研究グループ(4) 光線力学療法 (PDT)による感染症治療の研究
ホーム >研究活動と実績> 研究グループ(4) 光線力学療法 (PDT)による感染症治療の研究
研究内容
■光で感染症を治療する:光線力学療法 (PDT)による感染症治療の研究
チームリーダー:小澤俊幸
研究紹介:近年、抗生物質に耐性を持つ細菌(耐性菌)が世界中で問題となっています。細菌は、細菌は細胞壁の構造の違いからグラム陽性菌とグラム陰性菌に分類されます。耐性菌の代表としてグラム陽性菌ではMRSA、グラム陰性菌では多剤耐性緑膿菌が挙げられます。
 全身熱傷などでは、創部にMRSAや多剤耐性緑膿菌、あるいはその両方が感染していることもあり、感染をコントロールできなければ血液中に菌が入り(敗血症)、死亡してしまうこともあります。これらの細菌は抗生物質に耐性を示すため、限られた抗生物質でしか治療することができません。また、抗生物質を使い続けることで複数の抗生物質に耐性を持った多剤耐性菌の発生に繋がります。将来的に、すべての抗生物質に耐性をもつ菌が出現し、抗生物質で治療することができなくなることが懸念されます。
 この問題を解決するために、我々は抗生物質に代わる新しい感染症治療法として光線力学療法(PDT)を研究しています。
 PDTとは、生体内に光感受性物質を投与し、標的となる生体組織に、ある特定の波長の光を照射して光感受性物質から活性酸素を生じさせ、細胞や細菌の死を誘導することで行う、癌や感染症などの治療全般のことをさします。
 我々は光感受性物質として5-アミノレブリン酸(ALA)を、光源として波長410nm LEDを使用し、PDTを行っています。ALAは現在、脳外科領域や泌尿器科領域で腫瘍摘出時における術中蛍光診断で使用される医薬品として保険収載されており、また医薬品以外にも健康食品や化粧品にも配合され、安全性が確立されている物質です。このALAは悪性腫瘍や細菌に取り込まれると代謝され、実際の光感受性物質であるプロトポルフィリンIX(PPIX)に変化し蓄積します。正常の細胞ではPPIXは更に代謝され蓄積されないので、悪性腫瘍や細菌に対する特異性が高いことが特徴です。このPPIXに特定の波長の光(我々は波長410nm)を照射すると細胞および細菌内で活性酸素が発生するため細胞及び細菌は死滅します。細菌に対しては、抗生物質とは異なり活性酸素で死滅させるため、耐性菌は生じないとされています(Fig1)。
figure1
Fig 1
 我々はMRSAや緑膿菌をターゲットにPDTを行い、これまでにALAを用いたPDTがMRSA(Morimoto et al., PLoS One 2014)や緑膿菌(Katayama et al., J Dermatol Sci 2018)に対して殺菌効果を示すことを証明しました(Fig2)。

Fig 2
Fig 2
 実際の感染症ではグラム陽性菌とグラム陰性菌の両方が感染していることが多いため、現在はMRSAと緑膿菌の混合培養に対してPDTを行っています。In vitroの結果では、混合培養に対してもPDTは殺菌効果を示しました(Fig3)。

Fig 3
Fig 3
 次に、MRSA緑膿菌混合感染潰瘍をマウスの背部に作成しPDTを行いました。結果はPDTを行うことで感染潰瘍の治癒が促進されることがわかりました(Fig4)。

Fig 4
Fig 4

今後は、安全で簡便にPDTを行うことができるように、LEDに代わる光源として化学発光体を用いたPDTの開発に取り組んでいます。