
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 高田 徹 福岡大学, 医学部, 教授 (90268996)
• 研究分担者: 星野 耕大 福岡大学, 医学部, 講師 (40762266) ; 宮崎 元康 福岡大学, 薬学部, 助教 (70882603)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: MRSA / バイオフィルム / ブドウ球菌 / 超音波 / 抗菌薬 / 非抗菌薬 / 抗体 / ウルトラファインバブル

研究開始時の研究の概要

メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)による人工デバイス感染はデバイスの抜去以外に治
療法の無い医療関連感染症である。感染局所は血流が乏しくバイオフィルム内と感染
宿主細胞内に高い効率で薬物を届けるDrug Delivery Systemの開発が必要となる。本研究では、ウルトラファインバブル（超音波造影剤）に抗菌作用を示す物質とバイオフィルムに作用する抗体を封入し、超音波を利用して効率良く送達する最適な超音波照射条件を探索する。さらにデバイス温存のまま超音波造影剤と超音波照射下でMRSA感染症を根治させる非侵襲的な新規治療法の開発を目指す。

研究実績の概要

当該年度も昨年度に引き続き、主として菌の産生するバイオフィルムに対する超音波照射の効果を検討することを目的として、安定なウルトラファインバブルや超音波照射の最適条件の設定を行うためのin vitroの実験を行った。
バイオフィルムの作成は市販のバイオフィルム作成キットを用いた。最適な条件設定のための使用菌種は実験系の確立にあたり主として表皮ブドウ球菌を使用した。バイオフィルム作成に最適な条件設定のため、各種の培地、菌液濃度、培養時間、バイオフィルム染色液の濃度、染色時間で検討を行った。超音波照射の条件設定に関しては、超音波照射の強度、照射時間等につき、各種サイズのウルトラファインバブルで行い再現性のある安定な条件設定を試みた。抗菌物質として各種抗菌薬以外に酸素、一酸化炭素、八フッ化プロパンなどのガス条件、オイルの添加効果にも着目し、各種濃度のガスの超音波照射下での抗バイオフィルム効果を検討した。これまでの検討で、超音波照射下で抗菌薬以外にも一定のガス条件やオイルの添加が抗バイオフィルム効果を発揮することが確認された。一方で、in vitroでの再現性のあるバイオフィルム作成条件と超音波照射条件については完全な実験系が未だ得られていない。また、別記の様な制約から研究実施計画で当該年度に予定していた組織培養で発育させた細胞内への菌の持続感染下でのバイオフィルム産生菌に対する超音波や抗菌物質の送達効果の検討については依然行えていない。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

新型コロナウイルス感染症の流行が続き医療機関における診療・対策に関わる者として、本研究に専念できる十分な時間が得られなかったため。

今後の研究の推進方策

in vitroで超音波照射下で抗バイオフィルム効果を最も発揮しやすい抗菌薬と非抗菌薬の組み合わせ、ナノバブルサイズや超音波照射条件の確立をめざす。表皮ブドウ球菌で系を確立後にMRSAを用いて検証する予定である。その後さらに、持続感染細胞内への超音波による送達効果やモデルで応物での超音波による治療効果についても検討を進める予定である。