客觀日本

慈惠醫大使細菌塊瞬間透明,有望推動傳染症研究

2023年02月22日 生物醫藥

東京慈惠會醫科大學副教授杉本真也和教授金城雄樹等人,研發了使細菌和黴菌(真菌)在物體表面形成的「生物膜」聚合體瞬間變透明的技術。利用該技術可以使用顯微鏡詳細分析細節,有助於研究生物膜引起的傳染症。由於是在保持細菌存活的狀態下使其透明,因而可以分析薄膜的形成程序和抗菌藥失效的機制,推動開創傳染症的冶癒方法。

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此次研發的技術可使生物膜瞬間變透明(右圖)(供圖:慈惠會醫科大學)

生物膜是細菌等微生物在物體表面增殖而形成的膜狀聚合體。廚房的洗碗池和浴室中的粘性物質是常見的例子,牙齒表面形成的牙垢則是導致蛀牙的終極因數。

在醫療現場,生物膜也是引起傳染症的主要原因。如果在導管(醫用細管)或人工關節等植入體内的機器表面形成了生物膜,就難以對傳染症產生免疫反應,或難以使抗菌藥起效。

杉本副教授等人發現,如果加入被用於X射線檢查的造影劑等的化合物 「碘海醇」,生物膜就會變透明。並透過調整濃度等條件研發出一項技術,使厚度超過0.5mm的生物膜也能在幾秒内變透明。光可穿過薄膜内部,因而可用光學顯微鏡詳細觀察。

透過在抗菌藥(甲氧西林)失效的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)生物膜上進行試驗,研究團隊掌握了生物膜的細結構和蛋白質的位置。MRSA以外的細菌和真菌的薄膜也可以變透明。

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在保持細菌存活的狀態下觀察到了耐甲氧西林金黃色葡萄球菌形成生物膜的情況(圖爲培養開始6小時後)(供圖:慈惠會醫科大學)

使薄膜内的微生物在存活狀態下透明化,可以進行三維觀察。研究團隊使用了對細胞毒性低的化合物碘克沙醇來取代碘海醇。除了能夠記錄MRSA和黴菌形成生物膜的程序,還觀察到了乳酸菌產生的抗菌物質殺滅MRSA的情況。

雖然此前也有使動物的組織和器官變透明的試劑,但用在生物膜上會出現不夠透明、結構部分損壞等問題。杉本副教授等人着眼於九州大學的今井猛教授等人研發的透明化試劑中所含的碘海醇,從而取得了此次的成果。

杉本副教授表示,如果能進一步理解生物膜的結構和功能,「將有助於開創傳染症的新預防方法和冶癒方法」。生物膜中也有對人類有用的種類,如發酵食品的製造和污水處理等領域。杉本副教授等人預計此次的技術也可廣泛應用於醫療以外的產業。以此次研究成果爲基礎的生物膜的透明化試劑,也已由東京化成工業(位於東京都中央區)進行投產。

日文:越川智瑛、《日經產業新聞》、2023/2/1
中文:JST客觀日本編輯部