| 研究課題/領域番号 |
21K09301
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56020:整形外科学関連
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 感染症 / バイオフィルム / 人工材料 / 感染 / 人工生体材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
患者の体内に埋入する医療用生体材料は細菌バイオフィルム形成により難治性のインプラント感染症を発症する。我々はバイオフィルムの形成に関与する人工材料表面の物理的特性を明らかにした。
本研究の目的は、これまでに培った研究成果を発展させ、人工材料表面への細菌付着からバイオフィルム形成に至る過程における人工材料因子、体内環境因子を詳らかにし、バイオフィルム形成を予防するための指針を示すことである。更に、発症してしまったインプラント感染症に対して低出力超音波パルスと光触媒酸化チタンを用いた画期的なインプラント温存治療法の確立を模索し、予防と治療の双方からバイオフィルムによるインプラント感染の撲滅を図る。
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| 研究実績の概要 |
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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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
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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| 今後の研究の推進方策 |
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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